近日，來(lái)自斯旺西大學(xué)，卡迪夫城市大學(xué)和莫里斯頓醫(yī)院的一組研究人員提出了一種3D打印為輪椅使用者提供高度可定制的輕量級(jí)頭部支架的方法。工程師在機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試中將他們的設(shè)計(jì)與常見(jiàn)的商用頭枕進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明AM對(duì)個(gè)性化配件的實(shí)用性。

3D打印尼龍頭支架。圖片來(lái)自斯旺西大學(xué)。

3D打印頭支架

大多數(shù)輪椅使用者看到大多數(shù)現(xiàn)成的靠背坐墊和頭枕都能滿足他們的座位需求。但是，對(duì)于一小部分，可能需要更多定制的選項(xiàng)。具有更獨(dú)特解剖結(jié)構(gòu)的人將需要高度自定義的輪廓，以提供舒適性和可用性。對(duì)于頭枕，需要適合頸部彎曲的姿勢(shì)性頭部支撐，以防止過(guò)度伸展，肌肉僵硬和疲勞。

考慮到這一點(diǎn)，威爾士研究人員3D掃描了一名志愿者的頭部，并制作了一個(gè)模板STL，以將其工作作為基礎(chǔ)。Autodesk Fusion 360用于對(duì)頭部支撐建模，該頭部支撐可在避免耳朵接觸的同時(shí)提供左側(cè)的側(cè)向支撐。在模型中切了一些孔，以使支撐件可以與英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)輪椅支架連接。研究人員使用Markforged Mark Two 3D打印機(jī)制作了三個(gè)相同的尼龍頭支架，并為它們安裝了球形接頭。

強(qiáng)度測(cè)試定制設(shè)計(jì)

G型頭部支撐（頂部），后向力測(cè)試（左），側(cè)向力測(cè)試（右）。斯旺西大學(xué)的照片。

后向力測(cè)試中斷裂前達(dá)到的最大力為3188N，最大位移為71.7mm。在檢查損壞后，得出的結(jié)論是，失效點(diǎn)在球形接頭的鋁制桿中，而不是在3D打印的頭部支架中。尼龍AM零件沒(méi)有永久的塑性變形，也沒(méi)有可見(jiàn)的裂紋，這意味著UK標(biāo)準(zhǔn)的支架將在3D打印的頭部支撐之前散發(fā)出去。

后驗(yàn)力測(cè)試。斯旺西大學(xué)的照片。

在側(cè)向力測(cè)試期間，研究人員設(shè)法以93N的力將3D打印支架的左臂移動(dòng)到最大143.7mm。那時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)已處于最大位移位置，不再影響頭部支撐。停止測(cè)試，頭枕恢復(fù)到原始輪廓，沒(méi)有可見(jiàn)的永久性塑性變形。結(jié)果證明，通過(guò)使用3D掃描，一些巧妙的CAD建模和3D打印機(jī)，研究人員能夠生產(chǎn)出輕巧的定制輪椅配件，其機(jī)械強(qiáng)度和延展性可與現(xiàn)有的現(xiàn)成頭枕媲美。

橫向力測(cè)試。斯旺西大學(xué)的照片。