[發明專利]3D打印頭盔

在審

• 申請號: 202110305639.0
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112884904A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 杜文強;孫偉潔;張璐
• 申請（專利權）人: 共享裝備股份有限公司;共享智能鑄造產業創新中心有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06F30/10;G06F30/23;A42B3/06;A42B3/12;A42C2/00;G06F113/10
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本發明涉及一種3D打印頭盔及其打印方法。所述的3D打印頭盔包括：防護殼、減震殼及內襯層；所述減震殼設置于所述防護殼內側，所述內襯層貼設于所述減震殼內且與所述減震殼的輪廓相適應；所述減震殼具有鏤空結構，所述鏤空結構采用3D打印制成。該打印方法的步驟包括構建網格、區域劃分、網格重建、生成模型以及強度校核。該3D打印頭盔可以在不增加重量的前提下可有效提高頭盔的整體強度，同時可大幅提升頭盔的沖擊減震效果。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種3D打印頭盔。

背景技術

頭盔作為一種必要頭部護具，廣泛應用于軍事、建筑、采礦等活動過程。為了提高頭盔的抗沖擊能力，頭盔外殼一般由強度較高的材料制成，如金屬、工程塑料、高強度纖維等，在受到外界物體的沖擊后，頭盔局部產生形變來吸收大部分的外界沖擊能量，從而對頭盔佩戴者頭部起到保護作用。

在實際設計和制作過程中，頭盔外殼一般是帶有一定厚度的實心殼體，其壁厚是一個關鍵參數，如果頭盔壁厚設計不足，頭盔強度不足，起不到良好的抗沖擊效果，如果頭盔壁厚設計過厚，重量增加，佩戴舒適性下降。由于受到傳統加工方法的限制，頭盔的強度在限定重量的前提下可提升范圍較小。同時，當受到較大沖擊能量時，由于變形量有限，沖擊能難以瞬間被吸收，容易對人體造成二次傷害。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術中頭盔設計在限定重量的前提下，其強度難以提升，受到沖擊時，容易對人體造成二次傷害的問題，提供一種在不增加重量的前提下可有效提高頭盔的整體強度，同時可大幅提升頭盔的沖擊減震效果的3D打印頭盔。

一種3D打印頭盔，所述的3D打印頭盔包括：防護殼、減震殼及內襯層；所述減震殼設置于所述防護殼內側，所述內襯層貼設于所述減震殼內且與所述減震殼的輪廓相適應；所述減震殼具有鏤空結構，所述鏤空結構采用3D打印制成。

在其中一個實施例中，所述鏤空結構具有不同直徑的孔洞。

在其中一個實施例中，所述減震殼分布設置受力區與非受力區。

在其中一個實施例中，所述鏤空結構采用尼龍3D打印成型。

在其中一個實施例中，所述鏤空結構的厚度為10毫米～30毫米。

在其中一個實施例中，所述減震殼設置有附加設備接口。

一種生產所述的3D打印頭盔方法，包括下述步驟：

構建網格，根據人體頭骨特征建立頭盔結構，形成三角形面片網格；

區域劃分，采用CAE拓撲分析方法獲取減震殼的受力分布區與非受力區；

網格重建，采用制圖軟件對非受力區的三角面片進行簡化，并獲取第一三角面片數據，對受力區三角面片進行細化，并獲取第二三角面片數據；

生成模型，橋接受力區與非受力區的三角面片節點，根據三角面片網格線生成實體線條模型，獲取鏤空結構的減震殼；

強度校核，對鏤空結構的減震殼進行CAE校核，判斷鏤空結構的減震殼強度是否滿足設計要求。

在其中一個實施例中，所述構建網格步驟中，所述三角形面片網格的周長為20毫米。

在其中一個實施例中，所述網格重建的步驟中，所述第一三角面片的周長為60～80毫米。

在其中一個實施例中，所述網格重建的步驟中，所述第二三角面片的周長為10～15毫米。

上述3D打印頭盔及打印方法，通過在防護殼內側設計減震殼，且該減震殼通過區域劃分，針對區域進行網格鏤空網格構建獲取3D打印制成的鏤空結構，由防護殼、減震殼及內襯層構成3D打印頭盔不僅可降低頭盔重量，同時可大幅提升頭盔的沖擊減震效果。

附圖說明