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新聞快訊

BBCode | 人氣1453
paul0938803 - 產業資訊 | 2014-03-11 09:48:33

【3D列印改變設計】(五)方便方方面面,改變義手製作常識

資料來源 : http://big5.nikkeibp.com.cn/news/desi/67393-20130828.html

2013/09/17

【日經BP社報導】3D印表機的普及為研究機構擁有的尖端技術與設計的結合提供了絕佳條件。這一點在照片中3指電動義手的開發事例中得到了充分印證。
    該義手是奈良尖端科學技術研究所大學、日本國立障礙者康復中心,以及慶應義塾大學的山中設計研究室合作開發的樣機。對於這項研究成果,身為設計師的慶應義塾大學環境資訊學部客座教授山中俊治介紹說:「這種開發方式必須借助3D印表機才能實現。而且是必須使用3D印表機才能實現的造型。」

貼合手臂的彈性
    義手大致包括裝飾義手與功能義手兩種類型。裝飾義手外形酷似真實的人手,基本不具備工具的作用。而功能義手種類繁多,不僅每一種都需要長期訓練,而且大多數看上去十分笨重。除此之外,還存在拆除困難、重量沉,以及最為關鍵的價格昂貴等諸多需要解決的問題。 
    為此,國立障礙者康復中心運動功能係障礙研究部神經肌肉功能障礙研究室長河島則夫等人提出的建議是:開發滿足基本功能需求的輕巧義手。這種義手只使用1個馬達。能夠利用3指相對的構造,完成最簡單的「抓、放」動作。 
    這只義手的功能是固定希望操作的對象物體,協助健全手的行動。但僅僅憑藉這一項功能,「前臂截肢者能夠獨立完成的操作的範圍就將得到飛躍式擴大」(慶應義塾大學研究所政策與媒體研究科阪本真)。 
    山中設計研究室接到的委託,是對當時還相當笨重的樣機進行改造,讓外觀看上去精美。具體來說,就是設計連接手部單元與前臂的框架部分。山中客座教授與阪本等人以「大多數用戶可輕鬆掌控的生活中的新手」為理念,進行了框架的設計。

    在開發階段,3D印表機最為活躍的時候,是確定框架基本骨架之後。為了創造出與前臂貼合的框架,3D印表機成為了反覆進行實驗、驗證必不可少的工具。 
    山中客座教授說:「要想讓手與框架固定地舒適,彈性應該多大才好?對於這樣感性的指標,在事前無法進行模擬。必須試製進行實驗。」在這種「邊做邊想」的開發流程中,「只要想到,馬上就能輸出試製品」的3D印表機發揮出了本領。 
    除此之外,使用3D印表機進行製作的,還包括3D掃描實驗對象的前臂並輸出的模具,以及製作測量前臂扭曲的工具等。協助開發順利開展的夾具也實現了即需即做

替代訂製的流通形態
    通過反覆實驗設計而成的義手與手部單元相加,重量僅為300克。與過去的義手相比,實現了大幅的輕量化。義手可以靈活地完成自然的動作,製造成本也僅為幾萬日元左右其價格有望讓眾多生活不便的人士都可以負擔得起。 
    而最值得一提的,是義手的通用性。過去的義手全部為訂製。需要為使用者取模,按照模具一一製作。由於這一過程屬於醫療行為,因此義手並不是誰都可以銷售,在需要時無法立即買到。 
    而利用3D印表機的尼龍材料具備的彈性,這種義手適合多數人的手臂,「只要庫存預備一定數量,在需要時即可立即買到,輕鬆投入使用」(山中客座教授),在未來,有可能會顛覆義手和義足的流通形態。 
    提到3D印表機,人們的腦海中往往會浮現出訂製產品的印象,但是,只要數量在一定限度,3D印表機也能夠在現成產品的開發中大顯身手。以需要的程度,為需要的人,提供需要的技術。這恐怕將是3D印表機為社會帶來的一大恩惠。(記者:下川一哉,丸尾弘志,三木Izumi,廣川淳哉,笹田克彥,《日經設計》)

 

【3D列印改變設計】(六)3D印表機+電子開創未來新技術

資料來源 : http://big5.nikkeibp.com.cn/news/mech/67395-20130828.html

2013/09/18

【日經BP社報導】將柯尼卡美能達開發的柔性有機EL照明面板當做翅膀,Takram Design Engineering公司的設計工程師緒方壽人開發出了模仿鳥兒的機器人「Habataki」(展翅飛翔)。看過其開發流程後發現,類似機器人和電子設備這種曾經需要大量研發費用和大規模生產設備的領域,3D印表機的出現可以更為輕鬆地完成製造工作。

    起到關鍵作用的是將3D印表機以及被稱為「電子快速成型(以下稱為電子RP)」設備相結合的開發環境。緒方開發這款機器人的具體流程見下圖。

最新技術也可輕鬆用於設計
    開發Habataki時,緒方根據草圖首先採用叫做「處理器」的編程工具,大致設計了整體的簡單構造。要想驅動翅膀應該採用何種構造?要想優美地扇動翅膀,齒輪和凸輪的最佳位置在哪?這是一款可簡單進行基本框架驗證的工具。
    緒方使用該軟體,「約1個小時設計出了基本構造」。之後,通過3D CAD進行了具體的設計。 
    與此同時,還開發了可根據聲音控制有機EL照明面板的發光和翅膀動作的電子控制系統。採用像電子工作包一樣可輕鬆開發控制系統的「Arduino 」平台,開發出了電路設計和控制程式。 
    從造型、結構、控制到編程……可由包括緒方在內的2人~3人實現這一系列的開發,這就是目前設計工程能夠提供的實力。 
    不僅是有機EL照明面板,日本還有很多可行性備受期待、但還不夠成熟的的技術。為了利用這些技術創造出具有創新性的產品,充分利用設計工程師的智慧必不可少。(記者:下川一哉,丸尾弘志,三木Izumi,廣川淳哉,笹田克彥,《日經設計》)
 

  

【3D列印改變設計】(七)在機器人開發現場大顯身手

資料來源 : http://big5.nikkeibp.com.cn/news/mech/67397-20130828.html

2013/09/19

【日經BP社報導】「精度雖然達不到作為精密機器人部件來使用的要求,但能夠使試錯的速度得到飛躍式提升」。對於3D印表機,千葉工業大學未來機器人技術研究中心(fuRo)高級研究員奧村悠做出了這樣的評價。 
    開發雙足步行倣人機器人、救援機器人等多種機器人的fuRo在大約6年前購買了3D印表機。在常常需要上千個一次性部件的機器人的開發之中,3D印表機對於縮短開發期居功至偉。 
快速改進L字型部件
    「全方位輪機器人」是fuRo為從事兒童教育的Human ND開展的「機器人專家課程」而開發的機器人教具。通過該講座,聽講的初中一年級學生將在3個月的時間裏,組裝出自由轉換方向行走的機器人。在投入量產前,fuRo使用自己的3D印表機,製作了機身等部件的試製品。

全方位輪機器人是主要面向初中一年級學生,以培養「未來的機器人博士」為宗旨的「機器人專家課程」教具。圖中的模型是使用3D印表機製作的試製品

    值得關注的是連接主機與車輪的L字型部件。通過讓試製的機器人行走,機器人在撞到牆壁時,該部件出現了折斷的現象。為此,fuRo通過改進,在部件的面與面之間設置「斜梁」,提高了部件的強度。 
    「在工廠生產線等局限環境下使用的機器人容易計算強度。但包括人工操作在內,使用方法無法掌握的機器人很難模擬。因此,需要採用試錯的方式,在製成成品之後進行實驗」(奧村高級研究員)。 
    fuRo開發的救援機器人「Quince」也使用3D印表機輸出的部件。Quince是在核電站等災害現場,使人類面臨的危險降到最低限度的研究機器人。在某些使用環境下,Quince需要裝備防止泥、水進入的部件。部件對於強度的要求雖然不高,但向外部訂購依然要花費10萬日元~20萬日元左右。

「Quince」是在發生化學物質、生物、放射性物質、爆炸物等「核化生爆災害」時,代替人類進入現場,進行情況調查的救援機器人。福島第一核電站的內部探查也採用了這種機器人,對空氣中漂浮的放射性物質進行了採樣

    購買3D印表機雖然需要初期投資,但製作1個Quince保護殼的材料費僅為3000日元~4000日元,全方位輪機器人的L字型部件可以控制在300日元左右。向外部訂購不僅成本高,而且,如果金額龐大,還需要經過製作採購訂單獲得批准的步驟。與之相比,在需要的時候可以輕鬆試製是3D印表機的一大優勢。使快速試錯成為現實的3D印表機不僅能夠壓縮成本,還有助於大幅縮短開發期。(記者:下川一哉,丸尾弘志,三木Izumi,廣川淳哉,笹田克彥,《日經設計》)

  

【3D列印改變設計】(八)產品完成只用2天!?備受關注的產品創意活動營

資料來源 : http://big5.nikkeibp.com.cn/news/desi/67399-20130828.html

2013/09/24

【日經BP社報導】被雨淋濕後的折疊傘怎麼處理?應該有很多人因此而苦惱。如果直接放入包中,包內的東西就會弄濕。但一直用手拿著也十分不便。
    帶著這一日常生活中的疑問,一種可收納在寶特瓶中的折疊傘誕生了(圖1的照片)。打開傘時,透明的瓶子會固定在傘柄上,十分便利。用完後,直接收納在瓶子中,擰上蓋子,周圍也不會漏水,整個設計極具創意。還可在自動販賣機上出售。

    想出這種商品創意後,可實際嘗試製造出模型。從事3D印表機銷售及設計諮詢業務的K’s Design Lab及同樣從事設計諮詢業務的Loftwork,日前舉辦了利用3D印表機的產品製造活動營「Make-a-thon」。在過去舉行的2次活動營中,已出現過很多有趣的產品創意。 
    與會者多為公司的設計師和策劃負責人。此次活動營還加入了一位3D建模師。首先參加人員要提出「希望製造什麼。確定好3個關鍵詞」,隨後去100日元商店,買回一些跟關鍵詞有關的商品。一邊觀察實際物品,一邊討論具體製造什麼,並策劃出產品。然後進行構想和設計,將買來的商品作為材料,如果需要的話,可以使用3D印表機和雷射切割機等完成產品製造。最後,由各小組進行現場演示,並介紹其產品的魅力所在,最後活動營結束。 
    雖然整個製造過程僅用了2天時間,但實際完成的產品無論是創意方面,還是完成度都非常高。除了文章開頭介紹的雨傘之外,作為「兒童喜愛的掃除工具」,有小組製造出了汽車形狀的黏塵滾筒,作為「立式酒會時便於隨手使用的工具」,有小組提出了可拆卸的紙杯把手方案,提出的創意方案種類頗多。

大型廠商也追蹤

    在此次活動營上,3D印表機發揮著十分重要的作用。以開發雨傘為例,連接雨傘和寶特瓶的部件以及蓋子均利用3D印表機製成。紙杯的把手利用3D印表機一體成形。此次使用的3D印表機為美國3DSystems的「Cube」系列。雖然是非常簡易的印表機,但K’s Design Lab的社長原雄司稱:「製造部件的精度十分準確。」隨著3D印表機的亮相,可更為輕鬆地製造此類部件。這將大大加快產品造的速度以及靈活度。 
    關於此次活動營的成果,已有大型汽車廠商創立設置多臺3D印表機的「數位製造工作室」。據稱該工作室具備可供任何工作人員自由專注於產品製造的環境。目前在各大廠商中,利用3D印表機強化產品製造能力的趨勢正在快速擴大。(記者:下川一哉,丸尾弘志,三木Izumi,廣川淳哉,笹田克彥,《日經設計》)

 

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