3D打印驅(qū)動的下一代運(yùn)動防護(hù)頭盔，值得期待

3D打印彈性泡沫使用TPU或PEBA等柔韌性極高的聚合物材料，可以對每個(gè)體素（體積像素）進(jìn)行深度微調(diào)，從而獲得絕佳的舒適性、安全性和功能性。根據(jù)EOS，Digital Foam可解決客戶可能遇到的諸多變化因素或問題，并將客戶的創(chuàng)意快速轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品。它賦予客戶一條捷徑，可快速3D打印生產(chǎn)保護(hù)性頭盔、個(gè)性化矯形器、高性能鞋具以及其他各類應(yīng)用產(chǎn)品。

Digital Foam?計(jì)劃中的3D打印彈性泡沫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，源于nTopology公司的技術(shù)。在3D打印頭盔、鞋墊、中底等緩震組件中常用的增材制造點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，具有輕質(zhì)、吸能等性能，然而這類點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性已經(jīng)超過了傳統(tǒng)CAD軟件的原有設(shè)計(jì)功能。

此外，Impressio 在項(xiàng)目申請中提及的液晶彈性體（LCE）材料，在運(yùn)動頭盔等領(lǐng)域具有較大應(yīng)用潛力。

南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系副教授葛锜研究團(tuán)隊(duì)與美國科羅拉多大學(xué)丹佛分校教授Christopher M. Yakacki團(tuán)隊(duì)合作在《先進(jìn)材料》發(fā)表的研究成果，揭示了3D打印液晶彈性體的應(yīng)用潛力。

根據(jù)南方科技大學(xué)，液晶彈性體作為一種受光或熱刺激能產(chǎn)生大體積收縮的功能軟材料，目前主要用于制作軟體驅(qū)動器或者機(jī)器人。同時(shí)，液晶彈性體展現(xiàn)了非線性大變形粘彈性的力學(xué)行為，是一種性能佳的耗能材料。

但是復(fù)雜的化學(xué)合成工藝使得液晶彈性體的成型限制在薄膜形態(tài)。葛锜團(tuán)隊(duì)與Yakacki團(tuán)隊(duì)合作，通過麥克加成反應(yīng)將液晶基元與二硫醇單體聚合生成具有丙烯酸酯端基的光敏液晶彈性體低聚物，并可通過基于光固化數(shù)字光處理3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)液晶彈性體復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的3D打印 。這表明所開發(fā)的光敏液晶彈性低聚物可通過光固化數(shù)字光處理3D打印技術(shù)獲得高效吸能結(jié)構(gòu)和器件。該項(xiàng)研究為3D打印成型輕型抗沖擊/減震結(jié)構(gòu)提供了可能性，在電子設(shè)備抗沖擊、運(yùn)動頭盔等領(lǐng)域具有較大應(yīng)用潛力。

l 生物力學(xué)、增材制造、材料科學(xué)、設(shè)計(jì)優(yōu)化四方發(fā)力

足球裝備行業(yè)制造商Xenith，希望聯(lián)合損傷生物力學(xué)、增材制造、材料科學(xué)、設(shè)計(jì)和計(jì)算建模與優(yōu)化方面的專家：巴斯夫，RHEON實(shí)驗(yàn)室和滑鐵盧大學(xué)，共同創(chuàng)建能源管理的新解決方案并為運(yùn)動員提供**的現(xiàn)場體驗(yàn)。

l   吸收和重定向沖擊力的3D打印頭盔襯墊

Kollide聯(lián)盟結(jié)合了學(xué)術(shù)研究者（ETS）和四個(gè)創(chuàng)新公司（Kupol，TACTIX，ShapeShift3D，Numalogics），希望利用他們的虛擬設(shè)計(jì)和非平面的3D打印的方式，為運(yùn)動員定制經(jīng)過優(yōu)化、能夠吸收和重定向沖擊力的頭盔襯墊。

在以上兩個(gè)獲得獎金的團(tuán)隊(duì)中，材料制造商BASF 與Kollide聯(lián)盟中的成員Kupol，均與惠普3D打印在頭盔制造方面有著密切關(guān)系。

Kupol是自行車頭盔品牌，他們利用3D打印技術(shù)進(jìn)行了頭盔的設(shè)計(jì)革新。Kupol 起初通過PA12材料和惠普的MJF 3D打印設(shè)備來制造這個(gè)結(jié)構(gòu)，3D打印組件中具有上百個(gè)微孔，形成了透氣網(wǎng)絡(luò)，這使頭盔具有良好的透氣性。

巴斯夫公司開發(fā)了新型熱塑性聚氨酯(TPU) ULTRASINT?。Kupol已經(jīng)使用了新的TPU材料，該材料的柔性和彈性特點(diǎn)適合為自行車手和其他體育專業(yè)人員制造安全、舒適的頭盔。

l 立方+八角形泡沫超材料吸能層

該團(tuán)隊(duì)正在使用他們創(chuàng)新的立方+八角形泡沫超材料設(shè)計(jì)橄欖球頭盔中的新能量吸收層，以**程度地減少腦震蕩的風(fēng)險(xiǎn)。

在該挑戰(zhàn)賽以往的獲勝者中，也有通過3D打印方案獲獎的團(tuán)隊(duì)，如卡迪夫大學(xué)，他們開發(fā)了一種獨(dú)特的填充材料，用作頭盔襯里墊，可在撞擊變得越來越嚴(yán)重時(shí)吸收更多的撞擊力?？ǖ戏虼髮W(xué)的獲獎?wù)卟捎玫脑O(shè)計(jì)是一種復(fù)雜的折疊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在折疊時(shí)能夠非常有效地吸收能量。3D打印能夠?qū)⑦@種復(fù)雜設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為有形的產(chǎn)品。