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個人製造的破曉時分-《FabLife》

馥林文化_96
・2013/11/07 ・3289字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

FabLab現場

   FabLab 的「Fab」是從「FABrication(製造)」  與「FABulous(愉快的、美好的、快樂的)」這兩個單     字而來,如果對應空間的想像,FABrication就像是「工廠=製造」,而FABulous就像是「咖啡廳=談天」。

如果進一步對應實際的活動,可將FABrication與FABulous分別形容成「創造(製造東西)」與「溝通(與他人交流)」,而能與這兩種體驗產生直接連結的場所就是FabLab。

備有工具機的料理教室

事實上許多使用者都將FabLab看成介於「咖啡廳(社交場所)」與「工廠」之間的場所,而某些使用者也將FabLab看待成同時兼備這兩種型態的地方。看起來FabLab的確與早就存在的「工作坊(Workshop)」或「工作室(Studio)」有些不同,因為在FabLab的空間裡,咖啡廳與工廠這兩種完全不同性質的場所以一種不可思議的形式融合了。

之前FabLab之所以無法具體成型,其門檻在於機械安全管理的困難性,以及加工時產生的粉塵與噪音。也因為這樣的制約,導致咖啡廳與工廠這兩個空間必須彼此切割開來。

但是當小型的3D印表機與裁切機問世後,這些數位工具機遠比傳統工具機來得便宜而安全,而且操作過程也不會發出噪音,因此總算能水到渠成地讓咖啡廳與工廠混合的構想付諸實現。而到了這個時代,也必須重新思考如何打造出能跟各種作業共處一室的隨性空間。

最理想的FabLab 是在同一處空間、同一張桌子上進行一連串的「企劃(創意發想)」、「設計(製作資料)」與「生產(輸出成品),這樣的光景彷彿是料理教室一樣。

只要有人完成作品,工坊裡就會立刻歡聲雷動。與「FABulous」這個詞相近的中文或許是「歡」或「悅」吧。

某個小鎮的FabLab

綜觀某個「小鎮」,四處設有圖書館、美術館、兒童會館、活動中心這類的公共設施,也設有工廠、印刷廠、工匠藝坊、媒體中心、電腦室等「製造」場所,當然也有電影院、咖啡廳、酒吧這些「交流」的場所。當這些場所在地區裡形成有機的連結時,讓FabLab扮演地區上的樞紐是最理想的。小鎮與FabLab之間的關係已在各國成為新的討論話題。柏林已有一處名為「開放設計城(Open Design City)」的設施誕生,其主旨在於讓造鎮運動與製造行為融為一體,而FabLab當然也列入在此設施的規劃內。

當人們不將FabLab當成獨立的設施,而是當作「小鎮的一部分」討論時,一定會提到兩個話題:一個是資源循環的問題,一個則是社區設計的問題。

現在資源環境已成為眾所矚目的話題,因為在全世界透過網路交流製造技術與數位資料,各地方也以實體的形式採購各種有限的資源與原料。

若視個人製造為個人的「自產自銷」,其外圍還存在著另一種思維,也就是地區內部的「地產地銷」。在當地製造與使用當地所需的產品,之後就能將這些產品的數位資料當成衍生性產品銷往全球市場。「物品」留在當地,「資訊」流向全球,當這兩部分被完整地分割,就能透過不同的通路循環下去。

目前已有都市計劃採用此概念進行,其中最具代表性的就是以西班牙巴塞隆納的FabLab為中心規劃的「Fab City = Barcelona5.0」。日本目前也有類似的構想,例如由鎌倉FabLab的經營者渡邊Youka小姐為中心推動的「Fab Town」構想(這項構想將在第3章做介紹)。

讓網路與實體世界一同製造

FabLab 相關人員之間很喜歡使用「DIWO(Do It With Others) 這個關鍵字來形容社區設計這項主題。DIWO衍生自DIY這個詞彙,而DIY則起源於一九四五年英國戰後復興市民運動。

到了日本則換成「星期天木工」這個說法。「木工」會讓人直接聯想到房屋修繕或家具維修這類勞力的工作,但本來日文的「木工」一詞包含了「園藝(家庭菜園)、「手工藝(裁縫)」這類的家政工作以及「焊接」、「電子組裝」、「小工具製作」這類電腦性質的工作,是一種跨領域的作業。如今世界已透過網路連結,

DIY愛好者能透過網路分享知識,甚至能共同進行創作, 製造出「前所未有的作品」, 此時「DIWO(Do It With Others)」、「DIT(Do It Together)」、「DIO(Do It Ourselves)的這些活動也將愈發興盛。

DIWO一詞最早由媒體藝術家薩克利‧利伯曼(ZacharyLieberman)提出,意思是公開開發流程,並分享開發成果的共同創作模式。個人製造的主旨雖是「個人進行製造」但與「共同創作」的社群性活動其實是互為表裡的,而共同創作的聚會與社群也如雨後春筍般地誕生於網路世界與實體世界之中。

從嚴肅到愚蠢全面囊括的「Fab」

FabLab不分男女老幼地吸引了各種領域的人,例如工程師、設計師、藝術家、研究人員、一般市民,而這些人在FabLab共同享受「製造的愉悅」與「交流的愉悅」,然後自主地開始了共同的專題。

聚集了各式各樣專家的DIWO現場與「發生的事件」融為一體,以詞彙來形容就是「故事」的誕生。而這樣的故事在得到「製造行為」的回饋之後而變得更有層次。「物品」、「事件」、「詞彙」這三者合而為一,並在該場合啟動與循環。

有時候三者看似渾沌, 但那其實是因為FabLab的活動太過多元,人們無法從外側看清FabLab的真貌,而且之所以會讓人們誤解,是因為FabLab同時也是一處實驗的場所,專門將「物品與事件」、「製造東西與說故事」、「個人與社群」、「位元與原子」、「資訊與物質」這類容易二元化的異質元素打散然後再重新組合起來。

實際上,FabLab的網絡讓許多原本沒機會迸出火花的元素有了彼此交流的機會,例如開發中國家以「解決社會問題」為實踐「製造」此一行為的目的,而已開發國家則以「自我實現、自我表現」為主題來推動「製造行為」。乍看之下,開發中國家與已開發國家對「製造」一詞的態度似乎截然不同,但在FabLab的網絡上卻是共存的兩種元素。從嚴肅(Serious)到近乎愚蠢(Silly)的東西幾乎都於FabLab的網絡上同時存在,可說是遊戲與工作並存的感覺,也是負面問題的正面解決法。字面上看似矛盾的事情,卻能透過製造行為的實踐而昇華,我已經親眼見證過無數次這樣的現場。

Fab是「共同創作」的結果

現場的氛圍與「Fab」的親身體驗是否能以不同於「製造」的辭彙呢?老實說,FabLab裡的人們雖然不斷地在製造東西,但製造出來的卻不僅限於「東西」而已。物品、事件、詞彙三者融為一體的感覺到底能不能用文字具體形容呢?我為了找出適當的字眼而煩惱不已時,我的同事清水唯一朗先生建議了「共同創作」這個詞。

當某項東西必要且必須分享時,就會有一堆人聚在一起、發揮自己的專長,將該項東西做出來。在製造過程之中,充滿了每個人的身體性與社會性,這就是「共同創作」的感覺。或許過去的家庭手工業就是這樣的感覺吧,而家庭手工業的現在式或許就是「Fab」。我們憑依著數位技術讓「共同創作」重現。「共同創作」的後續就是「塑型」、「訂製」、「設計」這些作業。因為由相異個體進行的共同製造還必須使用「Facilitation(促進、平順地搬運、流暢地處理)」的技巧。

自古以來日文是一種將「物品」與「事件」視為一體的語言,而這種感覺或是一連串發生的事件才是「Fab」這項活動的本質。邊製作邊交流的實驗工坊請容我老話重提一次,個人製造不僅局限於「技術層面」而已。大家都知道3D印表機與裁切機都是既有的機具,現在盛行的則是將使用主體移往新的舞臺,重新發現使用這些機具的目的與意義,為製造行為帶來全新的風貌與多樣性。

發掘某種既有技術的嶄新應用方式,然後再以此為起點,重新思考製造的形式與意義,是亙古不變的真理。工具機目前正在改頭換面的光明大道上,所需的動力無非是拓展出更多無窮的可能性以及適當的場域。

最理想的是有願意探索未知價值的實踐者和號召這些一起嘗試錯誤、「邊製造邊交流」的實踐者聚集的據點。如此一來,「Lab(實驗工坊、研究室)」的重要性才能浮出檯面。

FabLab的核心精神就是「允許失敗」,所以容許某種程度的荒誕。不具常態的瘋狂實驗工坊通常源自車庫或屋簷下,而當這樣的實驗工坊受到社會洗禮,並與咖啡廳、工廠、活動中心、辦公室結合之後,就會成為一處軟硬體兼備的設施,也擁有向各種領域擴展的能力。

Fab「Lab」是播下種子的場所。讓個人的創意與社會、文化內涵滲入數位製造的技術中,將為「製造方法」增衍更多的可能性與層次。這就像是一種反覆進行異種交配、化學反應與品種改良的過程。導師與管理者將帶領著公民,一同為「Fab」開拓展更大的可能性,並將「Fab」打造成一處勇於實驗的工坊。因為「Fab」不是「讓(既有的)1放大成100的場所」,而是「從0到1」的實驗場所。

 

摘自PanSci 2013 十一月選書 《FabLife:衍生自數位製造的「製作技術的未來」》,由馥林文化出版

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馥林文化_96
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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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乳房重建新科技: 3D列印 + 自體移植
胡中行_96
・2022/08/11 ・2305字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

許多乳癌患者會在切除乳房後,選擇接受重建手術。常見的做法,包括:塞鹽水或矽膠囊袋的「人工乳房植入」、類似剪貼概念的「游離皮瓣重建」,以及猶如把奶油灌進泡芙的「自體脂肪移植」,都是採用填補替代物的手段,而非讓身體的組織重新生長出來。這些方法有時會出現囊袋收縮、組織捐贈部位併發症,或是不均勻的脂肪再吸收等問題,而且不是每個病患都適合。[1] 為此科學家正在利用 3D 列印可生物降解的人工結構,加上病患的自體組織,企圖開發造型美觀,且觸感自然的重建乳房。

植入可生物降解的(藍色)模架,允許結締組織和(紅色)血管生長,再注入病患的(黃色)自體脂肪。圖/參考資料 6 ,Figure 1(CC BY)

3D 列印乳房重建的步驟

目前不少研究團隊嘗試重建乳房的方向雷同,大致上得經過下列幾個步驟:首先,搶在乳癌病患尚未動手術之前,先做 3D 掃描,記錄先天乳房的樣貌。澳洲 Translational Research Institute (簡稱 TRI )的團隊特別聲明,他們使用的技術沒有放射線,不會增加療程風險。接著,根據掃描的結果,在電腦裡客製化想要重建的乳房尺寸與形狀。然後將設計圖傳輸到 3D 印表機,準備列印。[1]

葡萄牙科學家用水凝膠列印層疊的網格結構。圖/Barros da Silva P, Coelho M, Bidarra SJ, et al. (2020) ‘Reshaping in vitro Models of Breast Tissue: Integration of Stromal and Parenchymal Compartments in 3D Printed Hydrogels’. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 494.(CC BY)
2017 年澳洲Translational Research Institute展示 3D 列印聚己內酯乳房模架。來源:Translational Research Institute on YouTube

塑造乳房形狀的彈性結構,講求可生物降解,例如:法國 Healshape 公司採用水凝膠;以色列 CollPlant 公司從菸葉中萃取膠原蛋白;[2] 而澳洲 Metro North Health 和昆士蘭科技大學,則都偏好製做可吸收縫線的聚己內酯。[3-5] 無論是什麼材質,目的都是建構讓組織順著長成後,能被身體吸收的模架(scaffolds)。法國 Lattice Medical 公司把造型設計得像個網面空心罩杯,方便盛裝填充物;[2]澳洲的 TRI 和 Metro North Health 以及法國的 Healshape 等團隊,則把它印成網格層疊的實心半球,有助身體組織攀附。[1-3] 模架做好之後,就可以開刀將它放進胸部,再放置或注入填充物,例如:帶血管的脂肪組織或自體脂肪幹細胞等。[1, 2] 相較於傳統的自體脂肪移植,模架能夠防止脂肪再吸收,免得好不容易做好的新乳房又消下去。[3]

乳房重建解說動畫:從3D列印模架植入,到自體脂肪填充的過程。來源:ABC News on YouTube

2016 年《科學報告》期刊上,有個動物實驗的照片和圖說,把上述的程序介紹得一目瞭然。當時研究團隊抓了兩隻母的迷你豬,來頂替女性人類。想看看在牠們身上,建立人工乳房的效果。[6]

  

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a. 從乳房模架的局部放大圖,可見網狀結構盤根錯節,但中間留有孔洞。[6]

b. 從迷你豬的腹部抽脂。[6]

(c. 和 d. 展示該結構有無灌入填充物的差別,[6] 但在實際手術中,應該是發生於病患體內,不可能看得到。)

e. 正在將迷你豬的自體脂肪,灌進早已植入牠體內的模架。[6]

f. 研究團隊自認傷口縫合後,照片中的成品像個相當自然的乳房。[6]

圖/參考資料6,Figure 2(CC BY)

手術完成 24 週後,研究團隊又把該模架拔出來觀察。[6] 由於畫面更加血腥,這裡便不再分享了。當然若是在人體裡的可生物降解模架,植入後是不用取出來檢查的。依照使用的技術不同,快則 6 到 9 個月,慢則 1.5 至 2 年,理論上模架結構便會完全消失,體內徒存新長出來的組織。[2, 3]

法國 Healshape 公司用緊湊激昂的配樂,襯托 3D 列印乳房重建技術的介紹影片。來源:Healshape on YouTube

3D 列印乳房重建的發展進度

2016 年的時候,就已經有科學家嘗試植入模架,引導乳房組織重生。不過,當時的材質無法生物降解,而且成功率僅五分之一。現在這種可以被身體吸收的模架,算是重大進展,雖然還不清楚患者實際的感受如何。[2] 從媒體報導和政府發佈的新聞稿來看,不少相關研究計劃都在 2022 年 7 月,剛進入人體試驗階段。[2-4] 澳洲 Metro North Health 的團隊,號稱全球第一個完成此手術,但目前也只有 1 名受試者。假使一切順利,他們期望未來能招募 15 至 20 名女性,參與正式的第一期臨床試驗。[3]

  

參考資料

  1. Advancing Breast Tissue Engineering into Clinical Practice Utilising 3-Dimensional Scanning And Bioprinting Techniques (Translational Research Institute, accessed on 04 AUG 2022)
  2. Goodbye silicone? A new era of breast reconstruction is on the horizon (The Guardian, 03 JUL 2022)
  3. World-first breast implant trial in Australia aims to provide safer alternative to silicone (ABC News, 04 AUG 2022)
  4. Metro North Health delivers world-first breast scaffold surgery (Queensland Government, 04 AUG 2022)
  5. Cometta S, Bock N, Suresh S, et al. (2021) ‘Antibacterial Albumin-Tannic Acid Coatings for Scaffold-Guided Breast Reconstruction’. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 9, 638577.
  6. Chhaya, M., Balmayor, E., Hutmacher, D. et al. (2016) ‘Transformation of Breast Reconstruction via Additive Biomanufacturing’. Scientific Reports, 6, 28030.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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神啊!請給我一台「聽得見」的 3D 列印機!——找回聽力的 3D 列印應用
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2022/02/16 ・2370字 ・閱讀時間約 4 分鐘

  • 文/蔡宜欣|雅文基金會聽語科學研究中心

從「我的眼鏡是依照我的臉型 3D 列印的」的流行話題到「3D 列印房子熱潮席捲全球,讓大家都買得起房」的居住議題,不難發現 3D 列印(3D Printing)技術不再只侷限於玩具模型,而是能應用在任何可以想像得到的地方。現在甚至還能重新建構聽力組織器官,幫助聽力受損者重拾聽力。

3D 列印不需開模就可印出設計圖。圖/Pexels

從二維走向三維的印刷技術

在 3D 列印出現以前,工業生產往往需要開發模具才能進行製造,這對於時常推陳出新的產業而言,耗費了許多時間與生產成本。1980 年代,以快速原型(Rapid Prototyping)為概念的機器被發明, 而 3D 列印便是其中一種技術,能快速製造產品。

3D 列印技術又稱為積層製造(Additive Manufacturing),生產過程先於電腦中描繪和設計物品的 3D 樣貌,再劃分成無數個 2D 平面,最後印製每層 2D 平面,慢慢堆疊累積後完成物品。常見的 3D 列印方法大致有三種:表面常有一層層堆疊紋理的熱融沉積成型(Fused Deposition Modeling, FDM)、成品表面呈現霧化、細緻磨砂質感,較少堆積紋理的選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering, SLS),以及光固化成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA),其成品表面光滑、精細,但製作成本相對較高 [1-4]。3D 列印集結了節省人力、製作時間、客製化等優點於一身,因此也被運用於需要依據聽損者耳型個別化打造的助聽器上。

量身訂製耳模,跟悶塞感說掰掰

常見的助聽器可以分為耳掛型助聽器、耳內型、耳道型助聽器等。耳掛型助聽器的組成首先需要一塊貼合耳道的耳模(earmold),幫助助聽器固定在耳朵上,聲音處理裝置會將接收到的聲音進行處理,並通過一根小管,將聲音傳送到聽損者的耳中;耳內型的助聽器則是直接將聲音處理裝置放在一個貼合耳道的機殼中。不論是耳模或機殼,若與耳道不夠貼合,就容易出現尖銳刺耳的回饋音,也容易鬆脫掉落 [5-8]

由於每個人的耳型不同,上述提到幾種常見助聽器的耳模和機殼,皆需依每位聽損者量身訂做。

一般傳統的熔模鑄造(Investment casting)方法,是將黏性大的材料(如 AB 黏土)擠入耳中,等待固化後取出,也就是耳樣(下圖左);再透過翻模技術製作耳樣熔模,並於完成後,將矽膠或壓克力等液態材料倒入用耳樣熔模,等待固化後才能完成耳模(下圖右)。而機殼則是在內部固化前會將材料倒出,僅留下外殼,最後再將電子組件放入其中[8]

近幾年出現 3D 列印耳模的方法,只要透過雷射掃描耳朵或耳樣的方式,取得耳型的數據資料,並透過電腦確認細節或電子組件擺放的位置,即可印製。由於助聽器需要長時間配戴,因此 3D 列印方式是採取表面相對光滑、配戴舒適感較高的 SLA 或 SLS。

相較於熔模鑄造,3D 列印取代傳統翻模製程,減少造成的誤差;此外,3D 列印方式不僅耗費較少的人力成本和製作時間,甚至可以依據自己喜歡的顏色、圖案進行外觀客製化。預先從電腦中確認成品的樣貌後再製作,也能使成品更為精準,減少手工製作的誤差。再者,數據化的資料還可以存放在電腦中,便於日後再製[8-15]

重建聽小骨,讓聲音傳遞不斷線

此外,有一種類型的聽損者是由於外耳或中耳構造受傷、缺陷,造成聲音受阻,無法正常傳遞至耳中,這類型聽損者有一部分無法透過助聽器改善聽力,甚至需要進行耳部手術。

在南非,有專家針對這樣的聽損者,研發以生物相容性材料製作的中耳聽小骨,透過 3D 列印,順利移植到患者身上,幫助他們重拾聽力。3D 列印技術不僅能確保聽小骨尺寸吻合患者耳形,增加重建手術的成功率,也減少了傳統手術花費的時間與風險[16-18]

從客製化製作助聽器耳模、機殼到聽小骨義肢,3D 列印幫助聽損者們更快速找回聽力。或許 3D 列印技術不會完全取代現有的生產和製造方法,但無疑為我們創造了新的可能與選擇。期望未來能發展更多新的醫療技術,讓所有聽損者都能聽見世界的聲音!

參考文獻

  1. 【3D列印知識】新手入門:五種常見3D列印技術比較及原理​
  2. 3D Printing Technology Comparison: FDM vs. SLA vs. SLS
  3. 3D Printed Glasses: Trends in the eyewear industry in 2021
  4. Formlabs
  5. Hearing aid types and styles
  6. 助聽器是尊貴的象徵?從聲學椅到聲學拐杖,為了聽清楚的怪招式還真多
  7. 注意!原來「耳模」這麼重要
  8. Harvey Dillon(2019). 助听器:第二版(胡向阳)。北京:华夏出版社(原著於2012出版)
  9. Chung, K. (2004). Challenges and recent developments in hearing aids: Part II. Feedback and occlusion effect reduction strategies, laser shell manufacturing processes, and other signal processing technologies. Trends in Amplification8(4), 125-164.
  10. 3D列印技術在醫療輔具的應用與挑戰
  11. How 3D Printed Hearing Aids Silently Took Over The World
  12. How Personalization Has Changed the Hearing Aid Industry for the Better
  13. 3D printing technology for improved hearing
  14. Morear
  15. 助聽器展現酷炫動漫風 3D列印多彩耳模讓聽損兒自由配
  16. 3D Medical Printing Can Help Correct Hearing Loss
  17. A Life Changing Procedure for Those with Conductive Hearing Loss
  18. University of Pretoria prof performs first 3D printed ear bone transplant
雅文兒童聽語文教基金會_96
38 篇文章 ・ 198 位粉絲
雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。

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3D 列印比你想得更好用!──HOW TO 簡單認識 3D 列印技術
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/05/27 ・772字 ・閱讀時間約 1 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

本文由 民視 科學再發現 委託,泛科學企劃執行。

y 編、S 編、U 編一行人趁著假期到海邊出遊,結果卻發現可憐的寄居蟹沒有家惹 QQ

到底有沒有什麼方法能夠救救無家可居的牠呢?

*喜歡圖又喜歡文的你,有福啦!《請支援編輯》系列透過簡單的漫畫,帶你了解有趣的科學知識,也帶你一窺泛科學編輯部的日常 ^o^

延伸閱讀

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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