北京2022年冬奥会在举世瞩目中,给人们带来接连惊喜。从开幕式到领奖台,从赛场到冬奥村,到处都彰显着我国纺织行业科技、时尚、绿色发展的最新成果,让人感叹,令人振奋。现在,就让我们细数冬奥会上的纺织时尚和“黑科技”,领略纺织行业为冬奥助力的高光时刻。
火炬飘带和颁奖花束“织”出新意
奥运火炬是历届奥运会中备受关注的元素之一,本届冬奥会火炬“飞扬”一经亮相就吸睛无数。东华大学教授、纺织科技创新中心主任孙以泽团队作为火炬重要部分外飘带(外壳)的关键制造技术提供方,道出了“小”火炬背后蕴藏的“大”学问。
孙以泽团队研制的三维球面立体编织机。江苏淮安生产基地的火炬“飞扬”生产场景。
孙以泽用“高新材料、高新装备、高端制造”,概括表达了火炬艺术设计与科技创新的完美碰撞。火炬“飞扬”的外飘带造型非常特殊,是一个高维曲面体,对于工程化制造来说是一种极其复杂的异型结构件。2020年8月,火炬总体的承担方上海石化找到在自动编织装备领域具有近20年经验的孙以泽,寻求如何用碳纤维复合材料将火炬外飘带艺术造型高精度呈现出来。
孙以泽说,要把手工泥塑火炬作品转化为数字化制造、可工业化生产的产品,并且用高科技碳纤维复合材料编织成型,首先要突破数学建模难关。只有数学建模才能高精度地生动还原作品的艺术设计,使自动化数字制造成为可能。为此,他率领团队数次与中央美院的火炬外形设计师团队、冬奥会组委相关工作人员等反复探讨、修改、打磨。在江苏淮安的生产车间里,一台足有8米直径的环形设备正在高速运转着,成千上百根黑色丝束在交织穿梭,乍一看就像是在“织毛衣”,只需数分钟,便能“织”出一件精确到克的火炬外衣。孙以泽介绍,火炬外飘带是变径、变曲率的,曲面厚薄也不一致,传统制造工艺无法实现。他透露,这台巨大的环型设备就是“织”火炬外衣的“秘密武器”,由东华大学独家研制、世界首创的大尺寸异性结构件三维高精度球面立体编织机,该系列编织机可编织飞机、高铁等大尺寸结构承力件,也可编织螺旋桨、无人机、火炬外飘带等精密异形结构件。
为了让碳纤维复合材料在工业生产中立体还原外飘带的柔美飘逸,孙以泽带领团队发明了“偏心”编织的方法,解决了大曲率、变密度编织难题;原创了双机器人协同夹持芯模控制算法,保证大尺寸异形结构件编织在复杂受力状态下的动力学性能最优;研发了单纱张力全流程数字化调控技术,实现了恒张力精确编织;研发了高维曲面自动打磨的技能作业机器人系统。实现了火炬外飘带的三维自动化立体编织和自动化打磨,项目技术不仅填补了国内空白,在国际上也处于领先地位。
奥运会颁奖仪式上也有纺织品的高光呈现。当获奖运动员获颁奖牌时,色泽鲜艳、造型生动的颁奖花束也映入人们眼帘,而这却不是普通的鲜花花束。此次冬奥会和冬残奥会颁奖共需使用1251个花束。为体现绿色奥运,本届冬奥会的花束进行了大胆创新,采用上海市非物质文化遗产代表性项目“海派绒线编结技艺”手工制作而成,由“海派绒线编结技艺”传承单位恒源祥集团提供。参与钩编的人员来自困难家庭和残疾人群体。绒线花束寓意温暖和“永不凋谢”,既保留了奥运颁奖仪式中花束的形制,又践行了绿色的办奥理念。