當3D打印遇上奧運會，Artec Leo 3D掃描技術為奧運選手制作 "世界上最快的"自行車皮衣

導讀：2021年7月30日，南極熊獲悉，運動性能品牌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皮膚衣。利用Artec的Leo三維掃描儀、風洞和工程設計的組合，Vorteq設計了它聲稱是 "世界上最快的 "自行車皮衣之一。最具亮點的是，在今年的東京奧運會上，已經(jīng)有五名不同的奧運運動員穿上了這種皮衣，由于其設計輕巧、透氣，可以大大減少阻力。

Vorteq公司計量工程師SamQuilter說："我們的任務是幫助運動員突破自己，其中許多人已經(jīng)達到或接近他們的頂峰。盡管我們所做的只能促進微小的進步，但當你把它們加在一起時，可以真正給運動員帶來那種優(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行掃描，不需要額外的硬件，只需要Leo本身。當你去到外界的隨便一個地點時，反而會提供更大的自由優(yōu)勢，因為這些地點在條件上并不完全是實驗室。"

△計量工程師Sam Quilter用Artec Leo對騎手進行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)維護公司MarinebedrijfKoninklijke Marine的部件逆向工程，以及Triebold Paleontology對丹佛自然與科學博物館中26英尺長的劍龍進行數(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，以及創(chuàng)建海豚、鯊魚和大型海龜?shù)娜�身三維掃描，以創(chuàng)建定制的跟蹤標簽，提供關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

空氣動力學和3D掃描的完美利用

在高水平自行車運動的世界里，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鍵。

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

Artec 3D的Artec Leo手持式掃描儀是設計皮膚衣的關鍵因素，它可以在不到6分鐘的時間內(nèi)以數(shù)字方式捕捉騎手的精確解剖結構。該掃描儀有一個內(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入風洞，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，來設計一個解剖學上準確的、快如閃電的Vorteq皮膚裝，且不需要重新掃描。"

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

Quilter繼續(xù)說道："從運動員進門到我們開始用Leo進行掃描，然后用Artec Studio對掃描結果進行后期處理，接著在Geomagic Wrap中進行3D建模工作，最后導出3D模型用于制作皮膚衣，我們總共需要2個小時，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)時間，目前我們是2天，但這一差距正在縮小，我們正在努力實現(xiàn)24小時的周轉(zhuǎn)時間，我們肯定會在不久之后實現(xiàn)這一目標。"

△使用Raise3D打印機打印模型，圖片來自Vorteq

使用Artec Leo，Vorteq還能夠3D打印出解剖學上精確的運動員模型，可用于為他們制作皮膚衣，而無需試穿。人體模型使Vorteq公司能夠為運動員創(chuàng)建定制的皮膚衣，在其風洞中測試多種面料和圖案，并在隨后的幾個小時內(nèi)制作皮膚衣，然后為運動員送貨上門。這一過程目前需要不到兩天的時間，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小時內(nèi)。

Quilter解釋說："一個全尺寸的人體模型讓我們可以在一個手臂上單獨地對織物進行風洞測試，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。因為對于風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，也會影響結果。對于真人騎手，你永遠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公司只與奧運團隊和其他精英運動員合作，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動員，使他們能夠發(fā)揮最佳水準。

△Vorteq人體模型組件準備好進行組裝和風洞使用。照片來自Vorteq

當3D打印遇上奧運會

此前，多名奧運選手為了節(jié)省時間和重量亦或是其他好處，已經(jīng)將他們的個性化裝備轉(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)盧奧運會上展出，而阿迪達斯和3D打印機制造商Carbon的最新3D打印4DFWD中底目前在今年的東京奧運會上被一些運動員穿上。

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

最近，意大利國家自行車隊透露，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，在東京奧運會前改善其空氣動力學性能。