奧運(yùn)會(huì)的美國(guó)Luge團(tuán)隊(duì)通過(guò)增材制造打造更好的雪橇

奧運(yùn)會(huì)的美國(guó)Luge團(tuán)隊(duì)通過(guò)增材制造打造更好的雪橇

當(dāng)美國(guó)的luge團(tuán)隊(duì)有著極其獨(dú)特的需求時(shí)，它轉(zhuǎn)向增材制造和3D打印。

Luge是唯一一個(gè)時(shí)間到千分之一秒的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。毫秒可以在獎(jiǎng)牌和僅僅達(dá)到90英里/小時(shí)的速度的運(yùn)動(dòng)中完成差異。Stratasys的應(yīng)用工程師David Dahl回憶說(shuō)，美國(guó)的雪橇隊(duì)正在尋求建造更好，更快的雪橇，他們希望能夠及時(shí)完成2018年韓國(guó)平昌正在進(jìn)行的冬季奧運(yùn)會(huì)。

“Luge團(tuán)隊(duì)正走過(guò)展臺(tái)，注意到我們展示了3D打印復(fù)合模具的例子，”Dahl告訴Design News。“我們開始討論當(dāng)前流程的局限性，以及對(duì)可以快速生產(chǎn)的定制雪橇的需求。我們決定下一步是讓他們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)訪問(wèn)我們位于明尼阿波利斯的工廠，與我們的專家工程師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行頭腦風(fēng)暴會(huì)議，討論可以進(jìn)行3D打印的內(nèi)容。“

人工智能長(zhǎng)期以來(lái)一直是開發(fā)人員從事高性能計(jì)算和基于云的系統(tǒng)的工具。人工智能改變了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式，電子郵件掃描方式，甚至是我們與手機(jī)和設(shè)備交互的方式。雖然AI和機(jī)器學(xué)習(xí)總是感覺(jué)像是一個(gè)生活在實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)之外的遙遠(yuǎn)工具，但機(jī)器學(xué)習(xí)正在基于微控制器的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，事實(shí)上，它已經(jīng)存在!

有趣的是，美國(guó)的雪橇隊(duì)在內(nèi)部使用碳纖維織物和樹脂層制作雪橇，以制作復(fù)合雪橇。目前的滑板生產(chǎn)是通過(guò)傳統(tǒng)的模具加工完成的，傳統(tǒng)的模具加工是通過(guò)加工金屬或成型泡沫塊來(lái)生產(chǎn)用于滑板的碳纖維復(fù)合材料部件。使用傳統(tǒng)工具方法制造的最困難的部件是賽車隊(duì)的“雙打塔”，這是一種位于雪橇前部的復(fù)合結(jié)構(gòu)，用于在比賽中準(zhǔn)確定位騎車者的腿部。適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)員“適合”對(duì)于性能至關(guān)重要，但由于復(fù)雜的被困工具幾何形狀，使用傳統(tǒng)方法制造該部件非常麻煩。

Stratasys向團(tuán)隊(duì)建議，該公司的熔融沉積建模(FDM)技術(shù)可用于3D打印模具以用于雪橇創(chuàng)建。增材制造的速度將使團(tuán)隊(duì)能夠快速迭代設(shè)計(jì)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的形狀定制雪橇，并在賽道上測(cè)試設(shè)計(jì)。除了實(shí)現(xiàn)更快的設(shè)計(jì)和原型設(shè)計(jì)外，F(xiàn)DM技術(shù)還可用于解決復(fù)雜幾何形狀和空腔的問(wèn)題，這些問(wèn)題困擾著許多雪橇組件的創(chuàng)建，包括雙打塔。

“用于雪橇的模具工具印有ASA熱塑性塑料，”Dahl告訴Design News。“用于制造雙打塔的模具是用ST-130印刷的，這是Stratasys專有的材料，專門用于犧牲工具，例如這種材料 - 放入水中時(shí)可以溶解(逐字洗掉) - 洗滌劑浴液。“

在使用Stratasys Fortus 900mc 3D打印機(jī)運(yùn)行的原型中，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)師能夠在不到一周的時(shí)間內(nèi)對(duì)心軸進(jìn)行3D打印，鋪設(shè)和固化復(fù)合結(jié)構(gòu)，并清洗模具材料。憑借這一成功，該團(tuán)隊(duì)使用FDM技術(shù)對(duì)整個(gè)雪橇車身上鋪工具進(jìn)行3D打印。結(jié)果是建立和測(cè)試定制賽車雪橇的更具成本效益的方法，可以為每個(gè)運(yùn)動(dòng)員的身體量身定制。由于采用FDM技術(shù)制造的雪橇車身上層工具具有可拆卸的中間部分，因此新工藝允許為每位運(yùn)動(dòng)員量身定制雪橇，從而提供更好的舒適性和更高的空氣動(dòng)力學(xué)效率。

“競(jìng)爭(zhēng)性的雪橇賽是一項(xiàng)極其苛刻的運(yùn)動(dòng)，其中幾分之一是輸贏的區(qū)別，”美國(guó)無(wú)舵雪茄技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)理Jon Owen說(shuō)。“我們的車手依靠舒適的空氣動(dòng)力學(xué)雪橇設(shè)計(jì)來(lái)贏得比賽。與Stratasys合作，我們?cè)谑澜缥枧_(tái)上變得更具競(jìng)爭(zhēng)力 - 不斷調(diào)整設(shè)計(jì)并在軌道上運(yùn)行它們比傳統(tǒng)流程更快。此外，我們通過(guò)為每個(gè)騎手的身體量身定制雪橇來(lái)平衡舒適性和性能，同時(shí)最大限度地降低制造成本和時(shí)間。“

對(duì)于2018年冬季奧運(yùn)會(huì)，Andrew Sherk和Justin Krewson的雙打雪橇隊(duì)一直在使用Stratasys的FDM技術(shù)創(chuàng)建的雪橇。Dahl說(shuō)，復(fù)合材料工具顯然是第一步，但增材制造業(yè)為這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)(以及其他運(yùn)動(dòng))提供了更多。無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)在精英運(yùn)動(dòng)設(shè)備上的增材制造的成功將有助于傳播3D打印對(duì)關(guān)鍵設(shè)備安全的信息。(換句話說(shuō)，如果你能相信它以90英里/小時(shí)的速度運(yùn)載人類的冰雪橇，那么你的新咖啡壺設(shè)計(jì)上的電源按鈕是安全的。)下一個(gè)合乎邏輯的步驟是3D打印雪橇本身，Stratasys和美國(guó)雪橇隊(duì)表示，這是2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)的目標(biāo)。

“我們已經(jīng)開發(fā)出新的方式在雪橇上下使用3D打印，用于未來(lái)的比賽，”Dahl告訴設(shè)計(jì)新聞。“由于為雪橇制作每個(gè)模具的時(shí)間和成本都很高，而且變化可能更加困難，因此大多數(shù)雪橇具有通用形狀。這對(duì)于以速度和控制為目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)并不理想，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人體都沒(méi)有通用形狀，而且一種尺寸并不適合所有人。“

冬季奧林匹克雪橇比賽于2018年2月10日至15日舉行。首次奧運(yùn)會(huì)選手賈斯汀克魯森和安德魯謝爾克在美國(guó)雙打雪橇比賽中以1：32：652的成績(jī)排名第八，比金牌得主落后.955秒，德國(guó)的Tobias Wendl和Tobias Arlt。美國(guó)隊(duì)的Chris Mazdzer在男子單打雪橇比賽中獲得銀牌。