美军用3D打印头骨开发更好的士兵防护装备

       当一枚炸弹在战场上爆炸，它所造成的伤害并不全都是炸弹碎片造成的。实际上许多士兵受到的伤害是由爆炸点附近大量的、快速的气压变化形成的冲击波导致的。这些冲击波往往能够穿透一个士兵的头盔并造成显著的脑损伤甚至死亡。

美军用3D打印头骨开发更好的士兵防护装备

       为了防御这种伤害，美国陆军研究实验室（ARL）正在创造人类头骨的3D打印模型，以研究这些强大的冲击波对于颅骨内外以及头骨本身的影响。以帮助其开发增强的军事头盔衬垫、外壳和其他防护装备。
       美国陆军并不是头一次使用合成人体骨骼研究战场事件对人体的影响，但是，传统的人工合成骨骼并不能准确衡量人体受到的外部影响或冲击。它们往往只能专供医生在练习外科手术时使用，因此它们并不是测试一枚巨大的炸弹爆炸对人体影响的最好标本。
       实际上，直到现在，ARL一直在使用捐赠的真人头骨进行此类研究。这些头骨来自于那些已经去世，并把自己的身体捐献给科学研究的人们。然而，这也有一些问题。
       “人类头骨的物理属性是随着个人的年龄和健康状况而变化的。捐赠者可能往往年龄偏大，其头骨状况与美国陆军士兵头骨的平均状况可能会有很大的差距。”ARL材料和制造科学部的材料工程师Thomas Plaisted博士说。

美军用3D打印头骨开发更好的士兵防护装备

       因此，如今陆军已经开始转向3D打印颅骨，这种颅骨的外观和属性都类似于20-30岁士兵的头骨。骨头是用美国陆军专门的合成骨材料3D打印的。据了解，研究人员要先对一个真正的人类头骨进行CT扫描，然后用3D复合材料将其打印出来。所有的细节都需要保持一致，比如颅骨不同部位的密度。 一旦完成，他们将使用这些模型在模拟炸弹爆炸的情景中测试新的头盔衬垫材料。

美军用3D打印头骨开发更好的士兵防护装备

       “我们的目标是确定衬垫和头盔外壳如何才能保护头部不受伤害。”Plaisted说。“我们正在开发新的头盔衬垫材料，能够提高头盔的冲击保护能力。头盔可以在一定的速度下承受冲击，同时保护头部不受加速度导致的伤害。在极端情况下，过量的加速度可能会导致颅骨骨折。”
        在今年早些时候，ARL团队对首个3D打印的人工合成骨与真正骨头进行了比较测试。测试内容包括以高速度击中合成骨，并且将其与真正骨头的断裂模式进行了比较。他们测试的结果是两者非常一致。Plaisted还指出，下一次ARL还将测试不同的3D打印分辨率对结果的影响。预计今年秋天这些3D打印的合成头骨将投入使用。