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柚子帽是真的!BMW 参考柚子皮结构做防护配件,保护性能提升 20%

2024-11-26 229

为了提升配件更好的防护功能,宝马(BMW)和七家德国企业及学研单位合作,花了三年时间进行“生物启发安全系统”(BISS)计划,试图从大自然的设计中找到更强的保护措施,最终找到了适合的东西:柚子皮。

对于习惯在中秋节吃柚子、戴柚子帽的华人来说,这听起来可能有些不正经,但至少宝马很正经。他们在 BISS 项目下透过研究柚子皮制造的新材料,比旧有材质的防护性能提升了 20%。

这项研究是由宝马联合爱迪达(adidas)、ORTEMA、phoenix、uvex 及三家学研单位合力进行,德国政府也透过联邦教育及研究部(BMBF)资助了这个项目。

柚子有非常厚实的外皮提供保护,即使从树高处掉下来,柚子表皮也不会破裂,内部果肉也完好如初,同时柚子的厚皮还非常轻盈。

之所以有这种独特保护性,是因为柚子皮是一种拉胀材料(auxetic materials),应力-应变行为与传统材料完全不同;在遭遇压力的情况下,传统结构往往变得更薄,拉胀材料则会因压缩变得更厚。

宝马认为,类似柚子的组织结构能提供高效的冲击保护作用,除了柚子以外,研究人员也针对鱼鳞、鳄鱼皮质鳞片的保护方法进行了许多研究。

研究的初步阶段,团队先是分析这些保护机制的组织结构、细胞结构及其功能,并探讨是否适用于工业制品,随后再试图制造出相应的纤维复合材料,层状结构和纤维顺向度(fibre orientation)。

▲ 参考柚子、鱼鳞、鳄鱼皮等自然组织结构制成的防护设备假想图。

在这种创新保护材料之下,团队开始研究过去难以同时达成的功能:撞击保护、抗穿透性及阻尼(damping,减缓振动)效果,而结果好得远远超乎团队预期。

身为体育体育用品制造商,uvex 和爱迪达则理所当然想到在体育用品应用上的显著优势。

运用这种材料,uvex 已研发出新型滑雪、自行车头盔,缓冲性能较常规材料好上 10%~20%,远高于现有的安全要求。爱迪达相信,这份研究为未来篮球、足球员的防护衣打开了新的大门。

宝马的技术预测专家认为,这些新型材料是能提升员工防护的全新方法,制成的手套和保护配件可用来防止产线作业员受锐利车身零件伤害,而材料的轻盈、透气和灵活性,也能让人员的活动不会受到限制。

潜在的应用也包含机车骑士的相关防护配件。以这种仿生材料制成的安全帽、防撞装备,在提供同样保护能力的状况下,能够比市场的常规型号轻盈许多。

参考大自然产物设计出来的原型材料,比目前使用的材料更轻、更坚固、更稳定,除了能发挥更高的保护功能,结构组织也节省了材料,让成本更低廉,也能用于预期目的。

透过联合开发者之一 phoenix,企业对 3D 数据及 3D 打印产品开发的了解,运用叠层制造(ALM)和快速成形技术,产品将可直接运用创新材料来快速、平价的生产。

  • Inspired by nature: New body protection for BMW employees

(图片来源:innovationsmanufaktur 新闻稿)

2019-03-17 14:31:00

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