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【智活星期二】 羅日生:「數位化整合設計與案例分享」

PanSci_96
・2013/08/17 ・880字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 492 ・五年級

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文/馮盈捷

現今的文創商品琳瑯滿目,設計人才也如雨後春筍般的在台灣嶄露頭角,那麼如何在其中創造出設計競爭力呢?羅日生教授以工業工程設計者為考量,以創意點子、商品化能力及設計實現力三方面來說明如何達到有效的設計競爭力。

其中又以設計實現力最為挑戰,主要是因為擁有設計實現力的前提條件必須要了解目前市面上最常見的數位化設計整合工具 (如:CAD、CAE、CAM、RE、RT等設計軟體),通曉這些設計軟體中常見的應用名詞及操作之後將所有的技術流程整合,其中包含了兩種建模形式 :

  • 正向建模 : 由2D外觀的發想後,經由軟體數位化再進一步的製作出3D模型。
  • 反向建模 : 從3D實體塑像,經由軟體轉化設計成2D的圖像。

如同我們一般所看到的公仔、珠寶或立體浮雕等設計都是先設計好的外觀樣貌後,再進行數位轉化成實體。而逆向建模的操作主要是可以將多種實體的公仔掃描且轉化後儲存於系統之中,進而建立起龐大的圖像資料庫,將不同公仔之間的器官交互使用,因而創造出新的角色。

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OLYMPUS DIGITAL CAMERA

羅老師說道,由於軟體的便利性讓學生作品的可以直接應用RP軟體,輸出完整的形象化模型,也能夠使學生在學習過程中直接看到自己作品的實體樣貌,對學生來說除了可以實實在在觸摸到自己作品之外,也讓他們更有興趣投入這樣的設計過程。

以數位的方式製作雕塑,可以縮短傳統工藝上所耗費的時間,也能將作品數位化先修飾到最佳狀態再輸出模型。現今也有許多海內外的公司投入了這項新科技的發展,目前利用在醫學上最成功的例子就是義肢,使用的人可以依照自己喜歡的材質及特性做出客製化的義肢,就如同配件般具有個人特色。除此之外,數位化雕塑品在未來的發展可以用在醫學美容、考古、食物等多項3D物件上,對於大眾來說是一項非常有前景的科技產業。


台灣智活文創跨校聯盟(CREATE TAIWAN)主要是由交通大學為核心集結北部、中部與東部共八所學校,整合科技、產業及文化三方面的課程訓練,著重課程理論與實務的結合,根據不同的需求聚焦於文創方式並且推廣地方特色,目標培育出跨領域的師資及學生。

本活動由Cre@Taiwan 台灣智活文創產業跨校教學聯盟 與 PanSci 泛科學 共同主辦

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二十世紀最大的小發明,如何拴緊全世界——《轉動世界的小發明:螺絲釘與螺絲起子演化的故事》
貓頭鷹出版社_96
・2020/11/12 ・2705字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

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早期的螺絲,工匠們都拒用!

第一批由工廠製造的螺絲則完全不是這麼一回事。首先,雖然手工螺絲是有尖頭的,工廠製造的螺絲卻只有鈍頭,而且無法自行起動,必須先為它鑽個導孔。問題出在製造的過程。

鈍頭螺絲壓根兒沒法銼出一個尖頭來,螺紋本身也必須停止在尖端;但當時的車床沒有切削推拔螺紋的能力,螺絲製造商曾試著改變刀具下刀的角度,結果是螺絲的全長都得經過推拔。然而,這類螺絲的固定力很差,所以木匠都拒絕使用,當時所需要的是一台能同時在螺絲本體(圓柱狀)以及螺旋尖端(錐狀),切出連續螺紋的機器。

歷經幾十年的螺絲演進

一位有發明天分的美國技工找到了解決之道。美國最早的螺絲工廠於一八一○年成立於羅德島州,用的是經過改良的英國機器。該州首府普洛威頓斯成為美國螺絲工業的中心,於一八三○年代中期之前,其產品需求量日益激增。自一八三七年起,有一連串的專利都與具螺旋尖端螺絲的製造問題相關,但經過十年以上的試誤學習之後,才終於找出解決之道。

當時美國工廠經過十幾年的不斷嘗試,才逐漸找出解決方法。圖/Wikimedia common

一八四二年,一名為新英格蘭螺絲公司工作、來自普洛威頓斯的技工惠波,發明了一種完全由機器自動製造螺絲的方法,七年之後,他有了新的突破,遂成功取得尖頭螺絲生產方法的專利。

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斯隆設計出一個稍微不同的方法,而其專利則成為大企業美國螺絲公司的主力;另一位新英格蘭人羅捷斯則解決了將有螺紋的核心推拔至平滑頸幹的問題。諸如此類的改進,將美國螺絲業者穩定地推上了領導者的寶座,到了該世紀末,螺絲已演變至其最終的形式,美國的生產方法也已主宰全球。

自十五世紀以來,螺絲一向有著正方形、八角形或有槽的螺絲頭;前者以扳手轉動,後者則以螺絲起子轉動。溝槽的起源不難理解,正方頭必須非常精確才能與扳手配合;溝槽則是個能以手工大略銼出或切出的形狀。有槽螺絲也可埋頭旋入鑽孔中不至於凸出表面;這正是連結對接鉸鏈必須的一點。埋頭螺釘一旦於十九世紀早期普及之後,有槽螺絲頭(還有平刃式螺絲起子)就成了標準規範。

1870 年,製作螺絲的車床。圖/Wikimedia common

所以,儘管螺絲至此已全由機器製造,傳統式的溝槽卻得以留存下來。但有槽螺絲也有數項缺點。

螺絲起子很容易就自溝槽滑脫,結果經常是對需要固定的物件、操作者的手指——甚或兩者——造成損傷。溝槽僅能微弱地抓住螺絲,而在試著上緊一枚新螺絲或鬆開一枚舊螺絲時,磨壞溝槽也是司空見慣的事。

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最後,有些不便的情況,如在摺梯上試圖保持平衡、在狹窄空間工作的同時,往往必須以單手拴上螺絲。這對有槽螺絲而言幾乎是不可能辦到的。螺絲搖晃不定,再一滑,掉到地上後又滾開,修理工氣得破口詛咒(也不是頭一回了)這令人發狂工具的始作俑者。

美國螺絲業者完全了解這些缺失。在一八六○和一八九○年之間,有一大堆的專利申請:磁性螺絲起子、收納螺絲的器具、不完全延伸整個螺絲頭的溝槽、雙溝槽,以及各式各樣的正方形、三角形和六角形的凹頭或凹洞等等,其中以最後一項最具潛力。

當時美國業者為解決這些螺絲使用上的缺失,申請了一大堆專利。圖/Pixabay

以凹洞代替溝槽,能把螺絲起子緊緊握牢,螺絲起子就不會自溝槽滑脫。然而困難又一次出在製造過程上,螺絲頭是經由機器在一根冰冷的鋼條上打印成型,若要印出一個深度足以握緊螺絲起子的凹洞,往往不是減弱螺絲的強度,就是會使螺絲頭變形。

取得專利的強力推銷員——羅伯森

二十七歲的加拿大人羅伯森發現了解決的方法。羅伯森是費城一家工具公司所謂的強力推銷員,一個在加拿大東部的街角和鄉間市集販賣他所有商品的旅行推銷員。他把空閒的時間花在自己的工作室裡,嘗試著各種機械發明。他宣傳自己發明的「羅伯森氏二十世紀扳手曲柄鑽」——一個集曲柄鑽、猴頭扳手、螺絲起子、檯鉗和鉚釘製造器於一身的組合工具。

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他擁有一種改良式拔塞鑽、一種新型的袖釦,甚至改良式捕鼠器的專利,卻只是白費力氣而已。一九○七年,他取得了凹頭螺釘的專利。羅伯森後來說,他在蒙特婁為一群站在人行道旁觀望的行人展示一只彈簧式螺絲起子時,因為螺絲起子的刃部自溝槽滑脫傷了手,因而讓他得到凹頭螺絲的靈感。他這項發明的祕密在於凹洞精確的形狀:具去角緣的正方形、稍呈錐形的四邊,以及金字塔型的底部。

羅伯森在一次推銷過程中被螺絲起子的刃部弄傷手,而有了靈感。圖/giphy

「很早之前就有人發現利用這種打印方式,根據指定的角度分毫不差地製造,冷金屬會流向四周而非被逼至刀具的前頭,結果是有益地緊密結合金屬原子,使其強度增加,卻絲毫不需浪費或切除所處理的金屬,這和一般有槽螺絲的製造迥然不同。」他相當自負地解釋。

身為一個熱心的推銷者,羅伯森找到了金錢上的後援,說服了位於安大略省的小鎮米爾頓,許他一筆免稅貸款以及其他特權,並成立了他自己的螺絲工廠。「大財富來自於小發明,」他向有可能投資的人士鼓吹,「很多人都認為,這是二十世紀目前最大的小發明。」

事實上,正方形的凹洞真的是個很大的進步,這種特殊的方頭螺絲有適貼的配合(羅伯森聲稱,其精確度達千分之三公分),而且螺絲起子從來不會滑脫。對工匠們尤其是製造家具和船隻的人而言,能自定中心並以單手拴入的螺絲所帶來的便利,真是讓人額手稱慶。

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——本文摘自泛科學2020年11月選書《轉動世界的小發明:螺絲釘與螺絲起子演化的故事》,2020年 9月,貓頭鷹

貓頭鷹出版社_96
62 篇文章 ・ 26 位粉絲
貓頭鷹自 1992 年創立,初期以單卷式主題工具書為出版重心,逐步成為各類知識的展演舞台,尤其著力於科學科技、歷史人文與整理台灣物種等非虛構主題。以下分四項簡介:一、引介國際知名經典作品如西蒙.德.波娃《第二性》(法文譯家邱瑞鑾全文翻譯)、達爾文傳世經典《物種源始》、國際科技趨勢大師KK凱文.凱利《科技想要什麼》《必然》與《釋控》、法國史學大師巴森《從黎明到衰頹》、瑞典漢學家林西莉《漢字的故事》等。二、開發優秀中文創作品如腦科學家謝伯讓《大腦簡史》、羅一鈞《心之谷》、張隆志組織新生代未來史家撰寫《跨越世紀的信號》大系、婦運先驅顧燕翎《女性主義經典選讀》、翁佳音暨曹銘宗合著《吃的台灣史》等。三、也售出版權及翻譯稿至全世界。四、同時長期投入資源整理台灣物種,並以圖鑑形式陸續出版,如《台灣原生植物全圖鑑》計八卷九巨冊、《台灣蛇類圖鑑》、《台灣行道樹圖鑑》等,叫好又叫座。冀望讀者在愉悅中閱讀並感受知識的美好是貓頭鷹永續經營的宗旨。

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來大鞍國小做客,聽古今之故事
PanSci_96
・2014/11/14 ・1091字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 420 ・四年級

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文/歐葳

credit:中心 特生/Flickr
credit:中心 特生/Flickr

智慧生活旅遊的最後一站原本是大鞍古道,但因為颱風來襲,步道不易行走,因此陳老師改帶玩家們到了大鞍國小,一邊重溫小時的記憶,一邊細聽大鞍的歷史。

要進入國小之前,老師帶領大家走了一段好漢坡,雖然距離不算長,但坡度挺陡的,一旁時有竹林密蔭、時有雜草小花,難得的是在路上見到了人面蜘蛛,在枝葉間,蛛網結得整齊且漂亮,讓走累的人在喘息時眼睛一亮。

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大鞍國小是個規模迷你的小校,一度落入被廢校的命運,為了讓校園起死回生才轉型成對外開放的特色校園,因此任何人都能在校園裡泡茶聊天辦活動。校園中可以見到歷屆畢業生的牆壁彩繪,從畫面裡的畢業生人數看來,這間校園每年產出的畢業生真的是屈指可數,難怪學校會選擇這樣對外開放,以吸引更多的人進來。

陳高明老師帶領玩家們繞玩校園一周後,就在校園的活動平台上開了「大鞍講堂」,與大夥暢聊竹山願景。陳老師說:「當你去過很多國家之後,你就會發現台灣是最不會保護資產的地方!」他指出,早期台灣的竹管厝發展模式與日本的合掌屋其實很像,都是在家有喜事的狀況下全村的人會集結起來替你蓋房子,為得是一種祝福、也是全村合力的象徵。在日本,合掌屋已成聯合國認定的文化遺產,但反觀台灣,竹管厝早已被拆得差不多了,甚至沒有多少年輕人有機會接觸這樣的特殊歷史建築。

另一方面,他也舉巴黎為例,在戰爭時,國家為了要保護藝術資產不遭受破壞,不惜動員人力將彩繪玻璃拆除,另外保管,如此傾全力保護這些文物的人文精神徹底感動了老師;除此之外,老師也拿同樣使用筷子的日韓兩國來說明文化教育的重要,中國雖為筷子的發源地,卻沒有教導孩子們認識筷子文化,為了方便、不阻止孩子使用湯匙或叉子做替代,反觀日韓兩國十分重視筷子文化,甚至都將筷子課納入正課,需要通過考試才能畢業,如此不同的教育正塑造出不同的文化氣質。

大鞍講堂精彩的故事就在敏哥一聲「老師!落雨了~」中被迫暫停,玩家們紛紛卯足全力爬上好漢坡,只見米粒大的雨滴就在分秒中長成了豆子大的模樣,大夥又累又喘的模樣,雖是狼狽,但卻明顯感受到山間空氣頓時消暑了許多。坐上遊覽車,擦乾身子,玩家們都被這突來的暴雨擺了一道,只能算是竹山送來的道地大禮啊——午後對流雨!

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在車上細數陳老師今天與玩家們分享的故事,可以說是巨細靡遺,從小鎮的古早故事到台灣文化發展願景,再回想前一天的老師們對在地文化的熱愛,智活玩家們不難發現行程中的每個在地人都是熱愛這個山頭的,他們使用了自己的方法把鹿谷和竹山的「好」交代給所有人,難怪會有玩家分享心得時只說了兩個字:感動!

PanSci_96
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小鎮故事多,年輕人在此裡找到夢想基地
PanSci_96
・2014/11/13 ・1045字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 452 ・五年級

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文/歐葳

credit:Nomad Cavalier, Hark/flickr
credit:Nomad Cavalier, Hark/flickr

吃完早餐,智活玩家們揮別了充滿檳榔花香的新溪頭初陽生活會館,離開初鄉,下山前往竹山小鎮。竹山是日治時代發展竹藝的主要地方,也是前一天所嘗試的竹編QR code主要推廣處,只要在配合的商家門口就能見到特別的竹製招牌,格外引人目光。

今天的第一站是小鎮文創,前名小鎮故事館,是何培鈞先生規劃用來推廣文化創意發展的基地,除了小鎮文創之外,何培鈞還另外使用了兩個場地,分別為前山綻和竹巢學堂,三個空間的氛圍不盡相同,但都是為了要給年輕人到竹山發展的機會而開闢的。

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今天接待智活玩家的在地導遊是陳高明老師,老師的專長雖是竹藝,但因為從小在竹山生長,也是個講地方故事的好手,一路上細數當地歷史,竹山曾經的三多:旅館、金飾店、酒店,雖然早已沒落,卻在老師的生動描述下彷彿活了起來,遊走在林杞埔老街中,老師或指著嶄新的全聯福利中心,遙想日治時期曾經的日本小學校;抑或指著整修中的騎樓,細數過去風光大旅店的時光。玩家們的腳步走踏在老街裡,身邊的光景從日式木板屋到為巴洛克式建築,彷彿成為了時光旅人,穿梭在歷史之中。

除了想像過去建築的樣貌,老街上也依然留有過去的老行業,玩家們走過了米麩店,嘗到剛爆好的熱熱米香,也途經保留傳統擺設的柑仔店,內部也還販賣如油燈等古老器具;最難得一見的就是傳統打鐵店,師傅現場燒了火紅的鐵塊,用機器打給玩家們看,玩家們都屏氣凝神、睜大雙眼,仔細觀看這在都市中難得一見的傳統工法。

結束老街巡禮,何培鈞先生已在竹巢學堂等待玩家們的到來,豔陽天裡的冷氣房特別誘人,團隊也準備了捲仔粿和紅茶供玩家品嚐,準備聆聽關於培鈞與竹山的故事,他分享了在「天空的院子」的創業歷程,帶出了年輕人對於未來世代的夢想與想像,這一段小小的分享,作為上午活動的結尾,也為下個地點做了預告。

下一站,就是培鈞的夢想基地「天空的院子」,在整修之前,這裡是荒廢的古厝,在他的巧手規劃下,與友人重新翻修了這個古色古香的三合院,從屋頂瓦片、竹屋內裝保留到門環獅頭的風格選擇,處處可以見到他的用心,同時,也為了服務進駐的旅客,提供了特色餐點,也就是今日玩家手中的花布便當。

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走進餐廳,大紅的花布便當一個個躺在桌上,彷彿像在招手、要大家快快拆開大快朵頤,玩家們雖然十分好奇,但仍不忘和難得一見的午餐拍照打卡、與朋友分享;除此之外,餐廳附近的景色也令人驚歎連連,翠綠的山頭一個接著一個,綿延不絕,玩家們飯後三五成群、映著好山水就聊開了呢!