NASCAR联手USA Luge:3D打印与风洞测试助力冬奥雪橇空气动力学优化
随着2026年冬季奥林匹克运动会在意大利拉开帷幕,增材制造领域涌现的精彩故事令人瞩目。美国汽车运动组织纳斯卡(NASCAR)正将其在增材制造与数字工程方面的专业能力,应用于优化美国无舵雪橇队的奥运备战,旨在提升雪橇装备的空气动力学性能。
此次项目由工程公司TotalSim发起,该公司是NASCAR在计算流体动力学(CFD)项目上的长期合作伙伴。在美国奥委会创新负责人迈克·莱文提出评估雪橇和运动员姿态的提议后,NASCAR车辆性能副总裁埃里克·雅库奇博士看到了将赛车运动工程技术应用于奥运赛事的显著机遇。
项目的首要阶段是创建运动员与雪橇的精确数字孪生体。去年十二月,在帕克城世界杯期间,一支来自NASCAR的团队与Digital Reality Scanning的专家合作,搭建了定制扫描架,对USA Luge运动员及其雪橇进行了高分辨率3D扫描。
这些扫描数据随后被转化为可用于计算流体动力学分析的3D模型,使工程师能够评估雪橇几何形状或运动员姿势的微小变化对气流和阻力的影响。NASCAR与TotalSim合作建立了仿真框架,以加速设计迭代周期。


在仿真阶段确定有前景的调整方案后,NASCAR转向了物理验证环节。他们使用位于其研发中心新近启用的3D打印实验室中的Stratasys F900和Fortus 450mc工业3D打印机,制造了真人尺寸、模块化的运动员及雪橇3D打印风洞测试模型。
这些大型3D打印模型随后在WindShear滚动道路风洞中进行测试。模块化设计使得工程师能够快速更换组件,从而高效评估不同空气动力学调整的效果。这些物理风洞测试将为USA Luge在女子单人及男子双人项目上的空气动力学研究提供宝贵见解,使他们能够做出微小的调整以提升表现。雅库奇博士特别指出,男子双人雪橇领域存在创新空间,这强调了在比赛规则内进行优化的灵活性。
NASCAR车辆性能副总裁埃里克·雅库奇博士表示,创新和性能是NASCAR的基因,这次合作正是他们将专业知识扩展到赛道之外的有力例证。USA Luge首席执行官斯科特·里瓦尔德补充道,NASCAR在空气动力学、制造和材料方面拥有丰富的经验,结合他们团队的知识,将帮助开发出世界上最快的雪橇。
当前的工作重点是通过调整雪橇几何形状和运动员姿态来降低阻力。NASCAR的空气动力学团队正在扩编,并与美国雪橇队展开了技术和商业合作。虽然长期目标是为2034年犹他州冬季奥运会积累优势,但开发路线图强调从即将到来的世界杯赛事开始,进行持续逐年迭代。
该项目也面临挑战,包括严格的国际规则对雪橇和运动员姿态修改的限制。全尺寸3D打印模型主要用于风洞测试,而非直接制造参赛装备。此外,制作大型模块化原型需要大量的时间、材料和后处理,且风洞数据到现实世界性能的转化也因运动员的动态动作而变得复杂。

这并不是USA Luge首次利用增材制造技术。早在2018年,他们就与Stratasys合作,利用3D打印关键的铺层工具和牺牲工具,从而促进了定制化碳纤维复合雪橇的制造。增材制造在体育领域的应用正日益增多,因其能够实现快速、精确且个性化的原型制作。在雪橇项目中,3D打印已被用于制作定制模具、雪橇组件和符合人体工程学的工装,允许在赛前进行空气动力学性能的迭代测试。


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