2013年10月09日08:18
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3D打印机的普及为研究机构拥有的尖端技术与设计的结合提供了绝佳条件。这一点在照片中3指电动义手的开发事例中得到了充分印证。
该义手是奈良尖端科学技术大学院大学、日本国立障碍者康复中心和庆应义塾大学山中设计研究室合作开发的样机。对于这项研究成果，身为设计师的庆应义塾大学环境信息学部客座教授山中俊治介绍说：“这种开发方式必须借助3D打印机才能实现。而且是必须使用3D打印机才能实现的造型。”
贴合手臂的弹性
义手大致包括装饰义手与功能义手两种类型。装饰义手外形酷似真实的人手，基本不具备工具的作用。而功能义手种类繁多，不仅每一种都需要长期训练，而且大多数看上去十分笨重。除此之外，还存在拆除困难、重量沉，以及最为关键的价格昂贵等诸多需要解决的问题。
为此，国立障碍者康复中心运动功能系障碍研究部神经肌肉功能障碍研究室长河岛则夫等人提出的建议是：开发满足基本功能需求的轻巧义手。这种义手只使用1个马达。能够利用3指相对的构造，完成最简单的“抓、放”动作。
这只义手的功能是固定希望操作的对象物体，协助健全手的行动。庆应义塾大学研究生院政策与媒体研究科阪本真认为，仅仅凭借这一项功能，“前臂截肢者能够独立完成的操作的范围就将得到飞跃式扩大”。
山中设计研究室接到的委托，是对当时还相当笨重的样机进行改造，让外观看上去精美。具体来说，就是设计连接手部单元与前臂的框架部分。山中客座教授与阪本等人以“大多数用户可轻松掌控的生活中的新手”为理念，进行了框架的设计。
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在开发阶段，3D打印机最为活跃的时候，是确定框架基本骨架之后。为了创造出与前臂贴合的框架，3D打印机成为了反复进行实验、验证必不可少的工具。
山中客座教授说：“要想让手与框架固定地舒适，弹性应该多大才好？对于这样感性的指标，在事前无法进行模拟。必须试制进行实验。”在这种“边做边想”的开发流程中，“只要想到，马上就能输出试制品”的3D打印机发挥出了本领。
除此之外，使用3D打印机进行制作的，还包括3D扫描实验对象的前臂并输出的模具，以及制作测量前臂扭曲的工具等。协助开发顺利开展的夹具也实现了即需即做。
替代定制的流通形态
通过反复实验设计而成的义手与手部单元相加，重量仅为300克。与过去的义手相比，实现了大幅的轻量化。义手可以灵活地完成自然的动作，制造成本也仅为几万日元左右。其价格有望让众多生活不便的人士都可以负担得起。
而最值得一提的，是义手的通用性。过去的义手全部为定制。需要为使用者取模，按照模具一一制作。由于这一过程属于医疗行为，因此义手并不是谁都可以销售，在需要时无法立即买到。
而利用3D打印机的尼龙材料具备的弹性，这种义手适合多数人的手臂。山中客座教授称：“只要库存预备一定数量，在需要时即可立即买到，轻松投入使用。”在未来，这有可能会颠覆义手和义足的流通形态。
提到3D打印机，人们的脑海中往往会浮现出定制产品的印象，但是，只要数量在一定限度，3D打印机也能够在现成产品的开发中大显身手。以需要的程度，为需要的人，提供需要的技术。这恐怕将是3D打印机为社会带来的一大恩惠。（作者：下川一哉、丸尾弘志、三木Izumi、广川淳哉、笹田克彦，日经技术在线！供稿）
