Jabil和KAV Sports用定制3D打印材料改變了自行車頭盔制造方式

2023年3月21日，南極熊獲悉，美國工程材料公司Jabil宣稱，它與一家專注于設(shè)計和生產(chǎn)先進(jìn)運(yùn)動裝備的公司KAV Sports合作，旨在使用碳纖維增材制造技術(shù)（AM）制造自行車頭盔，以提高安全性和舒適度。

△Jabil和KAV Sports合作開發(fā)出更安全的定制3D打印自行車頭盔

該款自行車頭盔被命名為KAV Portola，它采用先進(jìn)的碳纖維增強(qiáng)塑料材料，提供更好的適合度、超強(qiáng)的舒適性和保護(hù)性能。這款頭盔由Jabil定制的尼龍?zhí)祭w維材料制造，旨在滿足性能和美學(xué)方面的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，并于2022年4月推出。同時，根據(jù)合作伙伴的說法，傳統(tǒng)制造技術(shù)無法生產(chǎn)該頭盔的能量吸收結(jié)構(gòu)，而3D打印技術(shù)則有助于KAV降低生產(chǎn)成本和減少浪費(fèi)。該頭盔被Time雜志評為2022年最佳發(fā)明之一。
這個成功案例證明了碳纖維增材制造在運(yùn)動器材制造中的潛力，也推動了3D打印技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

△這款頭盔實際上在整個結(jié)構(gòu)中都使用了蜂窩狀結(jié)構(gòu)，只在某些區(qū)域覆蓋了額外的3D打印“外皮”

為了應(yīng)對市場新需求

傳統(tǒng)制造的頭盔在穩(wěn)定性、耐久性和舒適性以及尺寸上都存在局限性，因此，KAV希望利用一種新穎的材料，該材料與EPS一樣輕巧，在溫度從-15°C到60°C以上的范圍內(nèi)具有更優(yōu)異的性能。據(jù)報道，該公司評估了超過20種現(xiàn)成材料，但沒有一種能夠滿足其吸收高速沖擊或在極端環(huán)境條件下提供足夠穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)。

△3D打印頭盔側(cè)面

在進(jìn)行市場評估之后，KAV與Jabil開始合作開發(fā)一種定制材料，該材料既要堅硬、強(qiáng)韌、柔性，同時也能在高溫和低溫條件下表現(xiàn)出色。除了提供出色的能量吸收性能外，該材料還需要提高層與層之間的附著力，以保證一致的性能表現(xiàn)，并改善外觀和手感。Jabil位于明尼蘇達(dá)州的材料創(chuàng)新中心的增材制造工程師、化學(xué)家、材料科學(xué)家和生產(chǎn)專家組成的團(tuán)隊，經(jīng)過九個月的努力，創(chuàng)造了一種符合KAV要求的新型定制材料。

△使用3D打印的頭盔更適合個人頭部，因為它可以定制輪廓以確保更好的適合度

3D打印技術(shù)可以快速迭代

在這九個月的時間里，KAV進(jìn)行了近30次的自定義聚合物配方和混合物迭代，最終開發(fā)出了專有的尼龍?zhí)祭w維復(fù)合材料。隨后，KAV完成了必要的驗證測試，以符合美國消費(fèi)品安全委員會（CPSC）的認(rèn)證要求。當(dāng)KAV于2022年4月推出使用新材料的Portola頭盔時，該公司聲稱該產(chǎn)品不僅符合美國CPSC的碰撞抗力安全標(biāo)準(zhǔn)，而且比標(biāo)準(zhǔn)要高出25%以上。

△Portola的后部異常開放，因為沒有輔助固定支架

KAV Sports的創(chuàng)始人兼CEO Whitman Kwok表示“他們的使命是拯救生命，因此需要生產(chǎn)更合適和更受歡迎的頭盔。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，他們需要克服材料和制造方面的局限性。”而Jabil成功地通過設(shè)計定制材料和利用3D打印技術(shù)實現(xiàn)了這一目標(biāo)。Jabil增材制造產(chǎn)品管理主管Matt Torosian解釋道“他們采取聚合物科學(xué)方法開發(fā)增材材料，確保它們與增材制造工藝相匹配，滿足客戶對高品質(zhì)產(chǎn)品的要求。”

△該款3D打印頭盔，目前有多種顏色可以選擇

由Jabil開發(fā)的定制材料提供了灰色、黑色和白色的多種顏色選擇，并且簡單的定制適配流程和采用3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)兩到三周的定制頭盔交付。在這次初步合作的基礎(chǔ)上，KAV計劃利用Jabil的增材制造專業(yè)知識、全球增材制造能力和廣泛的供應(yīng)鏈能力，來擴(kuò)大它的產(chǎn)品組合和市場覆蓋范圍。