航天員坐墊的制造技術(shù)隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展也在不斷進(jìn)步。”近日，天津大學(xué)快速成形中心主任崔國(guó)起和研究中心的工作人員們圍坐在電腦前，激動(dòng)而驕傲地談起他們?yōu)樯裰凼?hào)航天員量身設(shè)計(jì)的“賦型緩沖減振坐墊”。這是“賦型緩沖減振坐墊”應(yīng)用在從“神五”到“神九”之后，第六次升上太空為神舟飛船保駕護(hù)航。

為每個(gè)航天員個(gè)性定制

　　船在升空和著陸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的加速度和顛簸，對(duì)航天員脊椎和頸椎會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊。“賦型緩沖減振坐墊”作為航天員大系統(tǒng)中一個(gè)重要部件，可有效減輕飛船升空和著落時(shí)產(chǎn)生的加速度和顛簸對(duì)航天員身體的影響，最大限度地提高航天員升空和著落過(guò)程中的舒適性和安全性。

　　“‘賦型緩沖減振坐墊’是根據(jù)航天員的身體形狀量身定做的。設(shè)計(jì)時(shí)，需要‘量體裁衣’，僅僅有腰圍、胸圍、肩寬等簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要用流動(dòng)式光學(xué)測(cè)量?jī)x等特殊設(shè)備，從航天員身上采集大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)會(huì)在電腦中形成數(shù)字化的身體模型，并按照航天醫(yī)學(xué)等方面的要求來(lái)設(shè)計(jì)個(gè)性化的坐墊。這樣做是為了盡可能合理地增加身體與坐墊的接觸面積，減少?zèng)_擊加速度。”天津大學(xué)快速成形中心主任崔國(guó)起介紹說(shuō)。

　　崔國(guó)起介紹說(shuō)：“為了保護(hù)航天員的安全，航天員的坐墊設(shè)計(jì)有點(diǎn)像澡盆的復(fù)雜曲面形狀。升空過(guò)程中，宇航員的腿部和上身是團(tuán)在一起的，坐墊是用聚安酯等復(fù)合材料制造的，平均厚度大體在70毫米左右，它可提高舒適性。”飛船返回時(shí)，賦形坐墊可在發(fā)生撞擊的瞬間，有效分散人體的應(yīng)力。

　　3D打印技術(shù)提高性能

　　對(duì)航天員量體，將他們的身體數(shù)據(jù)在電腦上形成三維數(shù)字模型，是研制坐墊的第一步。隨后，坐墊便通過(guò)快速成形系統(tǒng)，也就是我們常說(shuō)的3D技術(shù)開(kāi)始打印出立體的坐墊。

　　“這次制作神十坐墊時(shí)，三維測(cè)量的像素從80萬(wàn)提高至200萬(wàn)，對(duì)航天員量體的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)從幾十萬(wàn)個(gè)增加到上百萬(wàn)。”崔國(guó)起介紹說(shuō)，由于賦型坐墊從量體、設(shè)計(jì)、制作模型、模型驗(yàn)證，再到模具制作，都主要運(yùn)用了3D技術(shù)。與前5代的坐墊相比，神舟十號(hào)搭載的坐墊從精度，到舒適度、安全度都有了提高。

　　同時(shí)，在模型驗(yàn)證環(huán)節(jié)省略了一個(gè)模具的制作過(guò)程，而用3D技術(shù)代替，也一定程度上縮短了制作時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)精度。

延續(xù)女性研究團(tuán)隊(duì)

　　“神九返回后，劉洋認(rèn)為我們的坐墊無(wú)論是舒適性還是安全性都很好，她的評(píng)價(jià)也讓我們更加有了自信。”崔國(guó)起說(shuō)，與神舟九號(hào)類(lèi)似，他和研制團(tuán)隊(duì)很早就得知神舟十號(hào)飛船仍然將有女航天員的加入。

　　因?yàn)楸仨?ldquo;量身設(shè)計(jì)”，因此，天津大學(xué)快速成形中心特別派出了一支全部由女性科研人員組建研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，專(zhuān)門(mén)為女航天員進(jìn)行“量身設(shè)計(jì)”。由于有了為劉洋設(shè)計(jì)專(zhuān)屬坐墊的經(jīng)驗(yàn)，這次為女航天員設(shè)計(jì)坐墊過(guò)程仍然十分順利。量體—設(shè)計(jì)—制作模型—模型驗(yàn)證—模具制作，崔國(guó)起和同事們用了3個(gè)月左右的時(shí)間保質(zhì)保量地完成了任務(wù)。

　　15年打造六代飛船坐墊

　　“從1998年到現(xiàn)在，研究航天員坐墊已經(jīng)將近15年了。”天津大學(xué)快速成形中心主任崔國(guó)起介紹說(shuō)，1998年，負(fù)責(zé)神舟飛船設(shè)計(jì)制造的相關(guān)單位找到天津大學(xué)快速成形中心，希望他們能夠承擔(dān)宇航員專(zhuān)用坐墊的研制任務(wù)。

　　接到任務(wù)后，崔國(guó)起立即和同事開(kāi)始探討技術(shù)路線(xiàn)，并組織可行性論證。2002年下半年至2003年，該中心終于設(shè)計(jì)出了符合設(shè)計(jì)要求的賦形坐墊及其制造模具，并首次在“神五”飛船上得到成功應(yīng)用。