奧運會的美國Luge團隊通過增材制造打造更好的雪橇

奧運會的美國Luge團隊通過增材制造打造更好的雪橇

當(dāng)美國的luge團隊有著極其獨特的需求時，它轉(zhuǎn)向增材制造和3D打印。

Luge是唯一一個時間到千分之一秒的滑動運動。毫秒可以在獎牌和僅僅達到90英里/小時的速度的運動中完成差異。Stratasys的應(yīng)用工程師David Dahl回憶說，美國的雪橇隊正在尋求建造更好，更快的雪橇，他們希望能夠及時完成2018年韓國平昌正在進行的冬季奧運會。

“Luge團隊正走過展臺，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)團隊訪問我們位于明尼阿波利斯的工廠，與我們的專家工程師團隊進行頭腦風(fēng)暴會議，討論可以進行3D打印的內(nèi)容。“

人工智能長期以來一直是開發(fā)人員從事高性能計算和基于云的系統(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，甚至是我們與手機和設(shè)備交互的方式。雖然AI和機器學(xué)習(xí)總是感覺像是一個生活在實時嵌入式系統(tǒng)之外的遙遠(yuǎn)工具，但機器學(xué)習(xí)正在基于微控制器的系統(tǒng)中實現(xiàn)，事實上，它已經(jīng)存在!

有趣的是，美國的雪橇隊在內(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)是通過傳統(tǒng)的模具加工完成的，傳統(tǒng)的模具加工是通過加工金屬或成型泡沫塊來生產(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\動員“適合”對于性能至關(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向團隊建議，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隊能夠快速迭代設(shè)計，根據(jù)運動員的形狀定制雪橇，并在賽道上測試設(shè)計。除了實現(xiàn)更快的設(shè)計和原型設(shè)計外，F(xiàn)DM技術(shù)還可用于解決復(fù)雜幾何形狀和空腔的問題，這些問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 - 放入水中時可以溶解(逐字洗掉) - 洗滌劑浴液。“

在使用Stratasys Fortus 900mc 3D打印機運行的原型中，團隊設(shè)計師能夠在不到一周的時間內(nèi)對心軸進行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，該團隊使用FDM技術(shù)對整個雪橇車身上鋪工具進行3D打印。結(jié)果是建立和測試定制賽車雪橇的更具成本效益的方法，可以為每個運動員的身體量身定制。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動員量身定制雪橇，從而提供更好的舒適性和更高的空氣動力學(xué)效率。

“競爭性的雪橇賽是一項極其苛刻的運動，其中幾分之一是輸贏的區(qū)別，”美國無舵雪茄技術(shù)項目經(jīng)理Jon Owen說。“我們的車手依靠舒適的空氣動力學(xué)雪橇設(shè)計來贏得比賽。與Stratasys合作，我們在世界舞臺上變得更具競爭力 - 不斷調(diào)整設(shè)計并在軌道上運行它們比傳統(tǒng)流程更快。此外，我們通過為每個騎手的身體量身定制雪橇來平衡舒適性和性能，同時最大限度地降低制造成本和時間。“

對于2018年冬季奧運會，Andrew Sherk和Justin Krewson的雙打雪橇隊一直在使用Stratasys的FDM技術(shù)創(chuàng)建的雪橇。Dahl說，復(fù)合材料工具顯然是第一步，但增材制造業(yè)為這項運動(以及其他運動)提供了更多。無人機團隊在精英運動設(shè)備上的增材制造的成功將有助于傳播3D打印對關(guān)鍵設(shè)備安全的信息。(換句話說，如果你能相信它以90英里/小時的速度運載人類的冰雪橇，那么你的新咖啡壺設(shè)計上的電源按鈕是安全的。)下一個合乎邏輯的步驟是3D打印雪橇本身，Stratasys和美國雪橇隊表示，這是2022年北京冬季奧運會的目標(biāo)。

“我們已經(jīng)開發(fā)出新的方式在雪橇上下使用3D打印，用于未來的比賽，”Dahl告訴設(shè)計新聞。“由于為雪橇制作每個模具的時間和成本都很高，而且變化可能更加困難，因此大多數(shù)雪橇具有通用形狀。這對于以速度和控制為目標(biāo)的運動來說并不理想，因為大多數(shù)人體都沒有通用形狀，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。首次奧運會選手賈斯汀克魯森和安德魯謝爾克在美國雙打雪橇比賽中以1：32：652的成績排名第八，比金牌得主落后.955秒，德國的Tobias Wendl和Tobias Arlt。美國隊的Chris Mazdzer在男子單打雪橇比賽中獲得銀牌。