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3D列印怎麼印出柔軟的衣服?靜電紡絲法讓自己印衣服成為可能

李柏昱
・2015/12/02 ・1349字 ・閱讀時間約 2 分鐘

3D 列印無疑是革命性的新技術,但在服裝設計領域中卻遭遇了諸多困難。由於 3D 列印多使用塑膠等原料,列印出的服裝總是給人呆板生硬的感覺,堅硬的質地更讓 3D 列印製作出的服裝與「舒適」兩個字天差地遠。不過就在 2015 年 5 月,號稱首台 3D 織品列印機在募資網站 Kickstarter 上開始了募資活動,這項名為 Electroloom 的企劃,可能是3D列印在服裝製作過程中的重要里程碑。

築夢踏實,從糨糊纖維到柔軟衣物

從 2013 年開始,研發團隊花了超過一年的時間,構思如何使用 3D 列印技術印出不織布材質的衣物,並在研究生物醫學工程(Biomedical Engineering)中的心血管組織工程後獲得靈感。最初的成果只是一堆纏在金屬筷上如糨糊般的纖維,2014年7月,他們開發出第一個原型機,並製造出第一件布料。經過一年半札實的推進與調整,最終終於誕生了這個能夠數位設計、列印不織布布料的機器,印出的成品不再如盔甲般堅硬,而是能像傳統織品一般彎曲、折疊、在風中飄逸。發展成為全球首台3D織品列印機的原型-Electroloom。

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Electroloom號稱是全球首台3D印製衣物的列印機,讓自己印衣服成為可能。Source: flickr

靜電紡絲法不用針線,用「噴」的印出衣服

這台機器「印製」衣服的方法是將 3D 模具放置於機器中,透過稱之為電場引導型織布(Field Guided Fabrication,FGF)的技術將衣服印出來。FGF 基本上使用了靜電紡絲法(Electrospinning),對含有紡織材料分子的液體施予高壓電位,使其中帶負電位或正電位的粒子相互吸引或排斥。最終,當電壓達到一定程度時會噴射出一道液體流,落到 3D 模組表面。當液體蒸發後,剩下的便是一條條固定的布料纖維。

藉由重複這道過程,一道道含有布料纖維的液體流不斷被噴灑到 3D 模具上,最終形成一件與 3D 模組外觀相同,完整的衣服。截至目前為止,這台機器使用滌棉混紡織物(Polyester / Cotton Blend)已經印製了床單、背心、裙子以及帽子,雖然現在只能印製白色的布料,不過開發團隊已經在研發新的顏色以及新的材質。

草創階段技術,距商品化和規模化仍有距離

不過,這項技術可說還處於草創時期,距離要商品化與大量印製衣服還有很長的路要走。目前研發團隊在募資平台上希望先徵集對使用該機器有興趣的人,包含服裝設計師、服裝愛好者等等,使用他們的軟體開發套件,協助3D服裝印製技術更加完備。

人類的穿著從原古茹毛飲血時代的獸皮已經有了大幅度的進步,近幾個世紀中,服裝製造也從傳統量身訂作的手工針線紡織,演變成今日機械大量製造成衣的時代,Electroloom 則揭示了未來服裝的下一階段:自己的衣服自己印!

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所
審校:陳妤寧

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

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李柏昱
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成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。

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「數」養生活就從今天開始!談談數學教育的跨領域思維 ft. 數感實驗室賴以威老師【科科聊聊 EP.58】

PanSci_96
・2021/09/24 ・2816字 ・閱讀時間約 5 分鐘

賴以威老師近年來不餘遺力的推廣數學教育,他與數感實驗室的團隊前進校園,設計好玩好學的國小實驗課、以身作則的舉辦教師研習、還配合國中課業需求推出必修課與題本,業務早已超過數感實驗室剛成立時的規模。一路走來雖然秉持一貫的教育理念,但在教育現場實現了多少?改變了什麼?本集泛泛泛科學邀請賴以威老師談談數學教育的探究、實作與跨領域思維!

不餘遺力地推廣數學教育的賴以威老師。圖/賴以威 提供
  • 02:03 數感實驗室的數學教育

數感實驗室」一開始是賴以威老師與太太 Stacy 於 2016 年成立的粉專,主要刊登數學文章,不過後來發現都是大人在看,粉專並沒有適合小朋友的數學教育,夫妻倆便著手開發好用、好學、好玩的數學課程,從知識切入,跨領域整合數學、科學、歷史、人文、藝術等領域。

延伸閱讀:數學風箏│巨大化,正四面體風箏!在家防疫DIY【數學實驗課】國小數學實驗課 秋季視訊班

開發好玩又好學的數學課程。圖/賴以威 提供
  • 05:50 以威老師如何做到跨域整合?

以威老師表示最原始的動力當然是興趣使然,除此之外還跟他在博士班培養出來的能力有關:研究方法、定義問題、找資料、實現概念,這些能力不僅限於研究,更一路演變成他後來從事科普的技能。下關鍵字、判別可信度、延伸搜尋、產生內容…這些都需要經驗累積。「只講科學不講故事很可惜」,他認為科普內容都要帶出科學背後的意義,所有科學事件都是一個故事,可以多面向探討,自然而然的做到跨領域。

  • 11:20 108 課綱期望學生達到的素養是否太強人所難?

以威老師坦承 108 課綱講求的探究活用精神是他到研究所才掌握的能力,這樣要求國高中生似乎其困難。但是以前的教學觀念不一定要蕭規曹隨,小孩能否學會什麼都是可以討論的,「探究活用」是看待知識的態度,的確有可能在國高中階段就學會。

延伸閱讀:數感盃

  • 16:12 我們該以什麼態度看待新課綱?

如果我們把新課綱定義為培養好奇心,為了滿足好奇心,學生必須主動探究知識,而不是被動學習。好奇心就是這個時代學習的重要因素。當課堂不再是知識的唯一管道,老師不一定得擔任教學角色,當老師必須做的事變少了,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。

老師不一定得擔任教學角色,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。圖/賴以威 提供
  • 18:21 實務上有這麼理想嗎?

在數感實驗室舉辦的教師研習中,團隊遇過非常積極的老師、也遇過只習慣過去教法而否定新教法的老師,賴以威覺得這都在所難免,數感只能做更多研習,讓更多老師認同教學理念,並提供材料幫助老師無痛轉換。而家長與孩童方面,偶而也會有人反應都沒算到數學題目,對新教法不甚理解,這些都需要慢慢溝通。參與新課綱的人很多:老師、家長、學生、政府、大學、民間團體…我們都需要勾勒出共同的理想。

  • 23:55 何謂「數感」?

團隊認為數感分成「察覺關聯」與「應用數學分析決策」兩個層次。對不熟悉的人來說還是要輔以大量舉例才有機會了解,對孩童來說得花更多時間領會。所以團隊鼓勵大家來參加數感實驗室的活動,從機器人輸入輸出的參數體會函數概念、蓋紙房子學習錐體柱體與建蔽率、還有這次的四面體風箏與曲線刺繡都是數感的一種!

追蹤:數感活動

孩童正製作的四面體風箏也是數感的一種!圖/賴以威 提供
  • 28:10 人人有數感

Uber 饗食方案划算嗎?集點卡可以省多少錢?股票會賺嗎?人們平日的決策過程都是數感的表現,但是很多人卻把自己會的數學當作常識,自己不會的數學當做數學。其實,只要有算就是數學,意識到更多生活方面都可以應用數學還可以幫助我們過更好的生活。當你不排斥其他領域,就能夠處理更多知識、解決更多問題。

  • 31:57 教學理念與升學表現的平衡

一昧在教學中強調好奇心又太過理想化,尤其國中生有升學壓力必須顧及學業表現。數感團隊也在拿捏,從強調好奇心的數學課向升學的方向靠攏。像是數感的國中課程就有許多建立數學情境的素養題目:講求平均值的區間測速、二十進位的瑪雅數字、正負數計算高鐵票價,這樣同時培養了探究實作的素養也搭配學校課程幫助課業表現。

延伸閱讀:不需要測速照相機就能抓超速?區間測速原理大解析- PanSci 泛科學

  • 38:13 數感實驗室的課程設計

數感實驗室目前堆出的課程有國小與國中兩種,國小數學實驗課以引發好奇心為主,國中必修課與生活情境連結幫助課業提升。

其中九年級非選實戰題考驗著把文字轉換為數學問題的能力,是學生最缺乏也最難教的,甚至很多高中生都還再學習。從這點來看,有老師認為七年級題本也可以給高中生做。當然數感也希望盡快開發出對應完整學程的課程讓所有學生直接使用。

另外題本也可視為科普文章,大人也可以寫喔。y 編回憶起學生時代的題目才發現都沒搞懂,因為以前的教學沒有連續的思維養成,希望現在的題本可以整合以前學習的片段知識。

  • 43:12 更多關於數感的資訊

追蹤數感實驗室官網,獲取精選文章、影片、課程與活動資訊、題本、還有賴以威老師親簽書籍喔!

節目的最後,以威老師也分享疫情期間的線上課程其實比較辛苦,但有些功能如軟體模擬、分組、Jamboard、延伸閱讀等等也是實體課程做不到的。另外線上課程不限地點皆可參加,連家人都可旁聽,這些特性都必須好好把握的。


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