Eva扫描仪协助完成了腓肠肌假肢的3D打印

一组工程师使用 Artec Eva 扫描仪创建了一个女孩腿部的 3D 模型用于设计量身定制的假肢

这个故事开始于一个名叫奥利嘉的俄罗斯女孩,给俄罗斯一家 3D 打印在线服务公司 CanTouch 写了一封信,提出了特殊的请求。奥利嘉热爱极限和跳伞运动。但是她在完成一次跳跃时右腿的腓肠肌受伤,这导致她几乎失去了所有的肌肉组织,右腿明显区别于左腿。这种外观让奥利嘉感到十分不安,于是她决定为自己制作一个特制的腿部假肢。

开始假肢设计

Can Touch 公司回复了奥利嘉并和她进行了会面,并讨论了假肢制作的细节。之后他们一起制定了一个计划,其中包括以下几个步骤:

  1. 将两条腿都进行3D扫描
  2. 创建3D模型
  3. 3D打印机制作出假肢
  4. 对假肢进行测试

 

扫描腿部

要做的第一件事就是扫描双腿,ArtecEva扫描仪正好派上了用场。扫描过程由工程师Alexander Gorodetsky进行操作,他完全按照扫描仪的设计功能进行操作。团队需要一个非常精确的扫描图像,所以他们的工作进行的非常细致。

Eva扫描仪被证明非常易于使用,因为它无需校准或者标记。扫描速度高达每秒16帧,并能完成即时融合。这样一来我们就可以轻松地看到拍摄的图像,以及哪些地方需要更多关注。

Eva捕获和处理速度高达每秒2,000,000点,拥有高分辨率(最大 0.5 mm)和高精度(最大0.1 mm),使其成为扫描人体的最佳解决方案。​

创建假肢的3D模型

这个步骤是最费力最耗时的。此项工作委托给了经验丰富的3D建模师Valery Karaoglanyan。他的任务是根据奥利嘉的要求,创建两个(健康的腿和受伤的腿)用于假肢制作的3D模型。由于没有现成的解决方案,整个工作必须从头开始。

第一步就是在SolidWorks中创建两条腿的固态3D模型。当她们完成时,健康腿的模型会被制作成镜像,然后再受伤腿的模型中“扣除”一部分,两者之间还要保持一个间隙,以便皮肤能够正常呼吸。

最初的想法是在二者的内部和外部表面都使用网状材料。但是奥利嘉想要外部表面看上去光滑。

为了创建网状表面,设计师们不得不将3D模型在不同的程序之间反复加工。它首先被导入ZBrush中创建UV-地图和一个网格模块。然后网格会在Photoshop中被叠加在地图上,之后3D模型会被再次导入ZBrush。在此阶段中设计者们面对的最大问题就是假肢的厚度,而ZBrush没有这个功能。所以不得不使用3DS Max软件。

该团队同样使用了SolidWorks进行3D建模。当它们被完成时,会被用作假肢的主3D模型:

在较厚的地方我们需要添加一种圆锥形的插销。2-3个就够了。需要将它们放置在中部,以防彼此脱落。

这是一个较薄位置的横切图,应该如何被分离。

设计师不得不运用所有的技巧和创造力来开发一种新的计算法,以便从零开始创建3D模型。最终团队还是获得了腓肠肌假体完整的,用于3D打印的模型。

3D打印

3D打印是假肢创建过程中的最终环节。团队使用了白色塑料PA 2200(聚酰胺)。非常耐用,重量很轻。这种材料非常适合制作会经常磨损的装饰性假肢。用这种材料制作假肢的技术被称作激光烧结法 使用激光按照指定的点烧结粉末材料。

测试假肢

在测试过程中假肢会暴露出其优点和缺点,改进和替代的过程是难以避免的。该装置运行良好,假肢可以完美地安装在腿部。然后,很明显需要采用一些软质材料添加在腿和假肢之间。由于腿部会出汗,而且该材料具有细微的粗糙感。如果假肢外表面的网状材料被保存下来的话,所述的通风问题就可以迎刃而解了腿本来也是可以呼吸的。

奥利嘉讲她非常喜爱这副假肢,它没有辜负她的期望。然而,还需要在不同的条件下对其进行检测。

这是Can Touch第一次为客户制作装饰性假肢。团队在制作过程中也出现了一些错误,不得不重复几道工序,并且在项目中做了一些不必要的工作。然而,宝贵的经验证明,专业的硬件和软件再加上工程技能,能生产出高质量的产品。比如假肢,雕像,火箭发动机 几乎无所不能!

欢迎咨询