2013年10月09日08:18
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3D打印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証。
該義手是奈良尖端科學技術大學院大學、日本國立障礙者康復中心和慶應義塾大學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信息學部客座教授山中俊治介紹說：“這種開發方式必須借助3D打印機才能實現。而且是必須使用3D打印機才能實現的造型。”
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系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。這種義手隻使用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。
這隻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。慶應義塾大學研究生院政策與媒體研究科阪本真認為，僅僅憑借這一項功能，“前臂截肢者能夠獨立完成的操作的范圍就將得到飛躍式擴大”。
山中設計研究室接到的委托，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。
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在開發階段，3D打印機最為活躍的時候，是確定框架基本骨架之后。為了創造出與前臂貼合的框架，3D打印機成為了反復進行實驗、驗証必不可少的工具。
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。必須試制進行實驗。”在這種“邊做邊想”的開發流程中，“隻要想到，馬上就能輸出試制品”的3D打印機發揮出了本領。
除此之外，使用3D打印機進行制作的，還包括3D掃描實驗對象的前臂並輸出的模具，以及制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。
替代定制的流通形態
通過反復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，制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。過去的義手全部為定制。需要為使用者取模，按照模具一一制作。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打印機的尼龍材料具備的彈性，這種義手適合多數人的手臂。山中客座教授稱：“隻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。”在未來，這有可能會顛覆義手和義足的流通形態。
提到3D打印機，人們的腦海中往往會浮現出定制產品的印象，但是，隻要數量在一定限度，3D打印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打印機為社會帶來的一大恩惠。（作者：下川一哉、丸尾弘志、三木Izumi、廣川淳哉、?田克彥，日經技術在線！供稿）
