2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——D打印技術(shù)在體育器材中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.下列哪種3D打印技術(shù)主要使用光敏樹脂，在紫外光下固化成型？（）A.FDM（熔融沉積成型）B.SLA（光固化成型）C.SLS（選擇性激光燒結(jié)）D.SLM（選擇性激光熔化）2.在制造高性能自行車車架時，3D打印技術(shù)相較于傳統(tǒng)制造方法的主要優(yōu)勢在于？（）A.生產(chǎn)成本絕對更低B.能夠輕松實現(xiàn)復(fù)雜的內(nèi)部鏤空結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)輕量化C.材料種類選擇極其有限D(zhuǎn).生產(chǎn)速度極快，可秒產(chǎn)3.個性化定制的運動護具（如護膝、護齒）利用3D打印技術(shù)最主要實現(xiàn)的是？（）A.使用特殊增強鋼材料提高強度B.根據(jù)用戶的下肢或口腔三維數(shù)據(jù)精確適配人體曲線C.實現(xiàn)極其復(fù)雜的外部裝飾圖案D.大規(guī)模快速生產(chǎn)以降低單位成本4.下列哪種材料是3D打印中常用的用于制造需要良好柔韌性和回彈性的體育器材（如緩沖墊、鞋墊）的熱塑性彈性體？（）A.PEEK（聚醚醚酮）B.ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）C.TPU（熱塑性聚氨酯）D.PC（聚碳酸酯）5.3D打印技術(shù)在體育器材領(lǐng)域的應(yīng)用，目前面臨的主要挑戰(zhàn)之一是？（）A.設(shè)計軟件過于簡單易用B.無法打印出顏色鮮艷的產(chǎn)品C.高性能打印材料成本高昂且種類不夠豐富D.打印成品表面精度完全達到傳統(tǒng)制造水平6.對于需要頻繁更換的體育器材小配件（如高爾夫球釘），3D打印技術(shù)的優(yōu)勢在于？（）A.必須使用昂貴的金屬材料B.可以根據(jù)需求快速、低成本地定制或修復(fù)C.只能打印一次性使用的單一形態(tài)D.生產(chǎn)效率遠低于傳統(tǒng)注塑成型7.在設(shè)計3D打印的體育器材時，需要特別考慮的因素不包括？（）A.材料的耐磨性和抗沖擊性B.器材與人體接觸部位的生物相容性C.打印過程中的支撐結(jié)構(gòu)去除難度D.器材的最終銷售市場價格8.3D打印技術(shù)可以用于制造運動器材的快速原型，其主要目的是？（）A.直接生產(chǎn)最終產(chǎn)品B.快速驗證設(shè)計概念、形態(tài)或性能C.確保產(chǎn)品使用最便宜的打印材料D.打印出具有復(fù)雜內(nèi)部電學(xué)管線的結(jié)構(gòu)9.將3D打印技術(shù)用于制造集成傳感器的智能體育器材，體現(xiàn)了其？（）A.成本效益優(yōu)勢最大化B.在復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造方面的獨特能力C.與先進電子技術(shù)融合創(chuàng)新的潛力D.替代所有傳統(tǒng)制造工藝的必然性10.下列哪項不是3D打印技術(shù)在競技體育中應(yīng)用的潛在方向？（）A.為運動員量身定制高性能跑鞋B.制造可穿戴的實時運動數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備外殼C.大規(guī)模量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的專業(yè)訓(xùn)練護具D.快速制造用于損傷評估的定制化人體模型二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.3D打印技術(shù)的核心原理是______制造，即按順序逐層構(gòu)建物體。2.與傳統(tǒng)模具制造相比，3D打印在個性化定制體育器材方面的主要優(yōu)勢在于______。3.為了獲得輕量化和高強度，3D打印體育器材常采用______（材料類型）等高性能工程塑料或復(fù)合材料。4.3D打印運動鞋中底時，通過調(diào)整打印參數(shù)實現(xiàn)不同區(qū)域的______分布，以達到最佳的緩沖和支撐效果。5.評估3D打印體育器材性能時，除了力學(xué)性能，還需要考慮______性能和安全性。6.后處理是3D打印工藝中不可或缺的一環(huán)，常見的包括______、打磨和上色等步驟。7.3D打印技術(shù)能夠制造出傳統(tǒng)工藝難以實現(xiàn)的______結(jié)構(gòu)，拓展了體育器材的設(shè)計空間。8.目前，3D打印技術(shù)在體育器材領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用仍面臨______和______等方面的挑戰(zhàn)。9.將人工智能算法與3D打印技術(shù)結(jié)合，可以實現(xiàn)運動器材的______設(shè)計和按需制造。10.3D打印在康復(fù)體育器材領(lǐng)域的重要應(yīng)用包括制造個性化______、助行器和定制化假肢等。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.增材制造2.點陣結(jié)構(gòu)（LatticeStructure）3.生物相容性4.材料切片（Slicing）5.智能定制（SmartCustomization）四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述FDM和SLA兩種3D打印技術(shù)在打印原理、材料和應(yīng)用領(lǐng)域上的主要區(qū)別。2.闡述3D打印技術(shù)用于制造個性化運動護具的主要優(yōu)勢及其實現(xiàn)原理。3.分析3D打印技術(shù)在制造高性能自行車車架時，如何通過設(shè)計實現(xiàn)輕量化和高強度。4.列舉至少三種3D打印技術(shù)在體育器材維修或替換方面的具體應(yīng)用實例。五、論述題（10分）結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，論述3D打印技術(shù)在未來智能體育工程領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景以及可能面臨的機遇與挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.C5.C6.B7.D8.B9.C10.C二、填空題1.增材2.按需、低成本、快速實現(xiàn)個性化設(shè)計3.高性能工程塑料或復(fù)合材料4.彈性模量5.人機工效6.去除支撐結(jié)構(gòu)7.復(fù)雜8.成本、規(guī)模化生產(chǎn)9.數(shù)據(jù)驅(qū)動10.康復(fù)輔具三、名詞解釋1.增材制造：相對于傳統(tǒng)subtractivemanufacturing（減材制造）而言，增材制造是一種數(shù)字化的制造技術(shù)，它通過將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為物理對象，材料被按需添加，層層堆積形成最終產(chǎn)品。2.點陣結(jié)構(gòu)（LatticeStructure）：指一種類似蜂窩或晶體結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)型，常用于3D打印高性能結(jié)構(gòu)件（如體育器材部件），通過在微觀或宏觀尺度上優(yōu)化材料分布，以最小的質(zhì)量實現(xiàn)最大的強度或剛度。3.生物相容性：指材料與生物體（包括人體組織、血液等）接觸時，能夠表現(xiàn)出的良好相互作用能力，不會引起免疫排斥反應(yīng)、毒性、致敏或嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，是用于制造植入式或接觸式醫(yī)療及體育輔具的關(guān)鍵要求。4.材料切片（Slicing）：指在3D打印前處理軟件中，將三維數(shù)字模型沿著垂直于打印機工作平臺的方向，分解成一系列連續(xù)的、薄薄的二維層（切片），并為每一層生成相應(yīng)的打印路徑數(shù)據(jù)的過程。5.智能定制（SmartCustomization）：指結(jié)合數(shù)字建模、3D打印等增材制造技術(shù)，并根據(jù)用戶的特定需求、生理數(shù)據(jù)或?qū)崟r反饋，設(shè)計和制造出具有高度個性化特征和智能功能的產(chǎn)品的過程。四、簡答題1.FDM和SLA的主要區(qū)別：*打印原理：FDM通過加熱熔化熱塑性線型材料（如PLA,ABS,TPU），并沿X-Y軸擠出，逐層堆積成型；SLA利用紫外激光照射液態(tài)光敏樹脂，使其逐層固化成型。*材料：FDM常用線材，SLA常用液態(tài)樹脂。*應(yīng)用領(lǐng)域：FDM成本相對較低，適合原型制作、功能性零件、簡易教具；SLA精度和表面質(zhì)量較高，適合復(fù)雜細節(jié)、原型模型、小件裝飾品。在體育器材領(lǐng)域，F(xiàn)DM可用于鞋殼、簡單護具外殼，SLA可用于關(guān)節(jié)模型、小型配件、打印模具。2.3D打印個性化護具的優(yōu)勢與原理：*優(yōu)勢：精確適配、按需設(shè)計、快速迭代。*原理：通過獲取用戶的精確三維掃描數(shù)據(jù)（如CT、MRI或3D掃描儀），在計算機中構(gòu)建個性化三維模型，然后使用3D打印技術(shù)（常選用柔性材料如TPU）制造出完美貼合用戶身體曲線的護具，從而在關(guān)鍵部位提供精準(zhǔn)的保護，同時保持舒適度。3.3D打印自行車車架實現(xiàn)輕量化與高強度的方法：*輕量化：通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計軟件，根據(jù)車架受力分析，去除非承重材料，僅保留承載結(jié)構(gòu)所需的材料，形成類似骨骼的輕量化中空或鏤空結(jié)構(gòu)。同時，可以選擇密度更低的輕質(zhì)高性能材料（如PEEK、碳纖維增強復(fù)合材料）。*高強度：在關(guān)鍵受力區(qū)域（如上管、下管、座管連接處）采用加厚、增加加強筋或使用更高強度模量的材料（如PEEK、碳纖維復(fù)合材料），并根據(jù)受力方向設(shè)計特定的截面形狀（如管狀、箱狀）。3D打印的層狀結(jié)構(gòu)本身也能在特定方向上提供優(yōu)異的強度。4.3D打印在體育器材維修或替換的應(yīng)用實例：*快速修復(fù)損壞的護具部件，如頭盔外殼破裂、護膝緩沖墊磨損，根據(jù)損壞部分進行局部修復(fù)或重新打印替換件。*為老舊運動器材（如舊跑鞋、舊球拍）更換磨損部件，如鞋底、拍柄，而無需購買全新器材。*定制打印丟失的器材小配件，如高爾夫球釘、漁竿堵頭、自行車水壺座支架等。*根據(jù)運動員傷后恢復(fù)情況，快速修改或定制支具、固定輔具的形狀和尺寸。五、論述題3D打印技術(shù)在智能體育工程領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景與機遇挑戰(zhàn)：前景與機遇：1.極致個性化定制：結(jié)合生物力學(xué)掃描和AI算法，可實現(xiàn)運動裝備（鞋、服、護具）的基于個體生理數(shù)據(jù)、運動模式的“千人千面”定制，優(yōu)化運動表現(xiàn)和舒適度。2.智能結(jié)構(gòu)設(shè)計：利用拓?fù)鋬?yōu)化和仿生學(xué)，設(shè)計具有自修復(fù)、變剛度等智能特性的器材結(jié)構(gòu)，例如根據(jù)受力自動調(diào)整緩沖性能的鞋中底。3.集成化與智能化：3D打印可制造復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為集成微型傳感器、執(zhí)行器、無線通訊模塊等，制造可穿戴式智能運動監(jiān)測、訓(xùn)練輔助甚至實時反饋調(diào)整的裝備提供可能。4.快速研發(fā)與迭代：大大縮短體育器材從概念設(shè)計到原型制作和測試的周期，加速新材料、新結(jié)構(gòu)、新功能的研發(fā)進程。5.可持續(xù)與按需生產(chǎn)：減少材料浪費（相較于模具開模），支持小批量、多樣化的按需生產(chǎn)模式，降低庫存壓力，符合綠色制造理念。挑戰(zhàn)：1.材料性能與成本：高性能、生物相容性、耐候性等滿足嚴(yán)苛體育需求的材料仍需發(fā)展，且成本相對較高，影響大規(guī)模應(yīng)用。2.規(guī)?；a(chǎn)與標(biāo)準(zhǔn)化：目前3D打印速度