这个技术不太冷

标签:3D打印

访客:35187  发表于:2015-06-18 09:09:42

【导读】3D打印技术在增加残障人士福祉、改善他们的生活品质上,有着巨大的潜力。

这个技术不太冷

      西班牙马德里的普拉多美术馆正在用3D打印技术干着一件特别暖心的事情。全世界欣赏油画的禁忌就是“拿手去摸”,而普拉多美术馆挑选了一些具有鲜明特征的画,用3D打印技术复制原画,让盲人“看见”这些画。用3D打印一幅大型油画的价格不菲,每张打印的成本接近7000美元,画展却完全免费开放。
      人类艺术史的杰作一向都与盲人和视障人群绝缘,而现在他们的手指反复在油画上来回摩挲,虽然只是一些复制品,但第一次满足了他们对艺术品的孜孜追求。来自马德里的费尔南德斯先天失明,这是她生平第一次走进普拉多博物馆。此时另一名参观者,正在通过触摸感觉3D打印的西班牙画家胡安·范·德·哈曼的名作《静物:洋蓟、鲜花和玻璃容器》。费尔南德斯用双手“阅读”西班牙文艺复兴时期的天才画家迭戈·委拉兹开斯的杰作时,赢得了她的啧啧称赞。“我能感受到皮肤和短胡茬的纹理,甚至能触摸到男人嘴边惊讶的神情。在学校,我们学过西班牙所有的伟大画家,但只有现在,我才开始了解到他们独特的伟大之处。”
      盲人摸画
     普拉多博物馆被认为是世界上最伟大的博物馆之一,亦是收藏西班牙绘画作品最全面、最权威的美术馆。此前,纽约的大都会艺术博物馆、伦敦国家美术馆、巴黎卢浮宫都曾举办过针对视障人群的“触摸工作坊”,让他们触摸雕塑名作的复制品。但这次能够引入先进的3D打印技术,还特意配备盲文和语音导览器来方便人们观展却是前所未有的。这种创新的形式,由当地一家名为ONCE的公益组织牵头发起,该组织致力于为西班牙的盲人提供就业机会,也为正常人提供一种全新的体验视障人士生活的视角。
      这个展览将持续3个多月,直到2015年6月28日,博物馆举办的“触摸普拉多”世界名画展览,包括了6件代表不同风格的名家作品,其中有达·芬奇的《蒙娜丽莎》,戈雅的《阳伞》、格列柯的《手抚胸膛的贵族男人》、科雷吉欧的作品《别摸我》以及委拉斯开兹的作品《阿波罗来到火神的锻铁场》等。3D打印复制品使用的特殊印刷技术,来自西班牙Estudios Durero公司。据透露,在技术上,印刷主要用UV灯固化的化学油墨,才能制作出兼具质感与色彩的3D作品。“并非所有被断定为失明的人都是什么也看不见的。”公司的首席设计师瓦蕾斯科(Cristina Velasco)说,“有些失明的人至少会有一点儿视力。鉴于此,我们得尽最大努力复制原画的色彩。而这一点就将普通的3D      打印排除出局了,因为即便是最先进的3D打印机,也完全无法复制出一幅名画的色彩与阴影。”
为了制作这些有质感的画作,工作人员需要先获取原作的超高分辨率照片,继而花上40个小时对印刷进行处理,才能达到最适合盲人触摸的材质、纹理及大小。任何看起来微不足道的细节,都可能影响到最终对作品主题的理解。例如,画像人物的眼睛通常需要做成凹形而不是凸形,这样才能向失明的参观者提供一个通用的参考点。“在盲人的脑海里,眼睛就像一个洞。” 
       尽管对其技术的具体细节严格保密,但是瓦蕾斯科解释了打印的全过程:需先选取那些既具有重要艺术价值却又不包含过多细节的画作。“如果画作有太多的微小细节,那么要运用我们目前拥有的技术,将这些细节都传达出来是很困难的,对于接受者来说,接收的信息也过于繁多。同时,画作的大小也必须合适,每幅画作的宽度不能超过1.2米。“你能想象试图用触觉感受毕加索的鸿篇巨制《格尔尼卡》吗?”在这个过程中,有些画作略有缩减,因为篇幅太大,如果原样复制,别人也够不着,那就失去了意义。
      工作组中失明及部分失明的成员亲自参与测试,确定对于盲人的触感来说,哪些细节需要重点提供参考点。普拉多博物馆的馆长也亲自与工作人员一起研究,在普拉多浩繁的收藏里,哪些画作最适合3D打印。接着,就是将一种合成物添加到事先标记好的区域中,使其具备外部纹理和立体感。“这类似于在面包中添加酵母使其膨胀。”最后,真正的图像在进行化学处理后,依照轮廓用特殊的材料打印出来。
      虽然开展不久,但此次特展在欧洲引起了广泛关注。普拉多的策展人苏伊士昆(Fernando Suescun)认为,“如欧洲许多其他博物馆一样,普拉多博物馆近年来也努力通过投资外展项目或在其古老的美术馆内安装轮椅专用滑道等方法,来提升博物馆收藏的参观率。然而直至现在,盲人或部分失明的人们仍无法享用博物馆庞大的收藏。既然现在我们拥有了这些技术,那么我们就有责任和义务将教育、艺术和现代科技手段相结合,把数字图像转换为可触及的形象,向失明和视障的人们提供一个机会和我们一起来共享这部分的文化,这些才是我们应该做的事情。”
      “你是我的眼”
       除了欣赏油画,3D打印技术也正在帮助视觉障碍人群重新探索和认知世界。来自美国太空望远镜科学研究所的两位科学家克里斯蒂安(Carol Christian)和诺塔(Antonella Nota)正在进行的研究工作,就是帮助盲人看到太空的美丽景色。外太空是什么样的?如果不是用眼睛去看,它们摸起来会是什么感觉?他们将哈勃太空望远镜捕捉到的宇宙照片,转化为3D模型, 然后将这些宇宙星系图,以3D打印的方式让视觉障碍的人去触摸,有点类似于盲文阅读。
       想用3D 打印模型准确地表现天体的形状和纹理,并不是一件简单的工作,因为宇宙的结构被他们比喻为“包含所有细节并布满晶体的洞穴”。他们用了Makerbot Replicator 2 桌面级的3D打印机,并且专门开发了辅助软件用以处理3D打印时细微的角度变化。很多人第一次可以对宇宙真实的模样开展想象,他们触摸到了星云、光、气体和星球,已经有超过100位视觉障碍人士进行了亲身体验。两位科学家还正与美国盲人基金会以及美国航空航天局合作,完善设计过程,让未来的宇宙也尽情展现在盲人的世界中。他们的目标是公开这些3D化的空间照片文件,让所有人都可以在3D打印哈勃望远镜图像上,用指尖去触摸浩淼的宇宙。
    而韩国的一家小型公司3D TEK也让3D打印技术更加富有温情,它们利用3D打印技术帮助有视觉障碍的学生,留住他们对同学的记忆。首尔国立盲人学校今年的毕业生收到了一份特殊的毕业纪念册,3D TEK公司将8名毕业生的半身模型打印出来,并用盲文刻在雕像的底部,“大多数盲人学生没有毕业纪念册,因为他们看不见,现在无论何时摸到这些雕像,都能回想起同学们的笑脸。”
      因为可以将平面图案转化成立体模型,3D打印技术的诞生和发展还在切实改善着视障人士的生活质量。传统的GPS能协助我们到达某个方位,但要进入其中,尤其是复杂地形的建筑物内部,就成为了难题,而这恰恰是视觉障碍人群所需要的。身处陌生的公共环境中,他们就会感到不安,若是摸不清方向则更加焦虑。基于3D打印和3D触摸模型技术,由触屏图像公司Touch Graphics和美国水牛城大学包容性环境设计中心(IDeA)共同开发,已经能够解决这个问题。
      美国帕金斯盲校已经开始使用这种全新的3D导航设备,当系统上的导电涂料感应到用户的手指压力时,就会通过金属丝传递信号到基座上的感应仪。互动过程中,语音功能会提示建筑名称并提供导航,如果长按某个图形地点,还会得到更详细的信息。美国费城的欧文布鲁斯盲人学校还配有一款升级版的设备,盲人学校的平面图原始模型被改成线条凸起、纹理明晰的构造。考虑到视觉障碍者的使用需求,所有的地图都过滤了多余的信息数据,只显示关键的导航指引信息,确保用户能够直观明了地获得指引。此外,导航仪还充分发挥了听觉在导航里的价值,包含的“声效功能”让用户在实景环境中有更清晰的情境感,比如,在即将到达喷泉时可以听到喷泉的声音。设计师们表示:“在平板电脑和3D打印的发展背景下,通过触控来操作各种模型、方向盘和设备会成为新的趋势。”
      日本在3D打印技术应用于视觉障碍者的学习认知上,也已经居于世界领先地位。日本埼玉县“塙保己一学园”在雅虎日本的技术支持下,开设了全新设备体验课,让盲童通过声音从数据库中搜索动物等数据,然后3D打印成手掌大小的树脂立体模型。该装置目前的数据库里共有约10万条数据。当孩子们亲手触摸了大象、东京电视塔、变形金刚等物体的特征和构造后,大呼“太厉害了”、“和真的一样”。校长荒井宏昌表示:“这套设备能让盲童在学习过程中触摸到更多物体,具有划时代意义。”
     未来的多种可能
    3D打印技术也让肢残群体拥有更加健康、高品质的人生。每年世界上就有不计其数的儿童因为出生缺陷、疾病或车祸等其他原因,而不得不进行截肢手术。目前的义肢价格在几千到几万美元,让大多数家庭的孩子无力负担。幸运的是,由3D打印而成的仿生手臂,为他们的生活带来了巨大改变。在2015年的米兰设计周上,德国产品设计师季思乐(Johanna Gieseler)用3D打印技术生产的经济实用的儿童义肢得到广泛关注,无需经过复杂的运算,根据统计公司得出的不同年龄段孩子的身体数据,就能从外观、结构、功能等不同方面,适应每个孩子的个性化需求。他们可以用打印出的义肢骑自行车、拿勺子进餐,还可以进行日常书写。
    现在的3D打印技术让肢残者第一次拥有真正适合自己的辅助性物品。德国柏林的用户克劳特豪森已经开始使用3D打印机,研发和制造方便携带的无障碍轮椅台阶。“我出门的时候,经常被最后的台阶困住,要让周围的人帮助我越过街上的那几格障碍,即便像我这样坐在电动轮椅里,也感到无比困难。”而现在打印出的无障碍台阶,只需要花费26小时就能打印完成,成本为50欧元。尽管这还是一个雏形,但在Facebook和其他社交平台上,他的创意已经获得了积极的反馈。
     更多的辅助肢残人士的用品正在开发过程中,其中包括了个性化定制的键盘,这种键盘能够满足不同程度肢残用户的需求;诸如眼球控制设备,通过戴上特殊的眼镜,可以让眼球的移动控制机械手臂;还有轮椅减压产品,能够让坐在轮椅上的人不会因为长时间坐着而感到太过疲劳;以及定制的休息椅,能够让患有小儿麻痹症的儿童在行走感到疲劳时,以一种符合生理特征的方式坐下,缓解疲劳;甚至还有让坐在轮椅上的残疾人也能遛狗的装置,可谓无微不至。
      除了人类,3D打印还在给残疾的动物带来福利。一条名叫德比的狗在Youtube上得到广泛关注,一段3分钟的视频被500万用户大量点击观看并转发。德比出生时就只有一个萎缩的前肢,没有脚掌。但它的命运在被塔拉·安德森(Tara Anderson)收养后,就发生了美妙的改变。这位在南加州工作的3D打印系统工程师,为它专门开发了3D打印的前肢。一开始的想法是做一个轮子状的,但似乎还不能实现奔跑的愿望。安德森又与兽医一同合作,开发了一套个性化的装置。“3D打印技术最大的便捷性在于,你可以不用手工去开发模具,否则我可能需要反复做上5次到10次。只要在计算机里,我就能重新调整义肢的高度,进行细微而精确的修改,直到实现最满意的效果。”现在的德比可以用最自然的方式恢复行走并奔跑自如,有时候的它可以一口气欢快地跑上好几公里。
     未来肢残人士按下电脑打印按钮,就可以轻松地获得想要的产品。他们先根据自己的需求进行调整,然后把需要的东西放入购物车,由专业的公司提供最后的打印服务。不过现在这些特殊设备因为需求量较小,价格不太有竞争力。“现在残疾人需要的辅助设备,无论是轮椅、扶手还是其他设备,都缺少美学价值或实用价值。3D打印在这方面有着巨大的潜能,给这些设备带来革命性的改变。”
     在以色列举行的TIKUN OLAM大赛上,来自阿根廷、智利、德国、爱尔兰、墨西哥、美国等世界各地的150多名开发人员,为这个世界数亿的残疾人士比拼创意。TIKUN OLAM在希伯来语里的意思是“让世界变得更美好”。不管是行走辅助设备、乐器、照相机甚至食品、饮料,需要做的就是用技术帮助它们升级。
       这次大赛上涌现的杰出案例,包括给残疾儿童个性化定制打印的服装,给有呼吸障碍的儿童而设计的3D打印硅胶辅助器官,以及能够适合肢残人士驾驶的汽车操控设备,还有装有感应器的3D打印玩具、能够3D打印的学习辅助设备等等。“创新是以色列的特长,大赛的目的是让以色列成为品质生活的世界领导者。”组委会这样表示。或许,这也是长期被忽视的群体对3D打印技术的最大渴望。
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本文系IT经理世界/经理+原创,作者:陈婧,转载请注明出处和作者名

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