當(dāng)3D打印遇上奧運(yùn)會，Artec Leo 3D掃描技術(shù)為奧運(yùn)選手制作 "世界上最快的"自行車皮衣

導(dǎo)讀：2021年7月30日，南極熊獲悉，運(yùn)動性能品牌Vorteq通過和盧森堡的3D掃描儀制造商Artec 3D展開合作，為自行車手創(chuàng)造定制的空氣動力學(xué)皮膚衣。利用Artec的Leo三維掃描儀、風(fēng)洞和工程設(shè)計(jì)的組合，Vorteq設(shè)計(jì)了它聲稱是 "世界上最快的 "自行車皮衣之一。最具亮點(diǎn)的是，在今年的東京奧運(yùn)會上，已經(jīng)有五名不同的奧運(yùn)運(yùn)動員穿上了這種皮衣，由于其設(shè)計(jì)輕巧、透氣，可以大大減少阻力。

Vorteq公司計(jì)量工程師SamQuilter說："我們的任務(wù)是幫助運(yùn)動員突破自己，其中許多人已經(jīng)達(dá)到或接近他們的頂峰。盡管我們所做的只能促進(jìn)微小的進(jìn)步，但當(dāng)你把它們加在一起時(shí)，可以真正給運(yùn)動員帶來那種優(yōu)勢，幫助他們超越頂峰，走向勝利。與我們以前的掃描儀相比，Leo為我們提供了這種靈活性，幾乎可以在世界任何地方進(jìn)行掃描，不需要額外的硬件，只需要Leo本身。當(dāng)你去到外界的隨便一個(gè)地點(diǎn)時(shí)，反而會提供更大的自由優(yōu)勢，因?yàn)檫@些地點(diǎn)在條件上并不完全是實(shí)驗(yàn)室。"

△計(jì)量工程師Sam Quilter用Artec Leo對騎手進(jìn)行3D掃描。圖片來自Vorteq

Arctec 3D掃描

Artec 3D的產(chǎn)品系列包括Eva、Space Spider、Leo和Ray掃描儀，用于各種不同的用途，是3D打印行業(yè)獎的連續(xù)入圍者。他們公司的掃描儀曾被用于荷蘭皇家海軍的材料和資產(chǎn)維護(hù)公司MarinebedrijfKoninklijke Marine的部件逆向工程，以及Triebold Paleontology對丹佛自然與科學(xué)博物館中26英尺長的劍龍進(jìn)行數(shù)字化保存。

Artec公司的掃描儀還被用于汽車行業(yè)的車輛修復(fù)，以及創(chuàng)建海豚、鯊魚和大型海龜?shù)娜�身三維掃描，以創(chuàng)建定制的跟蹤標(biāo)簽，提供關(guān)于遷移模式和海洋溫度影響的信息。

△ArtecLeo三維掃描儀與Artec Studio軟件在銀石體育工程中心顯示騎手的掃描。圖片來自Vorteq

空氣動力學(xué)和3D掃描的完美利用

在高水平自行車運(yùn)動的世界里，速度就是一切，成功與失敗往往只在幾分之一秒之間。在賽道上，自行車手每轉(zhuǎn)一次踏板都要與風(fēng)阻和阻力作斗爭，據(jù)說自行車手的能量輸出有90%是用來克服空氣阻力的，因此減少這種阻力是關(guān)鍵。

Vorteq公司利用銀石運(yùn)動工程中心（SSEH）的運(yùn)動專用風(fēng)洞和織物風(fēng)洞以及最新的3D掃描技術(shù)，為自行車運(yùn)動員創(chuàng)造定制的皮膚衣，以減少這種空氣阻力，同時(shí)也是舒適、輕盈和透氣的。

Artec 3D的Artec Leo手持式掃描儀是設(shè)計(jì)皮膚衣的關(guān)鍵因素，它可以在不到6分鐘的時(shí)間內(nèi)以數(shù)字方式捕捉騎手的精確解剖結(jié)構(gòu)。該掃描儀有一個(gè)內(nèi)置的觸摸屏和每秒44幀的捕獲率，能夠在幾分鐘內(nèi)掃描中等大小的物體，包括人。

"騎手帶著他們的自行車進(jìn)入風(fēng)洞，將其安裝在平臺上，跳上去，在與Leo合作的短短五到六分鐘內(nèi)，我以精確、高分辨率的彩色3D方式捕獲騎手的兩個(gè)位置，"Quilter說。"基本上，這意味著在十分鐘內(nèi)，我可以完全完成該騎手的工作，他們可以去其他地方。我已經(jīng)得到了我所需要的一切，來設(shè)計(jì)一個(gè)解剖學(xué)上準(zhǔn)確的、快如閃電的Vorteq皮膚裝，且不需要重新掃描。"

在制作皮膚衣時(shí)，Vorteq直接根據(jù)ArtecLeo的掃描結(jié)果工作，這些掃描結(jié)果提供了運(yùn)動員的準(zhǔn)確身體數(shù)據(jù)，以消除不準(zhǔn)確和不精確的測量。然后在Artec的Studio軟件中對掃描結(jié)果進(jìn)行后期處理，工程師可以仔細(xì)檢查數(shù)據(jù)，并消除任何罕見的不準(zhǔn)確或不需要的數(shù)據(jù)捕獲，如皺紋。

Quilter繼續(xù)說道："從運(yùn)動員進(jìn)門到我們開始用Leo進(jìn)行掃描，然后用Artec Studio對掃描結(jié)果進(jìn)行后期處理，接著在Geomagic Wrap中進(jìn)行3D建模工作，最后導(dǎo)出3D模型用于制作皮膚衣，我們總共需要2個(gè)小時(shí)，這在過去是絕對不可能的，甚至是不可能的。至于一件可用于比賽的皮膚衣的總生產(chǎn)時(shí)間，目前我們是2天，但這一差距正在縮小，我們正在努力實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的周轉(zhuǎn)時(shí)間，我們肯定會在不久之后實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。"

△使用Raise3D打印機(jī)打印模型，圖片來自Vorteq

使用Artec Leo，Vorteq還能夠3D打印出解剖學(xué)上精確的運(yùn)動員模型，可用于為他們制作皮膚衣，而無需試穿。人體模型使Vorteq公司能夠?yàn)檫\(yùn)動員創(chuàng)建定制的皮膚衣，在其風(fēng)洞中測試多種面料和圖案，并在隨后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)制作皮膚衣，然后為運(yùn)動員送貨上門。這一過程目前需要不到兩天的時(shí)間，盡管該公司希望在未來將這一過程加速到從3D掃描到完成的24小時(shí)內(nèi)。

Quilter解釋說："一個(gè)全尺寸的人體模型讓我們可以在一個(gè)手臂上單獨(dú)地對織物進(jìn)行風(fēng)洞測試，例如，看看各種織物和圖案如何影響阻力的減少，這就是邊際收益真正增加的地方。因?yàn)閷τ陲L(fēng)洞中的真人騎手來說，會有擺動的因素需要處理，即騎手在周圍移動，即使是輕微的移動，也會影響結(jié)果。對于真人騎手，你永遠(yuǎn)不可能在完全靜止的人體模型上獲得精確的測量，其中唯一改變的因素是所穿的織物"。

此前，Vorteq公司只與奧運(yùn)團(tuán)隊(duì)和其他精英運(yùn)動員合作，但從2020年初開始，該公司的定制皮膚衣已經(jīng)提供給所有水平的自行車運(yùn)動員，使他們能夠發(fā)揮最佳水準(zhǔn)。

△Vorteq人體模型組件準(zhǔn)備好進(jìn)行組裝和風(fēng)洞使用。照片來自Vorteq

當(dāng)3D打印遇上奧運(yùn)會

此前，多名奧運(yùn)選手為了節(jié)省時(shí)間和重量亦或是其他好處，已經(jīng)將他們的個(gè)性化裝備轉(zhuǎn)向了3D打印。例如，Shelly-Ann Fraser-Pryce的3D打印跑鞋在上一屆里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會上展出，而阿迪達(dá)斯和3D打印機(jī)制造商Carbon的最新3D打印4DFWD中底目前在今年的東京奧運(yùn)會上被一些運(yùn)動員穿上。

此前，法國自行車協(xié)會已經(jīng)部署了定制的車把，利用3D打印技術(shù)產(chǎn)生空氣動力學(xué)效率的提高，全球工程公司雷尼紹與Lotus工程公司和希望科技公司合作，為英國自行車隊(duì)設(shè)計(jì)了一款新的場地自行車。

最近，意大利國家自行車隊(duì)透露，它已經(jīng)使用了俄羅斯手持式三維掃描儀開發(fā)商Thor3D的Calibry三維掃描儀，在東京奧運(yùn)會前改善其空氣動力學(xué)性能。