现实照旧噱头：3D打印能否改善体育行业的体现？

我们知道体育界已经有许多3D打印的应用，重新盔、护口器到冲浪板、鞋子。可是，这真的像我们想象的那样普遍吗？照旧仅仅是炒作罢了？迪肯大学和悉尼科技大学的一对澳大利亚研究人员想要知道谜底，并于最近宣布了一篇论文，“增材制造是否能改善体育运动的体现？”

“体育是一个可以从增材制造（3D打印）中受益的行业，媒体已经描绘出该技术在体育产品中的日益普及。这项系统综述旨在凭据2015年系统评价和荟萃剖析协议（PRISMA-P）的首选报告项目，牢固息争释有关增材制造在体育中的应用的现有经验证据，”两人在其摘要中写道。

3D打印所带来的利益（例如减轻重量，定制化）使该技术对体育工业的吸引力与对航空航天和医学应用的吸引力一样，仅举几例。正如研究人员所写的那样，大大都时候，体育产品都是为了批量生产，以便“适应标准的人口物理特征，例如运发动的身高，体重，脚的巨细和肢体的长度”。通常，任何定制产品都只能以有限的尺寸制作，可是3D打印可以改变这种尺寸，从而有助于提高性能，增强舒适度并减少伤害。

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S-Works镜座（图片由Specialized提供）

这听起来很好，但不管那些3D打印体育故事怎么宣传，只有很少的人正在体验3D打印技术带来的改变，例如阿迪达斯Futurecraft的鞋子，残奥会使用的多种假肢以及专用自行车零部件的S-Works动力鞍座，研究人员说，关于在体育中使用该技术的学术研究许多，“很难确定这些理论收益是否可以在实践中实现。”?更重要的是，大大都3D打印运动产品均不受数据或案例研究的支持，而一项2019年的研究?报告指出：“体育行业普遍缺乏对增材制造技术的了解”，并且3D打印“并未以任何重要方法实施，以推动新型产品和市场的生产。”

“鉴于运动中关于3D打印的这些截然差别的描述，这项研究提出了一个问题，即有哪些科学证据证明3D打印提供了革新的运动产品？主要目标是纪录利用增材制造的体育和产品的类型，确定所接纳的增材制造技术，质料，软件和相关数字技术的差别，纪录研究规模，并从文献中总结出增材制造的机缘和挑战，”。

两位研究人员进行了系统的审查要领，使用Meta剖析研究了与3D打印体育应用程序相关的趋势，并审查了有关所用软件和硬件的现有技术知识。

他们说：“无论3D打印获得研究人员的支持照旧仅仅是夸大消费者期望的媒体炒作，这项研究都为体育应用的学术研究提供了客观的剖析，因为技术已经从快速原型制作过渡到越来越多的最终用途应用。”

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表1.在每个数据库中进行的搜索，其中灰度用于将相似的运动/搜索分组。

剖析和审查在四个差别的数据库中进行，并且“凭据系统审查和元剖析协议（PRISMA-P）2015的首选报告项目”进行。结果仅限于1984年1月至2019年5月之间宣布的研究，该研究经过同行评审并用英语撰写，研究人员使用了28个特定而广泛的搜索词组，例如3D打印，运动，快速原型制作以及种种差别的体育，包括足球，远足，高尔夫，棒球，排球和瑜伽，包括了“全球六个地区的十大成人体育项目”。

他们解释说：“收集初始搜索结果后，使用Endnote中的自动工具删除了重复项。”?“在差别的数据库对同一文章进行差别分类（例如，集会论文或集会纪录）或信息略有差别（例如，作者的姓氏和姓氏以差别顺序排列）的情况下，从数据库中手动删除了更多副本。”

每位作者都独立筛选了完整的资料库，以确保结果切合一组纳入标准，例如3D打印被用于制造功效性运动器材并包括定量数据。切合所有条件的文章放在一个库中，“完整阅读以评估最终纳入的有效性”，然后在证据表的资助下剖析最后审查后留下的所有内容，以便“报告相关的研究特征和结果。”

图1.在历程的每个阶段进行系统审查以识别相关文献的战略和结果。.png

图1.在历程的每个阶段进行系统审查以识别相关文献的战略和结果。

最初的搜索确定了11,185篇文章，到整个历程结束时，由18个奇特的作者组制作的26篇文章被删减。其中的前十个是从2010年开始的，距增材制造重要专利申请已经26年了。因此，从2010年1月到2019年5月，宣布了18篇期刊文章，七篇集会论文和一本书的章节，这些内容都切合该评价的标准。

图2.按年份宣布的类型。.png

图2.按年份宣布的类型。

研究人员发明了这26种运动中总共包括了12种，其中跑步和步行是迄今为止最受接待的运动，如下图所示，共有10篇文章。骑自行车的文章有四篇，羽毛球的文章有三篇，其余的，例如攀岩，板球，棒球和划船，都只宣布在一篇文章中。

“重要的是要从这些数据中注意到，在数据库中搜索的24种离散运动（考虑表1中的分组，但不包括通用术语“运动*”），这些运动中只有八种泛起在文献中（33％） ”，研究人员说。

表3.文章中使用的软件，3D打印机，质料等的摘要。.png

图3.体育研究文献。

然后，研究人员使用统计剖析来比较这26篇文章中的3D打印产品，与使用通例要领制造的产品相比，它们是否提供了重大革新，相似的性能或更低的性能。

该团队解释说：“重要的是要注意，用于评估每项研究体现的标准是差别的，并且很难在差别研究之间进行比较。”?“例如，凭据产品或功效的差别，“改善”质量（如空气动力学性能）可能被认为是负面的，如羽毛球研究所证明的那样，降低羽毛球的阻力系数会改变运发动理解的航行行为，因此会对角逐爆发负面影响。”

他们确定有10篇文章标明3D打印产品具有更好的性能，而8篇文章具有相似的性能，有5篇性能较低，有3篇被标记为N / A，因为文献“没有提供所生产产品以外的比较信息” 。”

图4. 3D打印和通例产品之间的总体优势（38％），相似性（31％）和劣势（19％）。不适用（12％）体现未与现有产品进行比较的商品。.png

图4. 3D打印和通例产品之间的总体优势（38％），相似性（31％）和劣势（19％）。不适用（12％）体现未与现有产品进行比较的商品。

研究人员还将文章中的特定产品分为三大类：基本设备，如自行车；鞋垫等可改善衣着舒适度或降低受伤危害的产品；以及防护装备，包括护胫和头盔。

图5.文献中的产品类别。.png

图5.文献中的产品类别。

该团队还研究了每种研究使用的种种质料，CAD软件和增材制造技术。

“从技术角度来看，粉末床熔融技术使用率最高，其中50％的产品使用选区激光烧结（SLS）或选区激光熔融（SLM），尽管52％的产品未提及所用的3D打印机和36％的产品他们没有透露用于设计或优化产品的任何软件的名称。”

图6.用于制造产品的增材制造技术。.png

图6.用于制造产品的增材制造技术。（Polymer）组代表的论文没有描述使用的技术，很明显这是聚合物3D打印技术。

继SLS 3D打印之后，质料喷射是第二受接待的方法，其次是FFF技术，SLM打印和粘结剂喷射。在质料方面，所有SLM研究均使用钛，所有SLS研究均使用聚酰胺。Fullcure 720在三篇文章中使用，ABS在两篇文章中使用，下面提到的其余质料仅使用一次；16％的文章未指定使用哪种质料。Solidworks和Geomagic是流行的CAD软件程序，然后是Materialize Magics，以及设计工程师使用的其他软件包，如Rhinoceros。可是，有35％的文章没有指出他们使用的软件。

“这种监督为外部研究人员的后续视察带来了困难。将来，期刊编辑和审稿人应勉励作者提供完整的要领，以资助进行研究比较。”

研究人员还了解到，在设计和优化运动产品（包括护腿板和个性化鞋垫）时，经常将3D扫描用作增补技术。

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表3.文章中使用的软件，3D打印机，质料等的摘要。

他们在每项研究中确定了几个积极的增材制造时机，包括定制产品的本钱效益，由于零件合并而降低的本钱以及险些无限的设计迭代的可能性。可是，他们还发明了一些挑战，包括：

·?3D打印通常比其他制造历程慢

·?许多3D打印零件仍需要与通例零件结合以形成完整的产品，这限制了几何形状

·?使用优化软件需要人工干预和3D打印设计技术

·?这些质料在体育工业中的恒久耐久性尚不清楚，因为许多研究仅使用了有限的样本量

·?3D打印产品可能不切合体育规则

研究人员写道：“在本评价中包括的所有文献中，很明显，作者对3D打印与体育应用有关，尽管结果可能与古板产品相当或缺乏，但他们对此持乐观态度。”

然而，尽管如此，他们照旧认为在3D打印体育应用方面还没有足够的同行评审研究。例如，他们在所审查的研究中没有发明3D打印定制产品的证据，从而导致了新的商业产品，而3D打印体育产品的商业开发与学术生长是离开进行的，这不是理想的选择，并且会引发非IP知识产权问题。披露协议。别的，这对被确定切合其入选标准的运动通常都在一项研究或同一组作者的几项研究中进行介绍，因此并未对结果进行验证。

“更成熟的医学3D打印领域提供了有用的配景比较，以解决本研究的研究问题。研究纪录了个性化产品改善运动和康复的时机，类似于运动，以及利用其他数字技术（例如3D扫描，盘算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI））的时机。”

“与医学应用的这些评论相比，平均审阅的论文为131篇，这项针对运动应用的增材制造的广泛系统的综述只有26种出书物，大大少于医学应用，并增强了Mawale等人的评论。与更成熟的医疗行业相比，对体育应用的研究仅处于“初始阶段”。

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Riddell Speedflex精密钻石头盔

研究人员确实注意到，由于数据库数量较少和搜索的“极端特定”要害字，他们可能错过了一些相关文献。可是，他们还指出，任何缺失的文章都可能不会“显着改变这项研究的发明和建议。”

“通过这项研究，我们可以得出这样的结论：增材制造制造尚未成为学术界体育应用的主流。这两位研究人员总结说，尽管样本经常泛起在3D打印和增材制造新闻网站、制造业贸易展和集会上，但险些没有科学证据支持接纳增材制造生产体育产品，截至2019年5月，只有26篇同行评审文章被确定。”

“通过对迄今为止的证据进行客观整理，这项研究突破了围绕使用AM制造体育产品的炒作，并强调需要进行严格、连续和连续的研究，以支持制造商、产品设计师和所有经验水平的运发动。”

尊龙凯时

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