美国利用3D打印技术制造合成骨保护士兵
在战场上,高爆的炸药如TNT、C4产生的超压冲击波可引起明显的脑损伤。为了防御这种伤害,美国陆军研究实验室(ARL)正在创造人类头骨的3D打印模型,以研究这些强大的冲击波对于颅骨内外以及头骨本身的影响。以帮助其开发增强的军事头盔衬垫、外壳和其他防护装备。
利用3D打印技术,ARL的研究人员正在使用使用合成材料模拟头骨。研究人员使用一个CT扫描得到头骨的几何形状和结构图像,并将这些图像利用3D打印技术生产出来,代替用来模拟爆炸和冲击条件下测试新的头盔模型。“随着年龄的增长,人体颅骨改变的机械性能取决于个人的健康。”博士托马斯普莱斯特德,ARL的材料工程师说。”
本研究的目的是确定如何垫和帽壳材料防止损伤的头。
美国陆军并不是头一次使用合成人体骨骼研究战场事件对人体的影响,但是,传统的人工合成骨骼并不能准确衡量人体受到的外部影响或冲击。它们往往只能专供医生在练习外科手术时使用,因此它们并不是测试一枚巨大的炸弹爆炸对人体影响的最好标本。
实际上,直到现在,ARL一直在使用捐赠的真人头骨进行此类研究。这些头骨来自于那些已经去世,并把自己的身体捐献给科学研究的人们。然而,这也有一些问题。
“人类头骨的物理属性是随着个人的年龄和健康状况而变化的。捐赠者可能往往年龄偏大,其头骨状况与美国陆军士兵头骨的平均状况可能会有很大的差距。”ARL材料和制造科学部的材料工程师Thomas Plaisted博士说。
今在今年早些时候,ARL团队对首个3D打印的人工合成骨与真正骨头进行了比较测试。测试内容包括以高速度击中合成骨,并且将其与真正骨头的断裂模式进行了比较。他们测试的结果是两者非常一致。Plaisted还指出,下一次ARL还将测试不同的3D打印分辨率对结果的影响。预计今年秋天这些3D打印的合成头骨将投入使用。
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