Naukowcy wykorzystują drukowanie 3D, skanowanie i modelowanie w celu dostosowania sprzętu ochronnego do hokeja na trawie

Para naukowców, którzy są członkami Wydziału Technologii Tekstylnych na Uniwersytecie w Zagrzebiu w Chorwacji, niedawno opublikowała pracę zatytułowaną "Technologie 3D w zindywidualizowanym modelowaniu protez piersiowych" o używaniu skanowania, modelowania i drukowania 3D do projektowania ochraniacz klatki hokejowej na polu.

Streszczenie brzmi: "W przemyśle odzieżowym, skanowanie 3D ludzkiego ciała jest zdigitalizowane, co jest później stosowane w pakietach oprogramowania komputerowego do odzieży na zamówienie. Poza branżą modową, istnieje potrzeba zindywidualizowanej odzieży ochronnej i produkcji sprzętu również w innych branżach. W artykule przedstawiono możliwości zastosowania nowych technologii, takich jak skanowanie 3D i modelowanie 3D elementów zabezpieczających, które można wykonać przy użyciu drukarek 3D. W celu zaprojektowania ochraniacza klatki piersiowej hokejowej na trawie mężczyzn i kobiet poddawano skanowaniu za pomocą skanera ciała 3D w kilku różnych pozycjach charakterystycznych dla tego sportu. Ochronę klatki piersiowej skonstruowano i modelowano na podstawie zdigitalizowanych obrazów. Wykorzystano pakiety oprogramowania, które umożliwiają przygotowanie chmur punktów zdigitalizowanego ciała ludzkiego do budowy ochraniacza, jego modelowanie i przygotowanie wirtualnie zaprojektowanych protektorów do drukowania 3D. Zindywidualizowany ochraniacz klatki piersiowej modelowany jest za pomocą programu o nazwie Bender. Ochraniacz jest zintegrowany z odzieżą, całkowicie podąża za kształtem ciała i zapewnia niezbędną ochronę. "

Ciała ludzkie można digitalizować za pomocą skanerów ciała 3D, które tworzą przestrzenne współrzędne chmur punktów, które mogą być przetwarzane dalej i mają różne zastosowania w przemyśle medycznym, naukowym, filmowym i odzieżowym. Te chmury punktów mogą być używane podczas wykonywania pomiarów lub wirtualnego przedstawiania sposobu dopasowania odzieży do konkretnej osoby. W ten sposób lepiej pasuje nie tylko odzież ochronna robiona na zamówienie, ale także lepsza ochrona.

Pod względem ochraniaczy dla hokeistów są one zwykle wykonane z materiałów polimerowych o wysokiej wytrzymałości i sztywności, tkaniny powinny być również wykorzystywane do celów ochrony. Aby modelować ochraniacz klatki piersiowej dla konkretnych celów hokeja na trawie, zespół wykonał skanowanie 3D zawodników w określonych pozycjach, przygotował chmurę punktów do modelowania ochrony klatki piersiowej 3D i stworzył model 3D do druku 3D. Skanowanie 3D przeprowadzono za pomocą skanera ciała VisualSmart 3D, który powstał "w chmurze punktówzawierające około 500 000 współrzędnych przestrzennych. "

Dzięki pakietowi oprogramowania ScanWorx przetworzenie danych zajęło mniej niż minutę i stworzenie chmury punktów do pomiaru i wydobywania kształtów ciała; Oprogramowanie Meshlab i Blender zostało również użyte do edycji chmur punktów i modelowania 3D osłony klatki piersiowej.

"Podczas konstruowania indywidualnego ochraniacza klatki piersiowej można zastosować różne metody modelowania 3D, w zależności od pakietu oprogramowania i użytych danych wejściowych w modelowaniu 3D. Jeśli chodzi o cyfryzację ludzkiego ciała, uzyskane dane nie są w pełni ustrukturyzowane. Konieczne jest znalezienie metod modelowania 3D, które zapewnią kształty odpowiednie do drukowania 3D. W związku z tym możliwe jest zdefiniowanie prostego ciała geometrycznego o skończonych wymiarach obiektu, który następnie jest modelowany. Kostka, prostopadłościan lub kula są zwykle używane jako baza "- wyjaśniają naukowcy. "Inną metodą modelowania 3D jest konstrukcja bazy modelowanej według skanowanego obiektu. Innymi słowy, ma swój własny kształt i objętość, które są wielowymiarowe i wbudowane w warstwy w obiekt 3D. Trzecią możliwością modelowania jest skonstruowanie strukturyzowanej siatki, która w pełni podąża za zeskanowanym obiektem 3D. Podczas definiowania obszaru, dla którego należy wykonać ochraniacz, określa się objętość osłony. Wymienione powyżej procedury modelowania 3D dają strukturę oczek 3D odpowiednią do drukowania 3D. "

Modelowanie 3D zostało użyte do stworzenia prostopadłościanu, który wyznacza ochraniacz klatki piersiowej; zwiększona liczba krawędzi w prostopadłościanie pozwoliła badaczom stworzyć strukturę siatki, która definiowałaby zewnętrzny kształt ochraniacza. Następnie jego wewnętrzna strona została zamodelowana, zgodnie z 3D skanowaną częścią chmury punktów, aby dokładnie podążać za kształtem ciała

"W wyniku tego funkcje, które umożliwiają modelowanie siatki o strukturze ochronnej poprzez" imprinting "części wykorzystano chmury punktów w przygotowanym kształcie klatki piersiowej "- napisali naukowcy. "Jako etalon, punktowa chmura skanowanego ciała ludzkiego 3D była używana w standardowej pozycji skanowania."

Testowanie wirtualnego dopasowania pokazało, że ochraniacz klatki piersiowej po przeciwnej stronie ciała nie może być lustrzanym odbiciem do pierwszego, więc został skorygowany zgodnie z kształtem ciała. Istnieje również różnica w kształcie pomiędzy ochraniaczami klatki piersiowej dla męskich ciał, a tymi dla kobiecych ciał, szczególnie w szerokości ramienia "i kątem, pod którym ochraniacz leży na klatce piersiowejciało kobiece. "

" Na podstawie wyników przedstawionych w niniejszym artykule można stwierdzić, że technologie 3D mogą być z powodzeniem stosowane w modelowaniu elementów zabezpieczających do skanowania ludzkiego ciała, modelowania 3D i 3D drukowanie wymaga znajomości technologii 3D i jej wykorzystania w celu opracowania obiektów do indywidualnych celów "- podsumowali naukowcy. "Modelowanie klatki piersiowej 3D zgodnie z rzeczywistymi kształtami ciała i określonymi celami wskazuje na potrzebę użycia zaawansowanego sprzętu, który zapewni odpowiednią ochronę. Modelowanie elementów zabezpieczających może podnieść poziom ochrony, jak pokazano, ponieważ asymetria bryły może być brana pod uwagę podczas rozwoju, a także określone pozycje ciała, w których stosowana jest ochrona. "