Chiếc mũ bảo hiểm dành cho người đi xe trượt tuyết được công bố tại Thế vận hội mùa đông được phát triển độc lập bởi nhóm nghiên cứu của Học viện Công nghệ Đông Quan. Nó không chỉ an toàn hơn, nhẹ hơn mà còn được tùy chỉnh.
Xe trượt tuyết là một trong những sự kiện nhanh nhất và thú vị nhất trong Thế vận hội mùa đông. Kết quả thường trong vòng mili giây, vì vậy yêu cầu phần cứng rất nghiêm ngặt. Nhóm nghiên cứu và phát triển mũ bảo hiểm đi xe trượt tuyết do Li Nan, phó giáo sư tại Trường Giáo dục (Cao đẳng Sư phạm) thuộc Đại học Công nghệ Đông Quan, dẫn đầu, đã tham gia nghiên cứu và phát triển mũ bảo hiểm xe trượt tuyết, được sử dụng trong đào tạo Thế vận hội mùa đông của đội tuyển quốc gia. Đội sử dụng công nghệ in 3D mô hình đảo ngược và cấu trúc mạng lưới và thu thập dữ liệu của các vận động viên để tùy chỉnh mũ bảo hiểm xe trượt tuyết một đối một nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế của từng vận động viên. Mũ bảo hiểm cẩn thận "thông minh" này có các đặc tính cá nhân hóa, giảm trọng lượng, an toàn, v.v.
Lựa chọn vật liệu và cấu trúc
Theo các yêu cầu liên quan, mũ bảo hiểm yêu cầu tất cả các phụ kiện và vật liệu phải là của riêng Trung Quốc.
Trong việc sử dụng vật liệu, lớp ngoài của mũ bảo hiểm xe trượt tuyết tự phát triển này được làm từ vật liệu sợi carbon China Aerospace T800 có độ bền cao và hiệu suất chống va chạm tuyệt vời. Sợi carbon T800 là một loại sợi mới có độ bền cao, mô đun cao với hàm lượng carbon hơn 95%. Vì vật liệu đã được cacbon hóa và graphit hóa nên nó có ưu điểm là mật độ thấp và độ bền cao. Theo thông tin liên quan, mật độ vật liệu sợi carbon thấp hơn nhôm, nhưng độ bền lớn hơn thép.
Lớp đệm vật liệu bên trong của mũ bảo hiểm sử dụng cấu trúc mạng in 3D. Cấu trúc vi mô của vật liệu đóng một vai trò rất lớn trong khả năng hấp thụ sốc. Được biết, nhóm nghiên cứu đã trải qua hàng chục nghìn lần tính toán từ việc lựa chọn mạng tinh thể cho đến sự phù hợp của vỏ mũ bảo hiểm và các đặc tính vật liệu, cuối cùng xác định được cấu trúc mạng tinh thể và vật liệu tối ưu. Sử dụng vật liệu in 3D (công nghệ SLS) và bột TPU, cấu trúc lưới của lớp đệm mũ bảo hiểm xe trượt tuyết được thiết kế và phát triển, vượt trội hơn so với vật liệu xốp EPS truyền thống và khả năng chống va đập của nó được cải thiện khoảng 40%, có thể chống lại mũ bảo hiểm khi va chạm. các lực tác động khác nhau và bảo vệ đầu của vận động viên tốt hơn.
Điều này được hiểu là mũ bảo hiểm làm từ sợi carbon và cấu trúc mạng TPU chỉ nặng khoảng 1,1 kg, tức là ít hơn 500 gram so với mũ đội tuyển quốc gia sử dụng trước đây, giúp giảm trọng lượng vận động viên một cách hiệu quả. Hiện tại, mũ bảo hiểm xe trượt tuyết này đã đạt chứng nhận GB và ECE đáp ứng các yêu cầu của mũ bảo hiểm thi đấu FIS, và đã được giao cho đội tuyết quốc gia.
Cấu trúc bộ đệm lưới in 3D sử dụng TPU
Cấu trúc mạng tinh thể nói chung là một giàn không gian bao gồm các thanh, tấm và các phần tử vi mô khác được sắp xếp lặp đi lặp lại theo các quy tắc nhất định. Nó có các đặc điểm của mật độ khối thấp, diện tích bề mặt riêng lớn và các tính chất cơ học cụ thể cao. Cấu trúc bánh sandwich với nó là vật liệu cốt lõi tạo ra biến dạng dẻo rất lớn do tính không ổn định động của cấu trúc dưới tải trọng tác động và chuyển nó thành nhiệt năng, có thể hấp thụ phần lớn năng lượng tác động, vì vậy nó có khả năng hấp thụ và tác động năng lượng đệm tuyệt vời. Sức cản. , để đóng một chức năng bảo vệ.
In 3D có lợi thế tự nhiên trong việc chế tạo các cấu trúc mạng tinh thể, có thể đạt được hầu hết mọi độ chính xác của khoảng rỗng, phần rỗng, hình dạng khoảng trống, kích thước khoảng trống, phân bố lỗ và liên kết. Dựa trên điều này, cấu trúc mạng lưới in 3D có thể tạo ra các thiết bị thể thao bảo hộ, mang lại động lực mới cho việc chuyển đổi và nâng cấp mũ bảo hiểm, áo giáp và các thiết bị bảo vệ khác.
Hơn nữa, vật liệu sản xuất quyết định các đặc tính và ứng dụng của mạng tinh thể. TPU có khả năng chịu lực, chống va đập và hiệu suất hấp thụ sốc tuyệt vời, đồng thời duy trì các đặc tính vật lý tốt như độ đàn hồi và tính linh hoạt ngay cả ở độ -35. Nó được sử dụng rộng rãi trong y tế và sức khỏe, thiết bị điện tử, công nghiệp, thể thao và các lĩnh vực khác. Đồng thời, TPU cũng là vật liệu đàn hồi chính thích hợp để in 3D.
Dựa trên những yếu tố trên, đội mũ bảo hiểm đi xe trượt tuyết đã chọn TPU làm chất liệu cấu tạo lưới.
"Thế vận hội mùa đông Khoa học và Công nghệ" là một điểm nhấn của Thế vận hội mùa đông Bắc Kinh. Dưới sự hướng dẫn của khái niệm "Olympic Khoa học và Công nghệ", vô số công nhân khoa học và công nghệ đã bắt đầu "Olympic Khoa học và Công nghệ chạy đường dài". Là giai đoạn để tự lực, tự cường về công nghệ theo chiều ngang. Là một công nghệ mới phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, in 3D cũng đóng một vai trò quan trọng trong công tác chuẩn bị cho Thế vận hội mùa đông.