當(dāng)3D打印遇上奧運(yùn)會(huì),，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(dòng)性能品牌Vorteq通過(guò)和盧森堡的3D掃描儀制造商Artec 3D展開(kāi)合作,，為自行車手創(chuàng)造定制的空氣動(dòng)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(huì)上,，已經(jīng)有五名不同的奧運(yùn)運(yùn)動(dòng)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(shuō)："我們的任務(wù)是幫助運(yùn)動(dòng)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(dòng)員帶來(lái)那種優(yōu)勢(shì),，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(huì)提供更大的自由優(yōu)勢(shì),，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(duì)騎手進(jìn)行3D掃描。圖片來(lái)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(jiǎng)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(duì)丹佛自然與科學(xué)博物館中26英尺長(zhǎng)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(yú)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(lái)自Vorteq

空氣動(dòng)力學(xué)和3D掃描的完美利用

在高水平自行車運(yùn)動(dòng)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(zhēng)，據(jù)說(shuō)自行車手的能量輸出有90%是用來(lái)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(dòng)工程中心（SSEH）的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(tái)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(shuō),。"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(lái)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(dòng)員的準(zhǔn)確身體數(shù)據(jù)，以消除不準(zhǔn)確和不精確的測(cè)量,。然后在Artec的Studio軟件中對(duì)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(jiàn)的不準(zhǔn)確或不需要的數(shù)據(jù)捕獲,，如皺紋,。

Quilter繼續(xù)說(shuō)道："從運(yùn)動(dòng)員進(jìn)門到我們開(kāi)始用Leo進(jìn)行掃描，然后用Artec Studio對(duì)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(guò)去是絕對(duì)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(huì)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(lái)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(dòng)員模型,，可用于為他們制作皮膚衣，而無(wú)需試穿,。人體模型使Vorteq公司能夠?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員創(chuàng)建定制的皮膚衣,，在其風(fēng)洞中測(cè)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(dòng)員送貨上門,。這一過(guò)程目前需要不到兩天的時(shí)間,，盡管該公司希望在未來(lái)將這一過(guò)程加速到從3D掃描到完成的24小時(shí)內(nèi)。

Quilter解釋說(shuō)："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(duì)織物進(jìn)行風(fēng)洞測(cè)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?duì)于風(fēng)洞中的真人騎手來(lái)說(shuō),，會(huì)有擺動(dòng)的因素需要處理，即騎手在周圍移動(dòng),，即使是輕微的移動(dòng),，也會(huì)影響結(jié)果。對(duì)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(cè)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(dòng)員合作,，但從2020年初開(kāi)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(dòng)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(lái)自Vorteq

當(dāng)3D打印遇上奧運(yùn)會(huì)

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(huì)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(huì)上被一些運(yùn)動(dòng)員穿上。

此前,，法國(guó)自行車協(xié)會(huì)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(dòng)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(guó)自行車隊(duì)設(shè)計(jì)了一款新的場(chǎng)地自行車,。

最近，意大利國(guó)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(kāi)發(fā)商Thor3D的Calibry三維掃描儀，在東京奧運(yùn)會(huì)前改善其空氣動(dòng)力學(xué)性能,。