炫酷輕巧又安全，盤點14款3D打印頭盔案例

頭盔是為了保護我們的頭部安全設(shè)計的。但由于設(shè)計和制造手段的限制，其重量、舒適性和安全性要想達到完美的平衡并不容易，隨著3D打印技術(shù)的不斷進步，這一切就將變得輕而易舉。在另一方面，很多影視劇的拍攝任務中都需要特殊定制，而該頭盔也是需要這樣的特殊定制，用量都比較小；這種需求和3D打印擅長的小批量非標準件的快速成型的特點有天生的契合。

△3D打印頭盔

下面，南極熊就來盤點一些有哪些3D打印頭盔的具體案例。

2020年5月31日，全球首次商業(yè)載人龍飛船發(fā)射成功！埃隆·馬斯克的太空探索技術(shù)公司SpaceX，完成人類史上的一大創(chuàng)舉！南極熊3D打印網(wǎng)了解到，SpaceX這次宇航員的超時尚太空服頭盔，是使用3D打印工藝為每個宇航員進行定制的�，F(xiàn)在，你可以按照一個教程，DIY 3D打印一只適合自己頭的宇航頭盔！
△在SpaceX任務發(fā)射前，宇航員道格拉斯·赫利（Douglas Hurley）和羅伯特·貝肯（Robert Behnken）

有意思的是，南極熊3D打印網(wǎng)了解到，真正的SpaceX頭盔是由Ironhead Studios才華橫溢的好萊塢設(shè)計師Jose Fernandez設(shè)計的。他是一名服裝設(shè)計師，曾為《蝙蝠俠大戰(zhàn)超人》，《神奇四俠》，《復仇者聯(lián)盟》，《 X戰(zhàn)警II》等作品工作過。據(jù)《紐約時報》報道，電影導演邁克爾·貝（Michael Bay）透露，對于電影《世界末日》中的太空服頭盔，他認為“好萊塢周圍的人是太空服頭盔專家。這是一種非常專業(yè)的工藝。”

為了設(shè)計太空頭盔，馬斯克去了好萊塢請教專家，而不是通常的空軍和海軍承包商。《紐約時報》報道說，首次與Fernandez取得聯(lián)系時，后者竟然不知道SpaceX是什么。然而，正如Ironhead 的Instagram頁面所示，他確實具有為電影設(shè)計頭盔的豐富經(jīng)驗，包括湯姆·克魯斯（Tom Cruise）在《 Top Gun：Maverick》中的頭盔。

后來就是由好萊塢設(shè)計師設(shè)計了SpaceX本次商業(yè)載人龍飛船發(fā)射的宇航員頭盔！
戴上科技3D打印滑雪頭盔
2020年9月23日，由戴上科技研制的全球首款3D打印滑雪頭盔于中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果交易會正式亮相，由數(shù)字化技術(shù)與3D打印智能制造技術(shù)打造而成的戴上3D打印頭盔能夠覆蓋傳統(tǒng)頭盔難以觸及的防護盲點。

基于由近萬次頭部碰撞測試界定出的力學邊界，戴上科技運用先進的數(shù)字算法計算出了擁有1102根短豎桿、95根貫通桿和2394個節(jié)點的晶格結(jié)構(gòu)防護系統(tǒng)。該系統(tǒng)由多層且軟硬不一的緩沖帶構(gòu)成，不同碰撞頻率的區(qū)域配備著不同密度的結(jié)構(gòu)分布，能夠精準地管理因頭部碰撞而產(chǎn)生的各種沖擊力。

據(jù)權(quán)威的安全防護產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心的測試結(jié)果顯示，戴上3D打印頭盔的防護性能優(yōu)逾美國安全標準要求的性能55％，優(yōu)逾歐洲安全標準要求的性能46％。在佩戴舒適度方面，戴上3D打印頭盔也同樣優(yōu)秀。防護系統(tǒng)特殊的晶格結(jié)構(gòu)能夠帶來極高的熱量流通效率，使頭盔內(nèi)部始終保持在一個令人感到舒適的溫度。

詳盡且科學的尺碼設(shè)置搭配重力自適應，戴上3D打印頭盔適配全球90％以上的用戶，加之戴上科技自主研發(fā)的頭部掃描系統(tǒng)，適配率提高至98％。戴上3D打印頭盔的防護系統(tǒng)材料可回收，可再生。用其制成的防護系統(tǒng)可被粉碎成末，重新回爐打印，實現(xiàn)材料的循環(huán)利用，有效解決3D打印原料成本過高的問題。

首個獲得NHL認證的3D打印曲棍球頭盔內(nèi)襯
2020年9月，3D打印機制造商Carbon和體育用品制造商CCM Hockey合作，已經(jīng)3D打印出了第一個曲棍球頭盔內(nèi)襯，并獲得NHL認證。據(jù)悉，這個曲棍球頭盔內(nèi)襯使用Carbon專有的數(shù)字光合成(DLS)樹脂工藝生產(chǎn)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用了數(shù)字化晶格設(shè)計，能夠提供更好的透氣性、舒適性和保護性，并可通過精確的3D掃描來定制適合運動員頭部的產(chǎn)品。

△SuperTacks X頭盔，圖片來自CCM Hockey

Super Tacks X的內(nèi)襯是使用Carbon的設(shè)計軟件設(shè)計的，軟件能夠根據(jù)所需的性能標準和重量作為輸入，自動生成優(yōu)化的網(wǎng)格幾何形狀。它的主要功能是在比賽中有效地吸收和耗散沖擊能量，這主要通過使用內(nèi)部阻尼支柱來實現(xiàn)。

襯里內(nèi)部有超過13萬個獨立的支柱，每個支柱覆蓋了頭盔的不同點，提供全方位的保護。設(shè)計引擎可以調(diào)整每個支柱的厚度，以增加或減少網(wǎng)格的整體剛度，使頭盔能夠吸收和分散來自線性和旋轉(zhuǎn)力的沖擊能量。

3D打印自行車定制頭盔HEXR
HEXR3D打印自行車定制頭盔由總部位于倫敦的創(chuàng)業(yè)公司Hexr，Ltd. 開發(fā)，據(jù)悉，該頭盔品牌以前叫做HEXO，后來因為商標糾紛而更名為HEXR。在技術(shù)方面，HEXR頭盔采用3D打印技術(shù)制造的蜂窩芯，通過德國工業(yè)3D打印機制造商EOS旗下的SLS 3D打印技術(shù)和聚酰胺11材料生產(chǎn)。 每個頭盔都是根據(jù)用戶的頭部尺寸進行3D打印，通過3D掃描應用程序獲取，以便為客戶創(chuàng)建輕量級和保護性的頭盔解決方案。

3D打印的Hexr頭盔

HEXR頭盔由Jamie Cook（庫克）創(chuàng)立，他希望徹底改變傳統(tǒng)自行車頭盔上的標準保護裝置，據(jù)庫克描述，這種頭盔“60年來一直沒有創(chuàng)新”。庫克最初在倫敦大學學院（UCL）開始研究時發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)能量吸收的設(shè)計方法都是基于平坦的接觸區(qū)域，而不是反映我們頭部形狀的曲面區(qū)域。庫克繼續(xù)在牛津大學進行研究，利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)聚酰胺11中的絕緣弧形蜂窩結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了HEXR頭盔的基礎(chǔ)。

3D打印蜂窩結(jié)構(gòu)，提高保護性

從那以后，庫克一直致力于推出HEXR頭盔，并將其推向市場。頭盔的一個關(guān)鍵要素是其可自定義性，通過3D打印實現(xiàn)。使用HEXR的定制3D掃描軟件，客戶可以使用頭部的30,000點3D網(wǎng)格獲得“精確匹配”。從網(wǎng)站購買HEXR頭盔后，客戶可以在HEXR的倫敦總部預約，也可以通過郵寄方式接收3D掃描儀，以便進行頭部掃描。一旦Hexr有客戶​​的測量結(jié)果，公司需要2-4周的時間進行3D打印，然后再直接發(fā)貨給買家。

3D打印動態(tài)頭盔Synapse
設(shè)計師兼建筑師Benhaz Farahi使用3D打印完成了一個以腦波為主題的，具有“動態(tài)藝術(shù)（Kinetic Art）”風格的頭盔Synapse。這個頭盔是用柔性材料在一臺Connex500 3D打印機上打印出來的，里面嵌入了一個修改過的NeuroSky EEG芯片，該芯片與一對Mindflex耳機相連接。

  

根據(jù)NeuroSky公司的網(wǎng)站介紹，EEG技術(shù)是通過“數(shù)字化模擬腦電波，”將原始大腦信號進行放大和處理后，輸入游戲、教育、研究等各種應用，像Farahi這樣的Synapse頭盔也算是其中之一。

這種技術(shù)能夠分析和記錄不同類型的腦電波——主動或被動。如果您的注意力集中，那么EEG芯片的“注意米表（attention meter）”會指示用戶的精神強度為“專注（focus）”或“注意（attention）”。當用戶注意力集中于一點時，注意米表的數(shù)值會提升，反之當注意力分散時會減少。如果您處于沉思或冥想狀態(tài)，EEG芯片的“冥想米表（meditation meter）”會顯示用戶的心理狀態(tài)為“平靜”或“放松。”當用戶頭腦放松時，冥想米表的數(shù)字會提升，反之則會降低。這兩種米表的數(shù)值范圍都是從0到100。

此外，在NeuroSky公司EEG技術(shù)的幫助下，您還可以通過腦波驅(qū)動Synapse頭盔。除了顯示3D打印與其他尖端技術(shù)的珠聯(lián)璧合，F(xiàn)arahi稱Synapse項目的主要意圖是“探索使用多材料3D打印技術(shù)制造出可圍繞人體出現(xiàn)形狀變化的結(jié)構(gòu)，以作為人類第二皮膚的可能性。這是一個嘗試，探索通過大腦的神經(jīng)命令直接控制運動，使我們能夠通過自己的思想有效地控制周圍環(huán)境。”

3D打印奧創(chuàng)頭盔
一位Cosplay藝術(shù)家Michael Ruddy使用gMax 1.5 XT 3D打印機3D打印出了一個全尺寸、可穿戴的奧創(chuàng)（Ultron）頭盔。gMax 1.5 XT是由gCreate公司制造的一款打印尺寸相當大的3D打印機，其最大打印尺寸可達40.6×40.6×45.7厘米。Michael把整個頭盔劃分為四個獨立的部分分別打印——下巴、主要面部、頭頂、耳朵。下巴打印的時候設(shè)置了0.15毫米的層高，打印了打印13個小時，主要面部的打印層高為0.15毫米，花了約30小時，而耳朵部分設(shè)置的層高0.15毫米，打印歷時10小時。最后，頭頂部分打印層高設(shè)置的是0.3毫米，由于同時使用了支撐結(jié)構(gòu)，打印時間花了大約30個小時。

而當Michael的客戶——來自Shawshank Cosplay道具公司的Sean Shaw——拿到3D打印的奧創(chuàng)頭盔后，立即使用膠水將下頜、面部、頭頂和耳部完全組裝了起來。

當看到組裝后的頭盔無論是尺寸大小還是組裝結(jié)合程度都達到要求之后，Shaw就用車用膠bondo去填補組裝好的部件上的打印紋路，然后再對正面就進行打磨，之后又用Smooth On公司的XTC-3D涂料對整個面具進行涂覆，進一步使面具表面變得平滑光亮、毫無瑕疵。

3D打印嬰兒頭盔
一種解決辦法是在嬰兒成長的前14周這個關(guān)鍵時期為他們配備合適的頭盔。提到“合適”二字，聰明的你一定已經(jīng)想到，這是3D打印技術(shù)的專長啊！確實如此，近日，美國明尼蘇達州的兩名雙胞胎嬰兒 — Lincoln和Nolan就得到了他們專屬的3D打印頭盔。

頭盔的制作者是吉列兒童專業(yè)醫(yī)療，他們首先對兩名嬰兒的頭部進行了掃描，然后依照所得數(shù)據(jù)制作出了頭盔的3D模型，最后使用剛剛購買的價值22萬美元的Stratasys大型3D打印機將頭盔打印了出來。整個過程共耗時5小時，其中3小時用于建模，2小時用于打印。雙胞胎的母親非常高興，并且對3D打印的神奇表示驚嘆。

  

有了3D打印的專屬頭盔，嬰兒的家長再也不需要擔心“扁頭綜合癥”的影響。

王思聰定制3D打印滑雪頭盔
2015年，王思聰轉(zhuǎn)發(fā)了自己佩戴為自己高端定制的滑雪頭盔的照片，據(jù)定制品牌介紹，該頭盔“所使用工藝包括顯微鏡下金絲鑲嵌，景泰藍、手工鍛造、3D打印、5軸聯(lián)動雕刻、手工雕蠟、古佛像金粉漆、手工縫制內(nèi)飾等。所使用材料有金、銀、馬臀皮、獺兔皮等等。”

3D打印Guy-Manuel的金色穹頂頭盔
Ruiz兄弟為了向Daft Punk樂隊致敬，他們3D打印出了Guy-Manuel的金色穹頂頭盔，并且將Thomas的頭盔制作得更具可穿戴性。Ruiz兄弟決定將頭盔設(shè)計得更輕便、制作也更簡單，他們還添加了一些復雜的LED像素燈在里面，這些燈可以輕松編程，利用智能手機或者智能手表操控，將你的Daft Punk變得高端炫酷。

為了使頭盔易于佩戴且輕便舒適，他們將其設(shè)計為2mm厚，該頭盔是分為三部分打印的，這樣更方便添加支撐材料。該頭盔的打印分辨率非常高，僅單純的3D打印過程就花費了好幾天的時間才完成，結(jié)果也不言自明，如此高的分辨率打印完成后幾乎不需要打磨或是噴漆等后處理。
   
為了便于組裝，Ruiz在每一個打印部件上都設(shè)計了凹槽，然后使用硅樹脂膠粘合。組裝完成之后進行打磨上色，反復幾次之后再安裝上LED條，可以看到，制作完成的頭盔效果極為搶眼。
   
Ruiz 兄弟是用Fusion 360完成的3D設(shè)計，而且該文件也是完全公開的，可以使用任何CAD軟件編輯修復。他們制作的這個頭盔是超大號的，因此里面有充足的空間來安裝電子裝置，而且就算戴著眼鏡也是能套上這個頭盔的，若是感覺太松，還可以自行添加填充物來讓自己的佩戴更舒適。

可折疊3D打印自行車頭盔FEND
自行車頭盔是一種十分有效的護具，據(jù)說可將頭部受傷的風險降低80%。但這種頭盔有一個明顯的痛點，就是體積比較大，不方便攜帶。不過現(xiàn)在，這個問題已經(jīng)被來自紐約的設(shè)計師Sujene Kong和Christian Von Heifner解決了  — 他們發(fā)明了一款可折疊的新型頭盔FEND，折疊后的體積僅有原先的1/3，可以輕松放進背包。

除了能折疊，這款頭盔的造型也很時尚，因為其發(fā)明者之一的Kong就是一位時尚設(shè)計師。另外，它的安全性也很好，達到了美國消費品安全委員會（US CPSC）和歐洲EN 1078安全標準。值得一提的是，在頭盔的整個開發(fā)階段，從最初的原型設(shè)計到最終的成品制造，3D打印技術(shù)都扮演了重要角色。

目前，這款頭盔已經(jīng)基本定型 — 外殼采用了高性能ABS塑料，十分堅固；內(nèi)圈表面采用了發(fā)泡聚丙烯（EPP）材料，既柔軟又能有效吸收沖擊；結(jié)構(gòu)上則采用了流線型設(shè)計，有助于通風和提高佩戴舒適感。

Cascade3D打印曲棍球頭盔
世界頂級曲棍球產(chǎn)品制造商Cascade正在利用 LulzBot的工業(yè)級桌面3D打印機改進曲棍球頭盔的原型開發(fā)流程�！拔覀冎饕�利用3D打印和柔性材料來制造頭盔的不規(guī)則部件。LulzBot的打印機非常靈活，可以隨意更換不同尺寸，而這對于我們的開發(fā)工作很有幫助，”Cascade的負責人表示，“在頭盔開發(fā)方面，3D打印不僅比傳統(tǒng)方法更經(jīng)濟，而且大大縮短了我們將新設(shè)計變?yōu)轱@示的周期。這就讓我們得以更快地將新產(chǎn)品投放市場，從而獲得競爭優(yōu)勢�！�

Cascade的女士用LX頭盔就是3D打印幫助開發(fā)的新產(chǎn)品之一，它的外殼既結(jié)實有有彈性，能很好地抵御沖擊，從而保護運動員的頭部。同時，它還有通氣口和用來放頭發(fā)的空間。

3D打印自行車頭盔 Kupol
加拿大工業(yè)設(shè)計師Gabriel Boutin和3D打印專業(yè)設(shè)計公司Syncro Design的創(chuàng)始人Gabriel Boutin就利用3D打印技術(shù)開發(fā)出了一款新的自行車頭盔 — Kupol。

△設(shè)計師使用HP的Multi Jet Fusion創(chuàng)建3D打印自行車頭盔

Kupol項目專注于設(shè)計和制造更舒適的自行車頭盔。Boutin想要擺脫不舒服的聚苯乙烯泡沫部件，因為這種材料通常會讓佩戴者更容易出汗。于是，他改用塑料3D打印。最終，新的Kupol頭盔保持空氣能夠流過，使得頭部較涼爽。同時，其重量也比傳統(tǒng)的頭盔輕了許多。

對于Boutin來說，3D打印提供了一個以更快的速度從原型到成品的機會。此外，該技術(shù)還可以讓用戶開發(fā)出更復雜的設(shè)計和結(jié)構(gòu)。隨著3D打印材料質(zhì)量的不斷提高，越來越多的設(shè)計人員選擇增材制造來創(chuàng)造成品，而不是長時間的原型制作流程。此外，三維打印完成不斷完善，使用戶能夠以高品質(zhì)的表面外觀完成他們的產(chǎn)品。

  

△設(shè)計師使用HP的Multi Jet Fusion創(chuàng)建3D打印自行車頭盔

對于他的設(shè)計，Boutin與Sculpteo的3D打印服務合作，該服務提供了HP Multi Jet Fusion技術(shù)。設(shè)計師尋找具有良好耐化學腐蝕性的強韌塑料，可以通過Sculpteo的在線3D打印服務下單，并選擇HP Multi Jet Fusion PA12黑色塑料。

可穿戴腦部掃描頭盔
英國科學家開發(fā)了一種可穿戴的腦部掃描儀，這個掃描儀在戴上后，患者仍可以自由地進行頭部活動。在腦腫瘤、癲癇、精神分裂癥等復雜的疾病中，醫(yī)生通常需要借助觀察患者腦部活動來診斷病情，而腦磁圖(Magnetoencephalography，簡稱MEG)已成為一種檢測腦部活動的新技術(shù)，能將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)繪制成圖，并且對人體無創(chuàng)傷，該頭盔由3D打印而成，重量僅905克。

  

該頭盔由3D打印而成，重量僅905克。據(jù)學術(shù)期刊《自然》報道，這個掃描儀結(jié)合了量子傳感器和一種新的消除周圍磁場的技術(shù)，能夠以毫秒級的分辨率記錄MEG數(shù)據(jù)。為了證明此系統(tǒng)有效，研究人員記錄下一個實驗對象做出自然行為，如點頭、伸懶腰、喝飲料和玩球類游戲時的各項測數(shù)。他們獲得的數(shù)據(jù)記錄與當今最先進的掃描儀所獲得的數(shù)據(jù)不相上下。

梵蒂岡瑞士衛(wèi)隊3D打印頭盔
2018年5月，梵蒂岡瑞士衛(wèi)隊新成員準備宣誓就職，在就職儀式上，瑞士衛(wèi)隊也利用3D打印技術(shù)升級了自己的制服裝備，他們將放棄傳統(tǒng)的文藝復興式的金屬頭盔，而改用3D打印的PVC材料頭盔。

新式的3D打印頭盔成本更加便宜，衛(wèi)隊成員佩戴起來也會感覺更加舒適，它跟舊式頭盔相比，更容易讓士兵保持頭部的涼爽。據(jù)悉，瑞士衛(wèi)隊目前在尋找贊助商來打印這種頭盔，預計每個頭盔的價格維持在約6700元人民幣左右，是目前金屬頭盔價格的一半。

3D打印死亡警衛(wèi)頭盔
《星球大戰(zhàn)》系列電影在全球收割了無數(shù)粉絲，甚至東風日產(chǎn)公司也是它的瘋狂粉絲，2019年，該公司發(fā)布了一款星球大戰(zhàn)限量版的車——日產(chǎn)Rogue One，只要購買該車就能得到的一個限量版3D打印的死亡警衛(wèi)頭盔。

這個頭盔是由3DSystems公司2014年收購的溫柔巨人工作室出產(chǎn)，它主打娛樂和玩具行業(yè)的3D建模，曾為2016格萊美頒獎典禮上Lady Gaga向David Bowie致敬表演設(shè)計服裝和布景，在接到日產(chǎn)這個合作任務后，溫柔巨人工作室在三個月內(nèi)就打造出了這個超過5400個細節(jié)的獨家頭盔副本。他們首先需要進行數(shù)字建模，在雕刻出了頭盔模型后，使用掃描數(shù)據(jù)和《星球大戰(zhàn)》官方的服裝照片建立可3D打印的模型，再將其分成單獨的部分以方便打印。

模型文件被傳送到3D Systems的SLA 3D打印機 ProX 800進行打印，最終尺寸為15″ x 11.5″ x 10″

據(jù)該工作室稱，在加速設(shè)計驗證過程中3D打印是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，設(shè)計通過驗證后，這些SLA原型將用于玻璃纖維生產(chǎn)模具，通過這些模具，該工作室以最少的浪費和最高的質(zhì)量在限定的時間內(nèi)完成日產(chǎn)公司提出的要求。

各種頭盔