殘奧會的特色是,運動員的能力多種多樣,參加比賽的類型各不相同。許多參賽者使用假肢、輪椅或其他專門的部件,以使他們能夠發揮出最佳狀態。

像殘奧會這樣的重大體育賽事不僅是展現體育運動魅力的良機,更是科技創新的平臺。

為了在比賽中獲得優勢,贏在“起跑線”上,運動員、教練員、設計師、工程師和體育科學家都在不斷地追求更進一步。在過去的十年裏,3D列印已經成為推動跑步和自行車等運動項目進步的助推器,越來越多的殘奧會運動員在3D列印技術的幫助下變得“更快、更高、更強”。

近日,澳大利亞《對話》雜誌刊文介紹了3D列印技術在殘奧會運動員中的應用。

告別批量 3D列印零件可“私人定制”

手套、鞋子和自行車等大規模批量生産的裝備,通常是根據健全體型的運動員及其運動風格設計的,因此,它可能不適合許多殘奧會運動員。

當談到設備性能時,運動員必須考慮的基本事項是什麼?最佳的強度重量比、空氣動力學和適應性,而第三個尤其具有挑戰性。由於每個運動員情況都很獨特,與運動員良好適應的定制化設備需要大量的反覆試驗,導致研發成本高昂。

3D列印可以更實惠的價格提供定制設備。幾位前殘奧會運動員,如英國鐵人三項運動員喬·湯森和美國田徑運動員阿裏爾·勞森,如今使用3D列印為自己和其他輪椅運動員製作個性化手套。這些手套非常合體,就像是按照運動員的手製作的模子,可以在不同的條件下用不同的材料列印而成。例如在比賽中,湯森使用堅硬的材料以發揮最佳狀態,而在訓練中則使用軟手套,既舒適又不會導致受傷。

3D列印手套價格低廉,能夠快速生産,破損後還可以隨時重新列印——因為該手套的設計是數字化的,就像照片或視頻一樣,可以根據運動員的反饋進行修改。甚至當運動員急需零件時,將需求發送到最近的3D印表機就可列印出新手套。

堅固耐用 3D列印假肢更好、更快、更強

運動員可能會擔心3D列印的零件是否足夠堅固,能否滿足性能要求。幸運的是,3D列印材料已經取得了長足的進步,許多3D列印公司開發了自己的配方,以適應從醫療到航空航太等各個行業的需求。

研究表明,短程自行車手在加速過程中可以産生超過1000牛頓的力。如果這個概念難以理解的話,試想一下一個100公斤的人站在你身上,你也會感受到同樣的力。因此,假肢必須非常堅固耐用。

早在2016年,我們就看到了德國自行車運動員丹尼斯·辛德勒在殘奧會上使用的第一條3D列印假肢。它由聚碳酸酯製成,與辛德勒之前的碳纖維假肢同樣堅固,但更輕、更合適。這一假肢幫助辛德勒在今年的東京殘奧會上贏得了一枚銅牌。

用於殘奧會的3D列印設備材料也包括碳纖維,湯森用它來生産完美的手輪車曲柄。3D列印可以將增強碳纖維精確地放置在提高零件剛度所需的位置,同時保持較輕的重量——這樣的零件比鋁制零件性能更好。

鈦也可以用於3D列印定制假肢,比如紐西蘭殘疾人安娜·格裏馬爾迪可以安全地握住50公斤重量的杠鈴,這是標准假肢無法實現的。

協同工作利用3D掃描獲取更精準數據

為了讓3D列印産生最好的效果,它需要與其他技術如3D掃描結合使用。例如,專用3D掃描器可以數字化運動員的身體部分。該技術可通過掃描運動員的頭部,創建3D模型,用數字模型幫助設計和定制適合的頭盔襯墊;掃描運動員的腳,可以為其定制矯形器或高性能運動鞋。

通過對澳大利亞輪椅網球明星迪倫·奧爾科特的座椅模具進行3D掃描,工程師們能夠製造出舒適性、穩定性和性能方面均達到最優的座椅。

澳大利亞射箭運動員泰蒙·肯頓-史密斯出生時左手有缺陷,工程師通過3D掃描為他設計了完美貼合的手柄,在澳大利亞體育學院,該手柄結合硬材料和軟材料經3D列印而成,不僅具有減震能力,而且更可靠。如果該手柄壞了,還能很容易地重新列印一個相同的,而無需花費很長時間手工製作一個可能會有所不同的。

所有這些技術都越來越容易獲得,這意味著更多運動員和業餘愛好者都可以買到3D列印鞋底的跑鞋、3D列印的定制自行車框架。而對於已經擁有3D印表機的人來説,沖浪鰭、自行車配件等的模型可以免費下載,只需要幾美元就能列印出來。


責任編輯:白雨