Face First：Kevlar® 鼻部保护与 Markforged
简介
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一个月前，我摔断了鼻子。我不会详细介绍，但可以肯定地说，我的脸在佛蒙特州的冰雪跑道上有过短暂而痛苦的遭遇。鼻子受伤的一线希望是它们愈合得很快。经过大约两周的休息和放松后，我的大部分功能恢复了。然而，功能性并不意味着结构合理。鼻子（和任何其他骨头一样）在骨折时需要大约六周的时间才能愈合。在这四个星期的时间里，我处于一种不稳定的状态：健康到可以活跃，但也无法与鼻子进行任何身体接触。这意味着没有接触性运动（对我来说是足球）或任何有风险的活动。为了保护脆弱的鼻子免受偶然接触，许多公司出售昂贵的聚碳酸酯面罩。我决定打印我自己的。
口罩要求
我的面罩有两个真正的要求：确保没有任何东西碰到我的鼻子和尽可能不打扰我。防止我鼻子上的任何接触归结为力分布 - 物理学表明必须在某处施加指向面部的力。关键是控制它的应用位置。在成功的面罩上，塑料坚硬且抗冲击，可立即将所有力分散到我颧骨和前额上的面部接触垫上。面罩的印刷部分不应直接接触我的脸，因为单独使用 Onyx 会感到不舒服。除了在比赛时保持安全之外，我还希望面罩尽可能少地干扰我踢足球的能力。因此，面罩必须轻巧、贴合，除抗冲击外，不影响视力。
设计
在设计这个面具时，我没有经验的面部尺寸作为我的 CAD 的基础。因此，我用卡尺测量了我脸部的关键尺寸，并根据我鼻子的 CAT 扫描横截面确定了面罩的一般形状。经过几次迭代，我确定了一个非常适合的面部轮廓，同时与我的鼻子保持 5 毫米的间隙。通过改变顶部和底部轮廓的半径，我确保支撑材料印在床上（而不是零件本身的顶部。我切出两个大眼槽，确保留下足够的材料来完全覆盖内桥我的鼻子。
在考虑用什么材料打印面具后，我选择了 Onyx 和 Kevlar。 Kevlar 是一种特殊的纤维，具有出色的抗冲击性，几乎没有发生灾难性故障的风险。尽管碳纤维更硬、更坚固，但我发现凯夫拉尔增强面罩的性能优于聚碳酸酯面罩，同时与连续碳纤维增强面罩相比，发生灾难性故障的可能性更小。为了减少口罩沿层线折断的几率，我也没有在鼻梁上添加纤维。这增加了其层粘合强度，而不会严重损害掩模的任何其他物理方面。
为了将面罩固定在脸上，我购买了两条便宜的弹性魔术贴带，并将它们贴在面罩中间打印处。他们把面具紧紧地贴在我的脸上，并没有感到不舒服。使用 Loctite 401，我将泡沫垫粘在面罩的一角。
测试
到目前为止，我已经玩过两次面具了。在那段时间里，我的脸和周围被击中了几次，没有任何问题。我几乎可以正常工作 - 有两个例外：面罩阻止我使用周边视觉向下看，面罩使我脸颊的肌肉变得足够紧致，以至于我的眼睛有点难以集中注意力。这些都不是严重的问题（尽管它确实让运球变得更加困难），我打算戴上它，直到我可以进行全面接触练习。
Dupont™ 和 Kevlar® 是 E. I. du Pont de Nemours and Company 的商标和注册商标
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