“我為20多人做過功能各異的義肢。當(dāng)我第一次接到電話，他向我表示感謝，說3D打印的義肢很好地幫助了他的時(shí)候，我非常激動(dòng)。你能相信嗎?我甚至哭了出來。”在歐特克美國大師匯期間，JustineC.Diamond在向《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》記者重述這段經(jīng)歷時(shí)，她的聲音依然哽咽。
Justine是全球在線非營(yíng)利性社區(qū)組織e-NABLE的6000名志愿者之一。e-NABLE致力于利用3D打印技術(shù)為世界各地的殘疾人士制作定制化假肢。2015年，他們得到了歐特克基金會(huì)的幫助，后者以免費(fèi)贈(zèng)送用于機(jī)械設(shè)計(jì)的3DCAD軟件方式來支持他們的努力和活動(dòng)。
歐特克大師匯上人們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)組裝義肢
3D打印的便捷性無疑正在重新構(gòu)建制造業(yè)對(duì)普通人生活的意義，正如歐特克CEOCarlBass在今年的歐特克大師匯上提到，“重新構(gòu)建問題常常是進(jìn)行真正創(chuàng)新的關(guān)鍵”。
醫(yī)療或成“殺手級(jí)應(yīng)用”方向
以e-NABLE為例，盡管成立至今不到兩年，每年至少為有需要的人士提供了700~1000個(gè)義肢。
記者親身試戴義肢時(shí)發(fā)現(xiàn)，3D打印出來的手通過松緊帶固定在手臂上，比較輕便，只要手腕可以有30度左右的活動(dòng)空間就可以使用義肢完成抓取的基本動(dòng)作。不過，這對(duì)使用者的腕力有著一定要求。
在Justine看來，人們以前在設(shè)計(jì)義肢時(shí)只注重了功能性，而忽視了外觀，現(xiàn)在我們做的事情做好時(shí)也注重外觀，真的把它做成一個(gè)手的形狀。“現(xiàn)如今我們會(huì)問這些孩子，‘你想要什么顏色?’”
“我認(rèn)識(shí)的一個(gè)孩子告訴我他因殘肢經(jīng)常被其他同學(xué)取笑，同學(xué)都說‘不要用你的手碰我’。但是自從有了一個(gè)紅色和黑色的3D打印義肢之后，他成為了學(xué)校里最酷的孩子，這讓他重新找回了自信。”Justin說。
僅在歐特克大師匯開幕的前兩天，參觀的志愿者就安裝了50個(gè)義肢。負(fù)責(zé)協(xié)助的歐特克工作人員John說，參與e-NABLE的志愿者有些人使用Blender或者SolidWorks進(jìn)行，但更多的人使用的還是歐特克軟件，比如Inventor和Fusion360，甚至說小朋友也可以自己完成對(duì)義肢的設(shè)計(jì)。“每一次捐贈(zèng)義肢，我們都讓孩子開心地笑了，家長(zhǎng)感動(dòng)地哭了。”John說。
義肢帶來的不僅僅是使用者生活上的便利，還體現(xiàn)了生產(chǎn)制造上的變革。打印義肢的零部件通常需要24小時(shí)，完成組裝則只需要2~3小時(shí)。更重要的是，3D打印大大降低了義肢的生產(chǎn)成本——制造義肢所需要的塑料、繩子和螺絲釘?shù)膬r(jià)格共計(jì)25美元。
義肢零部件示意圖
這也大大縮減了產(chǎn)品工藝改進(jìn)的反饋時(shí)間。在最初的設(shè)計(jì)中，一旦有一個(gè)手指停止了工作，那么其他的手指也不能再動(dòng)，這就造成了在拿杯子的時(shí)候只有拇指和食指發(fā)力，而在后期改進(jìn)時(shí)，設(shè)計(jì)師們借鑒了17世紀(jì)駕駛馬車的韁繩設(shè)計(jì)，讓其他手指還可以后續(xù)發(fā)力，在拿物品時(shí)更加穩(wěn)定。
而這僅僅是3D打印在醫(yī)療上的一個(gè)小小應(yīng)用。
“3D打印和制造的結(jié)合越來越緊密，主要還是因?yàn)樗亩ㄖ苹厣?rdquo;歐特克工作人員Jessie在介紹一個(gè)可以替代骨盆活動(dòng)關(guān)節(jié)部分的鈦模型時(shí)說。這個(gè)類似“人體軟骨”的模型像兩個(gè)扣著的小碗，上面留有一些洞口，這樣的構(gòu)造會(huì)讓人體的肌肉和骨骼自我修復(fù)時(shí)默認(rèn)這是一塊脆弱的骨頭，會(huì)更好地保護(hù)它，并可以在其內(nèi)部生長(zhǎng)。
“每一個(gè)受傷個(gè)體都是與眾不同的，我覺得3D打印在醫(yī)療上的應(yīng)用絕對(duì)是‘殺手級(jí)別’的，因?yàn)槊總€(gè)患者的傷處都具有獨(dú)特性，這是定制化的基礎(chǔ)。鈦是不會(huì)引起人體排異反應(yīng)的金屬，也可以應(yīng)用在3D打印上，這在傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品制造上難以實(shí)現(xiàn)。”Jessie說。
工業(yè)制造更加靈活
在歐特克美術(shù)館里，還有很多通過3D打印制造的其他應(yīng)用，比如與藝術(shù)結(jié)合的珠寶、弓箭、器皿。但更為實(shí)用的當(dāng)數(shù)首次亮相、由空中客車公司應(yīng)用歐特克軟件制造的世界上最大的座艙部件——機(jī)艙座位區(qū)和廚房的分隔墻。
“創(chuàng)成式設(shè)計(jì)、增材制造和新材料的發(fā)展已經(jīng)在改變著制造業(yè)的進(jìn)程，創(chuàng)新型的公司如歐特克正在展現(xiàn)這種可能。”歐特克CTOJeffKowalski說，“這不僅僅是一個(gè)有趣的假設(shè)性試驗(yàn)，還是一個(gè)我們完全可以期待在飛機(jī)上很快實(shí)現(xiàn)普及的功能性元件。”
根據(jù)他的介紹，空中客車公司提出了他們的要求：先由工程師輸入了一系列限制條件，再由計(jì)算機(jī)的自定義算法生成若干模型，然后經(jīng)過人工篩選和比較并使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了較以往的產(chǎn)品重量減少了45%，這意味著飛行時(shí)一年可減少46.5噸二氧化碳的排放。
“很多工程師表示難以置信為什么會(huì)有異形設(shè)計(jì)，這是他們此前沒有想到的。新的設(shè)計(jì)不僅節(jié)約材料，同時(shí)也滿足相應(yīng)的壓力需求。”Jessie說。
在3D打印的探索方面，歐特克提供了相應(yīng)的硬件、軟件和開源的代碼，比如打印機(jī)Ember和Spark開源平臺(tái)。Jeff對(duì)媒體表示，這個(gè)硬件、軟件、平臺(tái)相結(jié)合能打造一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，首先把一個(gè)看起來花哨的工業(yè)制造變成了踏實(shí)的增材制造，其次是打印機(jī)具有了一定的實(shí)用性，可以讓人們把他們的想法變成現(xiàn)實(shí)，最后相應(yīng)的投資基金支持也讓人們更容易把創(chuàng)新的想法變成現(xiàn)實(shí)。
盡管人們希望最后能夠?qū)崿F(xiàn)像打印紙張一樣簡(jiǎn)單地打印3D作品，其發(fā)展到今天仍然不是盡善盡美，會(huì)受到精度、顏色、材料、計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的條件制約。
但這些總會(huì)有新的解決方案。
“我這些年遇到的所有創(chuàng)新公司都有一個(gè)共性的特點(diǎn)，就是重構(gòu)你的思想。面對(duì)問題或者挑戰(zhàn)，每個(gè)人都在進(jìn)行觀察，也在試圖重構(gòu)。這種重構(gòu)是從不同的視角來看待，挑戰(zhàn)既有的假設(shè)，或者只在真正重要的事情上聚焦。”CarlBass顯然對(duì)迎接未來充滿信心。
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