美軍用3D打印頭骨開發(fā)更好的士兵防護裝備

       當一枚炸彈在戰(zhàn)場上爆炸，它所造成的傷害并不全都是炸彈碎片造成的。實際上許多士兵受到的傷害是由爆炸點附近大量的、快速的氣壓變化形成的沖擊波導致的。這些沖擊波往往能夠穿透一個士兵的頭盔并造成顯著的腦損傷甚至死亡。

       為了防御這種傷害，美國陸軍研究實驗室（ARL）正在創(chuàng)造人類頭骨的3D打印模型，以研究這些強大的沖擊波對于顱骨內外以及頭骨本身的影響。以幫助其開發(fā)增強的軍事頭盔襯墊、外殼和其他防護裝備。
       美國陸軍并不是頭一次使用合成人體骨骼研究戰(zhàn)場事件對人體的影響，但是，傳統的人工合成骨骼并不能準確衡量人體受到的外部影響或沖擊。它們往往只能專供醫(yī)生在練習外科手術時使用，因此它們并不是測試一枚巨大的炸彈爆炸對人體影響的最好標本。
       實際上，直到現在，ARL一直在使用捐贈的真人頭骨進行此類研究。這些頭骨來自于那些已經去世，并把自己的身體捐獻給科學研究的人們。然而，這也有一些問題。
       “人類頭骨的物理屬性是隨著個人的年齡和健康狀況而變化的。捐贈者可能往往年齡偏大，其頭骨狀況與美國陸軍士兵頭骨的平均狀況可能會有很大的差距。”ARL材料和制造科學部的材料工程師Thomas Plaisted博士說。

       因此，如今陸軍已經開始轉向3D打印顱骨，這種顱骨的外觀和屬性都類似于20-30歲士兵的頭骨。骨頭是用美國陸軍專門的合成骨材料3D打印的。據了解，研究人員要先對一個真正的人類頭骨進行CT掃描，然后用3D復合材料將其打印出來。所有的細節(jié)都需要保持一致，比如顱骨不同部位的密度。 一旦完成，他們將使用這些模型在模擬炸彈爆炸的情景中測試新的頭盔襯墊材料。

       “我們的目標是確定襯墊和頭盔外殼如何才能保護頭部不受傷害。”Plaisted說。“我們正在開發(fā)新的頭盔襯墊材料，能夠提高頭盔的沖擊保護能力。頭盔可以在一定的速度下承受沖擊，同時保護頭部不受加速度導致的傷害。在極端情況下，過量的加速度可能會導致顱骨骨折。”
        在今年早些時候，ARL團隊對首個3D打印的人工合成骨與真正骨頭進行了比較測試。測試內容包括以高速度擊中合成骨，并且將其與真正骨頭的斷裂模式進行了比較。他們測試的結果是兩者非常一致。Plaisted還指出，下一次ARL還將測試不同的3D打印分辨率對結果的影響。預計今年秋天這些3D打印的合成頭骨將投入使用。