崔國起用模具演示賦型坐墊的使用方法
“航天員坐墊的制造技術隨著3D打印技術的發展也在不斷進步。”隨著神舟十號載人飛船的成功發射，天津大學為神舟十號航天員量身設計的“賦型緩沖減振坐墊”，在繼“神五”到“神九”之后，第六次升上太空為神舟飛船保駕護航。
為每個航天員個性定制
船在升空和著陸時，會產生較大的加速度和顛簸，對航天員脊椎和頸椎會產生較大的沖擊。“賦型緩沖減振坐墊”作為航天員大系統中一個重要部件，可有效減輕飛船升空和著落時產生的加速度和顛簸對航天員身體的影響，最大限度地提高航天員升空和著落過程中的舒適性和安全性。
“‘賦型緩沖減振坐墊’是根據航天員的身體形狀量身定做的。設計時，需要‘量體裁衣’，僅僅有腰圍、胸圍、肩寬等簡單的數據遠遠不夠，設計時，需要用流動式光學測量儀等特殊設備，從航天員身上采集大量的數據點，這些數據會在電腦中形成數字化的身體模型，并按照航天醫學等方面的要求來設計個性化的坐墊。這樣做是為了盡可能合理地增加身體與坐墊的接觸面積，減少沖擊加速度。”天津大學快速成形中心主任崔國起介紹說。
崔國起介紹說：“為了保護航天員的安全，航天員的坐墊設計有點像澡盆的復雜曲面形狀。升空過程中，宇航員的腿部和上身是團在一起的，坐墊是用聚安酯等復合材料制造的，平均厚度大體在70毫米左右，它可提高舒適性。”飛船返回時，賦形坐墊可在發生撞擊的瞬間，有效分散人體的應力。
3D技術進步 提高坐墊性能
對航天員量體，將他們的身體數據在電腦上形成三維數字模型，是研制坐墊的第一步。隨后，坐墊便通過快速成形系統，也就是常說的3D技術開始打印出立體的坐墊。
崔國起介紹說：“快速成形中心的RP技術是一項快速直接地制造復雜零件的技術，可以根據零件的形狀，每次制作一個特定形狀的截面，然后把它們逐層粘起來，就得到了立體的零件，整個制造過程是在計算機控制下自動進行的。”
“這次制作神十坐墊時，三維測量的像素從80萬提高至200萬，對航天員量體的數據采集點從幾十萬個增加到上百萬。”崔國起介紹說，由于賦型坐墊從量體、設計、制作模型、模型驗證，再到模具制作，都主要運用了3D技術。與前5代的坐墊相比，神舟十號搭載的坐墊從精度，到舒適度、安全度都有了提高。
同時，在模型驗證環節省略了一個模具的制作過程，而用3D技術代替，也一定程度上縮短了制作時間，提高了設計精度。
劉洋評價說“好” 延續女性研究團隊
“神九返回后，據劉洋反饋，認為天津大學設計制造的坐墊無論是舒適性還是安全性都很好，她的評價也讓我們更加有了自信。”崔國起說，與神舟九號類似，他和研制團隊很早就得知神舟十號飛船仍然將有女航天員的加入。
因為必須“量身設計”，因此，天津大學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設計團隊，專門為女航天員進行“量身設計”。但出于保密需要，在他們的頭腦中，航天員只是一個一個的編號和編號后的一大串的測量數據。
由于有了為劉洋設計專屬坐墊的經驗，這次為女航天員設計坐墊過程仍然十分順利。量體—設計—制作模型—模型驗證—模具制作，崔國起和同事們用了3個月左右的時間保質保量地按時完成了任務。
15年打造六代飛船坐墊
“從1998年到現在，研究航天員坐墊已經將近15年了。”天津大學快速成形中心主任崔國起回憶說，1998年，負責神舟五號飛船設計制造的相關單位找到天津大學快速成形中心，希望他們能夠承擔宇航員專用坐墊的研制任務。
接到任務后，崔國起立即和同事開始探討技術路線，并組織可行性論證。2002年下半年至2003年，該中心終于設計出了符合設計要求的賦形坐墊及其制造模具，并首次在“神五”飛船上得到成功應用。
由于每次飛行都選用了新的航天員，所以每次用的設計模型都不同。由于采用了先進的設計和驗證方法，他們有信心在“神十”上再次驗證“天津設計”的正確性。（通訊員 劉思思）
實習編輯 夏雪
