照片來自 Yoon-Sik Kim / 現代汽車集團
在汽車製造商現代汽車集團提供的 3D 列印握把的幫助下，韓國射箭隊在 2020 年東京奧運會上繼續保持主導地位。
該隊在今年的奧運會上獲得了男子、女子和混合團體項目的金牌，自1984年以來，韓國射箭運動員獲得的獎牌總數達到103枚。現代集團已為韓國射箭協會提供技術支援超過三十年，自上屆裡約奧運以來，一直在利用人工智慧 (AI)、生物辨識資訊、大數據和 3D 列印 等技術。
除了為弓箭手提供優化的 3D 列印握把外，現代還使用 3D 掃描 技術對球隊的弓進行無損檢測。
弓上安裝的 3D 列印握把因演奏者不同而存在很大差異，包括所需的形狀和材料。
透過 3D 列印和掃描優化效能
在 2020 年東京奧運會籌備期間，現代汽車為韓國射箭隊提供了技術支持，為他們提供合格的弓箭並為每位運動員提供優化的裝備。
現代先進的3D CT掃描設備被用來開發一種新的無損檢測模型來分析該隊的弓。該技術透過創建 3D 模型影像來測量弓在反覆拉動時內部是否有任何損壞。當弓旋轉 360° 時，3D 掃描器會拍攝數萬張照片，以全面了解弓的性能。
現代汽車還對自 2016 年裡約奧運會以來一直為該隊提供的 3D 列印握把進行了改進。 3D 列印握把根據每位運動員的手形進行定制，現在可以根據運動員的喜好提供更多種類的材質。
以前，握把僅採用合成樹脂材料製成，而現在則採用耐熱樹脂製成，這種材料可以快速定制，跨國印刷公司 HP 生產的 PA12 材料雖然耐用，但製造時間更長。握把還採用了新開發的材料，即鋁化物、鋁和聚醯胺的組合以及實木和聚氨酯，以提供更好的抓握力。據現代汽車稱，弓箭手 Jin-Hyuk Oh 和 Woo-Jin Kim 對 3D 列印握把印象特別深刻。經過多名運動員的測試，該握把被認為具有出色的可用性，並在東京奧運會期間被射箭隊用作主要握把。
圖 1：現代汽車集團為每位射箭運動員提供由各種材料製成的客製化 3D 握把，並進行最佳化。照片來源：Yoon-Sik Kim2020年東京3D列印
除了射箭之外，3D 列印設備還在今年奧運的多個不同項目中亮相。越來越多的運動員利用這項技術在空氣動力學、重量和節省時間方面獲得競爭優勢。
3D 列印技術特別應用於場地自行車運動。義大利國家自行車隊使用了俄羅斯手持式 3D 掃描儀開發商 Thor3D 的 Calibry 3D 掃描儀來簡化其騎手的空氣動力學設計，而運動表現品牌 Vorteq 則使用 Artec 3D 掃描儀為來自五個不同奧運隊的自行車運動員製作定制的空氣動力學緊身衣。
英國自行車隊還騎著由全球工程公司 Renishaw、Lotus Engineering 和 Hope Technology 設計的新型場地自行車，該自行車採用輕質 3D 列印的最終用途零件。另外，預計幾名運動員將穿著阿迪達斯的 3D 列印優化跑鞋 Futurecraft STRUNG，該跑鞋採用升級的 3D 列印 4DFWD 中底，並且 3D 列印握把也被安裝在多次獲得世界射擊冠軍的 Céline Goberville 的手槍上。
圖 2：英國自行車協會推出的新款 Hope Lotus 場地自行車。照片來自 Hope/Lotus British Cycling。
運動性能品牌 Vorteq 與盧森堡的 3D 掃描儀製造商 Artec 3D 合作，為騎乘者打造客製化的空氣動力學騎乘服。
Vorteq 結合使用 Artec 的 Leo 3D 掃描器、風洞和工程技術，設計出了號稱「世界上速度最快」的騎行服之一。目前，在東京奧運會上，有五名不同的運動員穿著這款緊身衣，其設計輕盈、透氣，並能顯著減少阻力。
Vorteq 計量工程師 Sam Quilter 表示：「我們的使命是幫助認真的運動員，其中許多運動員已經處於或接近巔峰，找到那些『微小』的進步，當你將它們加在一起時，就能真正為運動員帶來優勢，幫助他們超越巔峰，最終獲得勝利。」與我們之前的掃描儀相比，Leo 賦予了我們一個巨大的靈活性，我們幾乎可以隨身攜帶一台“當你需要前往一些條件並非實驗室的隨機地點時，這種自由度就顯得尤為重要。”
圖 3：計量工程師 Sam Quilter 使用 Artec Leo 對騎士進行 3D 掃描。圖片來自 Vorteq
Arctec 3D掃描
Artec 3D 連續入圍 3D 列印產業大獎（今年的獎項提名仍在開放）——其產品線包括 Eva、Space Spider、Leo 和 Ray 掃描儀，可用於各種不同用途。
Artec 的掃描儀先前曾被荷蘭皇家海軍的材料和資產維護公司 Marinebedrijf Koninklijke Marine 用於零件的逆向工程，並被 Triebold Paleontology 用於丹佛自然科學博物館一隻 26 英尺長的劍龍的數位化保存。該公司的掃描儀也被應用於汽車領域的車輛修復，並對海豚、鯊魚和大型海龜進行全身 3D 掃描，以創建客製化的追蹤標籤，提供有關遷徙模式和海洋溫度影響的資訊。
配備 Artec Studio 軟體的 Artec Leo 3D 掃描器在銀石賽道運動工程中心顯示騎士的掃描影像。圖片來自 Vorteq。
空氣動力學3D掃描
在高性能自行車的世界裡，速度就是一切，成功與失敗往往只在幾分之一秒之間。在賽道上，自行車手每次踩踏時都要對抗風阻和阻力，據報道，自行車手高達 90% 的能量輸出都用於克服空氣阻力，因此減少這種阻力是關鍵。
Vorteq 正在利用銀石賽道運動工程中心 (SSEH) 的運動專用風洞和織物風洞以及最新的 3D 掃描技術，為騎行者打造定制騎行服，以減少空氣阻力，同時又舒適、輕便、透氣。
Artec 3D 的 Artec Leo 手持式掃描器是騎乘服設計中的關鍵元素，可在不到六分鐘的時間內以數位方式捕捉騎士的精確解剖結構。掃描器內建觸控屏，捕捉率為每秒 44 幀，能夠在幾分鐘內掃描包括人在內的中型物體。
「騎士騎著自行車進入風洞，將其安裝在平台上，然後跳上去，在短短五到六分鐘內，我就能用精確的高解析度彩色 3D 影像捕捉到騎士的兩個姿勢，」Quilter 說。 “基本上，這意味著我十分鐘內就能完全搞定那位騎手，他們可以去別處了。我已經準備好設計一件符合人體工學、速度如子彈的 Vorteq 騎行服所需的一切了。無需重新掃描，一次也不需要。”
在製作緊身衣時，Vorteq 直接使用 Artec Leo 的掃描數據，這些數據可以提供運動員的精確身體數據，從而消除不準確和不精確的測量。然後，掃描結果將經過 Artec Studio 軟體的後期處理工作流程，工程師可以仔細檢查資料並消除任何罕見的錯誤或不必要的資料捕獲，例如皺紋。 「從運動員進門開始，我們就開始用Leo掃描，然後使用Artec Studio對掃描結果進行後期處理，接著在Geomagic Wrap中進行3D建模，最後導出3D模型用於製作緊身衣，整個過程總共需要大約2個小時，這在過去是絕對不可能的，甚至遠遠不夠，」Quilter繼續說道。 「就準備用於比賽的緊身衣的總生產時間而言，目前我們需要 2 天的時間，但這個差距正在縮小，我們的目標是 24 小時的周轉時間，我們肯定很快就能實現這個目標。”
設計和製作 Vorteq 緊身衣。圖片來自 Vorteq。
利用 Artec Leo，Vorteq 還能 3D 列印出解剖學上精確的運動員人體模型，這些模型可以用來為他們製作緊身衣，而無需試穿。借助人體模型，Vorteq 可以為運動員定制一件緊身衣，在風洞中測試多種面料和款式，並在隨後的幾個小時內製作完成緊身衣，然後將其送到運動員的門口。目前這個過程只需不到兩天的時間，但該公司希望將來能將其從 3D 掃描到完成的時間縮短至 24 小時。
「例如，我們可以透過全尺寸的人體模型對僅位於一隻手臂上的織物進行風洞測試，以了解各種織物和圖案如何影響減阻效果，」奎爾特解釋道。這就是邊際收益真正發揮作用的地方。因為在風洞中，真人騎士會移動，即使只是輕微的移動，也會影響結果。對於真人騎士來說，你永遠無法獲得與完全靜止的人體模型一樣精確的測量結果，唯一改變的因素就是所穿的布料。此前，Vorteq 僅與奧運代表隊和其他精英運動員合作，但自 2020 年初起，該公司的定制騎行服已面向各個經驗水平的自行車手推出，幫助他們實現最佳表現。
Vorteq 人體模型組件，可供組裝和風洞使用。照片來自 Vorteq。
3D列印如何助力奧運成績
此前，多名奧運選手已採用 3D 列印技術來製作個人化裝備，以獲得節省時間和減輕重量等好處。例如，Shelly-Ann Fraser-Pryce 的 3D 列印跑鞋在上屆裡約熱內盧奧運會上展出，而阿迪達斯和 3D 列印機製造商 Carbon 的最新 3D 列印 4DFWD 中底目前正被今年東京奧運會上的多名運動員穿著。
此前，法國自行車聯盟已利用 3D 列印技術部署客製化車把，以提高空氣動力學效率，全球工程公司雷尼紹已與 Lotus Engineering 和 Hope Technology 合作，為英國自行車隊設計了一款新型場地自行車。最近，義大利國家自行車隊透露，在東京奧運前夕，他們使用了俄羅斯手持式 3D 掃描儀來改善自行車的空氣動力學性能。