美軍用3D打印頭骨開(kāi)發(fā)更好的士兵防護(hù)裝備

       當(dāng)一枚炸彈在戰(zhàn)場(chǎng)上爆炸，它所造成的傷害并不全都是炸彈碎片造成的。實(shí)際上許多士兵受到的傷害是由爆炸點(diǎn)附近大量的、快速的氣壓變化形成的沖擊波導(dǎo)致的。這些沖擊波往往能夠穿透一個(gè)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(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）正在創(chuàng)造人類(lèi)頭骨的3D打印模型，以研究這些強(qiáng)大的沖擊波對(duì)于顱骨內(nèi)外以及頭骨本身的影響。以幫助其開(kāi)發(fā)增強(qiáng)的軍事頭盔襯墊、外殼和其他防護(hù)裝備。
       美國(guó)陸軍并不是頭一次使用合成人體骨骼研究戰(zhàn)場(chǎng)事件對(duì)人體的影響，但是，傳統(tǒng)的人工合成骨骼并不能準(zhǔn)確衡量人體受到的外部影響或沖擊。它們往往只能專(zhuān)供醫(yī)生在練習(xí)外科手術(shù)時(shí)使用，因此它們并不是測(cè)試一枚巨大的炸彈爆炸對(duì)人體影響的最好標(biāo)本。
       實(shí)際上，直到現(xiàn)在，ARL一直在使用捐贈(zèng)的真人頭骨進(jìn)行此類(lèi)研究。這些頭骨來(lái)自于那些已經(jīng)去世，并把自己的身體捐獻(xiàn)給科學(xué)研究的人們。然而，這也有一些問(wèn)題。
       “人類(lèi)頭骨的物理屬性是隨著個(gè)人的年齡和健康狀況而變化的。捐贈(zèng)者可能往往年齡偏大，其頭骨狀況與美國(guó)陸軍士兵頭骨的平均狀況可能會(huì)有很大的差距�！盇RL材料和制造科學(xué)部的材料工程師Thomas Plaisted博士說(shuō)。

       因此，如今陸軍已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向3D打印顱骨，這種顱骨的外觀和屬性都類(lèi)似于20-30歲士兵的頭骨。骨頭是用美國(guó)陸軍專(zhuān)門(mén)的合成骨材料3D打印的。據(jù)了解，研究人員要先對(duì)一個(gè)真正的人類(lèi)頭骨進(jìn)行CT掃描，然后用3D復(fù)合材料將其打印出來(lái)。所有的細(xì)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(cè)試新的頭盔襯墊材料。

       “我們的目標(biāo)是確定襯墊和頭盔外殼如何才能保護(hù)頭部不受傷害�！盤(pán)laisted說(shuō)。“我們正在開(kāi)發(fā)新的頭盔襯墊材料，能夠提高頭盔的沖擊保護(hù)能力。頭盔可以在一定的速度下承受沖擊，同時(shí)保護(hù)頭部不受加速度導(dǎo)致的傷害。在極端情況下，過(guò)量的加速度可能會(huì)導(dǎo)致顱骨骨折�！�
        在今年早些時(shí)候，ARL團(tuán)隊(duì)對(duì)首個(gè)3D打印的人工合成骨與真正骨頭進(jìn)行了比較測(cè)試。測(cè)試內(nèi)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(jìn)行了比較。他們測(cè)試的結(jié)果是兩者非常一致。Plaisted還指出，下一次ARL還將測(cè)試不同的3D打印分辨率對(duì)結(jié)果的影響。預(yù)計(jì)今年秋天這些3D打印的合成頭骨將投入使用。