当3D打印遇上奥运会,Artec Leo 3D扫描技术为奥运选手制作 "世界上最快的"自行车皮衣

3D打印资讯
2021
07/30
22:51
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导读:2021年7月30日,南极熊获悉,运动性能品牌Vorteq通过和卢森堡的3D扫描仪制造商Artec 3D展开合作,为自行车手创造定制的空气动力学皮肤衣。利用Artec的Leo三维扫描仪、风洞和工程设计的组合,Vorteq设计了它声称是 "世界上最快的 "自行车皮衣之一。最具亮点的是,在今年的东京奥运会上,已经有五名不同的奥运运动员穿上了这种皮衣,由于其设计轻巧、透气,可以大大减少阻力。

Vorteq公司计量工程师SamQuilter说:"我们的任务是帮助运动员突破自己,其中许多人已经达到或接近他们的顶峰。尽管我们所做的只能促进微小的进步,但当你把它们加在一起时,可以真正给运动员带来那种优势,帮助他们超越顶峰,走向胜利。与我们以前的扫描仪相比,Leo为我们提供了这种灵活性,几乎可以在世界任何地方进行扫描,不需要额外的硬件,只需要Leo本身。当你去到外界的随便一个地点时,反而会提供更大的自由优势,因为这些地点在条件上并不完全是实验室。"

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计量工程师Sam Quilter用Artec Leo对骑手进行3D扫描。图片来自Vorteq

Arctec 3D扫描

Artec 3D的产品系列包括Eva、Space Spider、Leo和Ray扫描仪,用于各种不同的用途,是3D打印行业奖的连续入围者。他们公司的扫描仪曾被用于荷兰皇家海军的材料和资产维护公司MarinebedrijfKoninklijke Marine的部件逆向工程,以及Triebold Paleontology对丹佛自然与科学博物馆中26英尺长的剑龙进行数字化保存。

Artec公司的扫描仪还被用于汽车行业的车辆修复,以及创建海豚、鲨鱼和大型海龟的全身三维扫描,以创建定制的跟踪标签,提供关于迁移模式和海洋温度影响的信息。

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△ArtecLeo三维扫描仪与Artec Studio软件在银石体育工程中心显示骑手的扫描。图片来自Vorteq

空气动力学和3D扫描的完美利用

在高水平自行车运动的世界里,速度就是一切,成功与失败往往只在几分之一秒之间。在赛道上,自行车手每转一次踏板都要与风阻和阻力作斗争,据说自行车手的能量输出有90%是用来克服空气阻力的,因此减少这种阻力是关键。

Vorteq公司利用银石运动工程中心(SSEH)的运动专用风洞和织物风洞以及最新的3D扫描技术,为自行车运动员创造定制的皮肤衣,以减少这种空气阻力,同时也是舒适、轻盈和透气的。

Artec 3D的Artec Leo手持式扫描仪是设计皮肤衣的关键因素,它可以在不到6分钟的时间内以数字方式捕捉骑手的精确解剖结构。该扫描仪有一个内置的触摸屏和每秒44帧的捕获率,能够在几分钟内扫描中等大小的物体,包括人。

"骑手带着他们的自行车进入风洞,将其安装在平台上,跳上去,在与Leo合作的短短五到六分钟内,我以精确、高分辨率的彩色3D方式捕获骑手的两个位置,"Quilter说。"基本上,这意味着在十分钟内,我可以完全完成该骑手的工作,他们可以去其他地方。我已经得到了我所需要的一切,来设计一个解剖学上准确的、快如闪电的Vorteq皮肤装,且不需要重新扫描。"

在制作皮肤衣时,Vorteq直接根据ArtecLeo的扫描结果工作,这些扫描结果提供了运动员的准确身体数据,以消除不准确和不精确的测量。然后在Artec的Studio软件中对扫描结果进行后期处理,工程师可以仔细检查数据,并消除任何罕见的不准确或不需要的数据捕获,如皱纹。

Quilter继续说道:"从运动员进门到我们开始用Leo进行扫描,然后用Artec Studio对扫描结果进行后期处理,接着在Geomagic Wrap中进行3D建模工作,最后导出3D模型用于制作皮肤衣,我们总共需要2个小时,这在过去是绝对不可能的,甚至是不可能的。至于一件可用于比赛的皮肤衣的总生产时间,目前我们是2天,但这一差距正在缩小,我们正在努力实现24小时的周转时间,我们肯定会在不久之后实现这一目标。"

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△使用Raise3D打印机打印模型,图片来自Vorteq

使用Artec Leo,Vorteq还能够3D打印出解剖学上精确的运动员模型,可用于为他们制作皮肤衣,而无需试穿。人体模型使Vorteq公司能够为运动员创建定制的皮肤衣,在其风洞中测试多种面料和图案,并在随后的几个小时内制作皮肤衣,然后为运动员送货上门。这一过程目前需要不到两天的时间,尽管该公司希望在未来将这一过程加速到从3D扫描到完成的24小时内。

Quilter解释说:"一个全尺寸的人体模型让我们可以在一个手臂上单独地对织物进行风洞测试,例如,看看各种织物和图案如何影响阻力的减少,这就是边际收益真正增加的地方。因为对于风洞中的真人骑手来说,会有摆动的因素需要处理,即骑手在周围移动,即使是轻微的移动,也会影响结果。对于真人骑手,你永远不可能在完全静止的人体模型上获得精确的测量,其中唯一改变的因素是所穿的织物"。

此前,Vorteq公司只与奥运团队和其他精英运动员合作,但从2020年初开始,该公司的定制皮肤衣已经提供给所有水平的自行车运动员,使他们能够发挥最佳水准。

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△Vorteq人体模型组件准备好进行组装和风洞使用。照片来自Vorteq

当3D打印遇上奥运会

此前,多名奥运选手为了节省时间和重量亦或是其他好处,已经将他们的个性化装备转向了3D打印。例如,Shelly-Ann Fraser-Pryce的3D打印跑鞋在上一届里约热内卢奥运会上展出,而阿迪达斯和3D打印机制造商Carbon的最新3D打印4DFWD中底目前在今年的东京奥运会上被一些运动员穿上。

此前,法国自行车协会已经部署了定制的车把,利用3D打印技术产生空气动力学效率的提高,全球工程公司雷尼绍与Lotus工程公司和希望科技公司合作,为英国自行车队设计了一款新的场地自行车。

最近,意大利国家自行车队透露,它已经使用了俄罗斯手持式三维扫描仪开发商Thor3D的Calibry三维扫描仪,在东京奥运会前改善其空气动力学性能。




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