3D列印人體模型 低阻力單車服高科技打造

【新唐人亞太台 2016 年 10 月 28 日訊】在專業自行車競賽中,選手們的勝負就決定在分秒之間。為了跟時間競賽,除了選手本身的體力、技巧、車子的性能之外,荷蘭的奧運自行車銀牌得主杜穆林還有一項秘密武器喔!就是他身上的緊身車衣,這件車衣是搭配3D列印技術所打造,快跟著鏡頭一起去看看奧運銀牌的秘密武器是如何誕生的 。

眼前這位自行車手一身勁裝,全神貫注,身體曲腰前傾,一副人車合一的模樣。但再仔細一看,車上的車手不是真實的人,只是一具人體模型。這人體模型是完全複製荷蘭的奧運自行車銀牌得主杜穆林(Tom Dumoulin),以3D列印技術打造出來的,目的是要利用它,做出能讓杜穆林騎車速度更快的貼身車服。

奧運銀牌得主 杜穆林:

「在自行車比賽中,尤其是在計時賽,都只是幾秒鐘的差距。因此,即使我們只是利用服裝獲得一點點速度上的差異,卻可能會對比賽帶來截然的不同的結果。」

台夫特理工大學(TU DELFT)工業設計工程學院與捷安特-阿佩新(Giant-Alpecin)車隊合作,首先,他們讓杜穆林以經典騎乘姿勢,坐在腳踏車上靜止不動。同時用150台數位單眼相機,同步地拍攝他的影像,接著精密的掃描測量所有影像,用3D列印方式,50個小時的時間列印出一個全尺寸的人體複製模型。然後,這個人體模型穿著一系列由各種織物製成的服裝,放置在自行車座位上,在大學的風洞中進行一系列測試。

領導這個人體模型發展的台夫特工業設計工程學院的維林丹(Jouke Verlinden)博士:「我們需要一個能在正確位置上固定不動的人,來做即時的3D掃描。因此我們使用了一個以攝影測量法為基礎的系統,以高解析的數位單眼相機拍攝了很多照片,同時用150台相機同步拍攝一張照片,從中我們便可以重建一個3D模型。」

維林丹:「使用塑料線做為列印輸出的材質,就像是擠出黏膠,在一個平面上作畫,隨著列印機頭一點一點地往上移動,厚度僅十分之一毫米或更小的平面塑料便一層一層地往上堆疊出曲面。」

台夫特理工大學航空助理教授(Andrea Sciacchitano)表示,空氣動力學對計時賽的表現至關重要。

助理教授 Andrea Sciacchitano:

「為了騎得更快,空氣動力學是致關重要的。行進中,選手必須抵抗90%的阻力。為了減少阻力,布料的粗糙度就非常的關鍵。有人可能認為,為了更快,表面必須非常光滑。事實上,並不一定是這樣的,在某些情況下,一些粗糙度可以幫助選手更快前進,因為它讓接近表面的氣流流動加速,使氣流順利地往後面流動,從而減少空氣阻力。」

不過,要怎麼確定空氣阻力是否減少?研究團隊還開發出粒子圖像測速(PIV)技術,將風洞的風速和亂流控制在特定環境下,進行測量。

助理教授 Sciacchitano:

「我們在氣流中引入小顆粒,用雷射照射它們,並拍攝這些顆粒的圖像,在兩個時間點測量這些顆粒的位移,我們就可以確定整個速度場,從而測量出壓力和氣動阻力。」

這樣的車衣讓杜穆林得到奧運銀牌,因此車隊的其他選手預計也將穿上3D人體模型所量身訂製的車衣來參加比賽。研究團隊還認為類似的測試可以用在競速選手及游泳選手所穿的服裝,因為阻力在他們的表現中同樣扮演重要的因素,未來運用範圍相當廣泛。

台夫特體育工程學院 布雷格曼(Daan Bregman)博士:

「我們想利用這個人體模型測試更多方面的空氣動力。例如,我們該使用哪種頭盔﹖在下雨的時候應該使用相同的計時賽衣服嗎﹖還是也許應該使用別的﹖所以這個人體模型給我們很多機會來測試所有我們想要的東西,即使杜穆林沒有親自待在這個風洞中。」

剪輯 林雅紅

新唐人亞太電視台 Christine 綜合報導

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