3D打印弹性体在头盔中的应用

头盔是骑行者遇到危险时的最后一道防线。当事故发生时，头盔可吸收大部分撞击力，起到缓冲、减震的保护作用，可使受伤者的比例大福下降。

在各类运动中，头盔的个性化定制十分关键。按传统制造方式实现定制非常困难，而3D打印无需模具、直接生产的特性，特别适合头盔的柔性生产。
对于弹性体来说，3D打印的晶格结构设计有助于实现头盔的个性化，提升头盔的功能性、舒适性和保护水平。

产品介绍

近年来，3D打印开始进军体育业，比如3D打印的护目镜、攀岩鞋、枪托、头盔等等多元化应用。其中，头盔是3D打印比较多的装备之一。

今天跟大家分享弹性体在3D打印头盔中的应用，感受弹性体应用的颠覆改变吧！

①冬奥会- 3D打印雪车头盔

雪车是冬奥会速度最快且观赏性极高的项目之一，胜负常在毫秒之间，因此对硬件要求十分严格。由东莞理工学院教育学院副教授李楠领衔的雪车头盔研发团队参与研发的雪车头盔已经应用于国家队冬奥项目训练中。该团队运用3D逆向建模、点阵结构3D打印技术，通过采集运动员的数据，进行一对一个性化定制雪车头盔，以达到能贴合每一位运动员实际需求的效果，头盔具有个性化、减重、安全性等特点。

头盔内部材料缓冲层采用TPU材料。TPU具有优良的承载能力、抗冲击和减震性能，即使在-35℃时仍保持良好的弹性和柔韧性等物理性能。它优于传统的EPS发泡材料，其抗冲击性能提升40%左右，可抵御头盔在遇到碰撞时的各种冲击力，更好地保护运动员的头部。
  ②3D打印蜂窝头盔

WaveCel是一种可折叠的多孔材料、蜂窝结构。它通过对材料结构进行三步更改来起作用，以帮助在撞击力到达头部之前吸收其撞击力。WaveCel的作用就像是一个压皱区，有助于在撞击力到达头部之前吸收其撞击力。为了保护您的头部并吸收倾斜冲击产生的能量。
 
③3D打印橄榄球头盔

传统上，安全产品需要昂贵的多个泡沫部件的组装，以在单个产品内产生不同的功能性能区域。利用3D打印结构化设计，设计人员现在可以由同一材料生产的单个整体部件，其设计可提供多个功能性能区域。这种方法使产品具有更高的安全性能，并消除了多个泡沫界面，使得弹性体材料成功取代泡沫。此外，设计师可以针对运动设备（如头盔和护垫）中的高冲击应用，根据个人运动员生理数据定制网格。

Riddell通过高速弹性体材料，采用网格结构形式3D打印制作橄榄球头盔衬垫。整个头盔利用物理模拟和优化技术来调整结构，管理线性和旋转冲击能量。每个头盔由超过140,000个单独的支柱组成，精心编排成图案，以减轻冲击力，同时提供出色的舒适性和贴合性。
④3D打印曲棍球头盔

CCM Hockey 是一家领先冰球装备行业的百年企业，他们利用3D打印技术生产出革命性的曲棍球头盔。这款新一代的头盔经过定制，可适配运动员的头部尺寸，并采用独特的晶格设计，对能量吸收和耗散进行精细控制，从而更好地保护运动员。头盔内衬采用晶格结构，通过使内部阻尼支柱与曲棍球运动员在比赛中所经历的撞击方向相对来促进能量的吸收和散发。通过对130,000个独立的支撑架的特别调整，从而对整个头盔的每个点都可以进行了设计。可以通过精确调整每个撑杆的厚度来增加或减少晶格结构的硬度，从而使晶格护垫可以吸收和分散来自各种方向的冲击能量。

定制头盔将在2021赛季之前提供给所有NHL球员。在2020 NHL赛季中，三名职业球员参加了比赛，来自哥伦布蓝夹克队的塞斯·琼斯在哥伦布的首轮季后赛对坦帕湾的比赛中戴了头盔，加时赛进行了5轮。这位25岁的球员在冰上比赛了65分钟06秒，打破了单场比赛时间的NHL季后赛纪录。
⑤3D打印定制扫描头盔

防护服专家HEXR在德国粉末床3D打印制造商EOS的帮助下，推出了一个新的头部扫描软件，用户可以定制3D打印自行车头盔。扫描数据通过应用上传，然后在工业级EOS系统上使用植物性聚酰胺打印出与头型相匹配的头盔内衬3D模型。打印完成后，内衬染成黑色，最后，将头盔的各个部件组装起来，包括3D打印的内部结构、外壳和下巴带。还可以选择在产品上增加一点额外的装饰，包括个人雕刻和各种外壳颜色。
 
⑥3D打印小包豪斯旅行馆

由数字化技术与3D打印智能制造技术打造而成的3D打印头盔能够覆盖传统头盔难以触及的防护盲点。该系统由多层且软硬不一的缓冲带构成，不同碰撞频率的区域配备着不同密度的结构分布，能够精准地管理因头部碰撞而产生的各种冲击力。在佩戴舒适度方面，戴上3D打印头盔也同样优秀。防护系统特殊的晶格结构能够带来极高的热量流通效率，使头盔内部始终保持在一个令人感到舒适的温度。
⑦3D打印头盔晶格

根据真实数据设计和生成晶格材料，3D打印头盔晶格用于改进美国陆军作战头盔的冲击吸收技术。传统泡沫材料的功能几乎已经达到了可开发的尽头，晶格材料成为了普遍公认的替代性、创新性材料。随着3D打印晶格结构技术和材料的不断改进，这类结构对于吸收冲击能量的优势愈发明显，并逐渐被制造商认可并广泛应用，尤其是用于改善健康和安全。
 
随着时代的发展，定制头盔成为了可能，利用3d打印技术可以根据设计的头盔模型，利用高性能的弹性体材料打印出来，实现产品和行业的全面革新。