嗨创新

立足工业设计,放眼创新发展。工业设计最新定义已上升到大系统思维的高度,传统工业设计时代终结。然而从理论愿景到实践应用并不容易,结合多年从业经历和跨界阅读,在未来我尝试建立一套新的实践方法论,并将其称之为“大工业设计”。

人性关怀的横纵向发展


       数字化制造时代与设计师终极梦想系列文章之第二篇。 
       3D打印技术的成熟和普及的过程将完全改变传统的制造业现状,最先受到影响的便会是生活物件和电子设备属性较弱的产品类别制造格局变得去中心化,不再被掌控在一些大财团企业手中。对于非产品研发从业人员,只要你有那份心意,自己学习或者请设计师、工程师朋友帮忙就可以亲自为身边的某个人设计并制造一款独一无二的产品。可以想象到那时候,工业设计中的人文关怀价值将在生活中方方面面的细节中得到体现。这系列文字的第二章以目前在产品设计行业冷门、且受忽视(出现如此局面跟教育、产业经济、商业利益导向等因素均有关系)的假肢和医疗康复辅助产品为例,切合身边的生活点滴来展望3D打印技术如何拓宽关怀的领域、深化关怀的细腻以及降低实现这些量身定制级别的关怀成本。 

       我想大多数人最早关注到假肢都是受一些影视作品中因身体有所残缺而充满视觉吸引力的人物角色的影响,这也正是创造这些人物角色的作家、编剧的增强吸引力的艺术表现手段之一。当我们看到身边使用假肢的人群时,更多的却是既可怜又害怕的复杂心理,完全没有戏剧作品里的那种情感,为何?一是因为他们肯定没有作品里面的人物特色魅力;二是他们使用的假肢大多是简易而丑陋的,跟被设计的戏剧道具完全没法比。一个本来已有身体残缺的人,还用着舒适度差、外观粗糙简陋的假肢,如何让他们这个人群能自信、从容地与他人交流?而3D打印技术的到来将逐步改变这一切。 
       我以目前的工业产品设计和制造体系来剖析为何那些普通人使用、批量化生产的功能性假肢产品既丑又难用。 
       先谈材料方面。从图一可以得知目前普通残障人士购买能力担负得起的功能性假肢材料通常有金属、陶瓷、面料和皮革等,金属和陶瓷主要用来制造支撑结构和插接部分,面料和皮革主要用来制造包裹和绑带部分。使用金属和陶瓷,而不使用塑料,主要考虑因素是工艺成本,金属和陶瓷不需要开钢模,这直接影响到最终的售价,但是带来的两个最大问题就是笨重和外观简陋。现在市面开始有售卖模拟皮肤设计的假肢硅胶套来弥补外观上的问题,但是由于是简单的包覆,影响功能的灵活性,视觉感官肯定也不会自然(可以想象一个人伸出一只硅胶假手跟你握手的情景),而且保洁工作也是件很麻烦的事情,个人体形尺寸定制和细腻逼真的程度直接导致价格的高低,这种藏匿的办法不是根本解决之道。  


▲ 普通功能性假肢通常由金属、陶瓷、面料和皮革制成, Photo © Technisches Museum Wien
       再谈舒适性方面。我们设计师在设计与人体紧密相关的生活用品之前,首先要确定用户群体,再根据人机工程学的相关数据资料来确定产品的主要功能尺寸。而人机工程学的人体数据资料如何得来的呢?做数据采集的工作人员是不可能去测量记录地球上每一个人的身体数据的,他们以地域为大分区,然后分年龄段各自选取一定数量的被测量人,最后根据统计法得出最终的参考数据。如果你有接触人机工程学的数据资料,会发现这些参考数据还只是以5%、50%、95%群体百分比来划分数据的。比如其中给出的中年男性坐高数据在运用时选用95百分位的数值,那意味着最终的产品有5%的人是不适用的,而这其中的原因就是现有的批量化制造体系无法顾及每一个人的特殊尺寸,否则最终的目标售价就无法达到,除非这5%的人愿意付出更高的价格来支撑整个研发、生产体系为之付出的劳动,这就是所谓的定制化产品为何要卖那么贵。回到假肢产品,人机尺寸数据诉求就变得更加复杂,因为前面所说的都是完整的人体测量数据,而细部的关节以及每个残疾人士四肢残余部分组织结构都是差异极大的,完全没法套用人机尺寸数据。那些金属、陶瓷制成的插接部分为了容易生产,便粗糙地把这些个体差异极大的有机组织当作表面顺滑的近似球状形体,最终虽然轻松支付购买了假肢的残疾人士在使用过程中除了忍受丑陋的外形,还要饱受插接部分各种酸痛感,没过多久就把这些产品扔在了一边。  
       这就是我们这些正常的人类为残疾同胞所付出的关怀,作为设计师我自己也挺惭愧。我几乎没听说国内有设计师在从事假肢行业,当然这不能单方面怪我这个职业群体,在整理本章文字的同时,我特意通过网络搜索了解了一下目前国内假肢行业情况(最详细的一篇网文是 http://www.chinadp.net.cn/datasearch_/journal/springbreeze/2014-05/08-13160.html,看完心里挺难受的,无论是需要假肢的残疾人士还是制造假肢的企业都挺不容易的),在社会资源投入和公众关注都较少的时候,即使设计师积极参与,但是相关的企业未必会根据设计师专业细腻的产品设计态度去改善已有的产品,技术能力、生产条件、运营成本等都是一时改变不了的尴尬现状,插接部分的腔体舒适度做不好,整个假肢产品其他部分就是一种资源浪费。这两年陆续有以奥托博克产品为标杆的设计精美的功能性假肢的产品上市,但是最终的好几万的售价令普通消费者望而止步。图二是一款第一次世界大战期间的假肢手臂,我想当时普通士兵是无法享用那个时代如此精美的产品的。 


▲ 一战期间的一款精美手臂假肢, Photo © Technisches Museum Wien  

       3D打印制造技术可以逐步改善以上所说的局面,我们每个人都可以用平价的定制化服务来关怀需要假肢的残疾同胞,这种关怀甚至可以延伸到我们身边的残疾动物。首先通过MRI(magnetic resonance imaging,核磁共振成像)获取需要插接假肢的残肢表面形体数据,设计和研发人员根据这个数据在三维设计软件里构建最终所需的关键插接部分设计模型,然后与根据外观部分(用户自己可以提出很多定制需求)整合后的设计模型就可以导入3D打印机器中进行产品打印。这种简单干净的定制化产品服务是目前的批量化制造体系所无法想象的,对于四肢尺寸大小的假肢,因为后者动辄需要好几十甚至上百万的模具硬成本,以及牵扯研发设计、生产管理、供应商管理等多方面的人力和时间成本,这让我们设计师群体独立去喊关怀的口号是难以动员和实现的,更别说在这基础上进行个人定制了。
       可能纯粹四肢弥补性假肢还不够体现3D打印定制化产品的优越性和美好未来,那么再举Stylepark中列出的一款产品继续阐述一下。早在2011年,集建筑设计师、产品设计师和MIT(麻省理工学院)研究员于一身的Neri Oxman运用3D打印技术设计并实现了一款用于缓解腕管综合征(carpal tunnel syndrome,由于手腕部分神经损伤,患者会出现手掌麻木、肌肉萎缩、肌无力等症状)症状的手套产品——Carpal Skin,这款手套的软硬部分、厚薄部分都是根据不同患者的个人需求来定制的,Neri Oxman最终以借鉴生物组织的美感将这些功能诉求整合在一起。不光是外用产品,体内植入性产品也在运用3D打印技术在不断尝试和研究,比如牙科、替代严重骨质疏松骨骼(原材料有硅、锌、钙和磷,替代品甚至可以生长)所需的人造组织,这些无形都拉进了研发设计人员与医疗人员、患者的交流,类比到其他产品领域,这正是目前大多研发制造企业所缺乏的产品精神。 


 
▲ Carpal Skin

       看过电影《明日边缘》的朋友应该还记得里面士兵穿的加强型外骨骼装备,这类产品可以说是假肢产品的功能延伸,对于用于战斗属性(目前美国军队确实在研发)我们不愿意支持,也先不谈让穿上的士兵个人能力瞬间变强的科幻级功能,这类外骨骼医疗产品已经投入使用,为何又跟3D打印扯上关系呢?目前医疗保健方面,这类产品主要用于辅助治疗和康复患有脊柱疾病、肌肉萎缩、多部位肌肉硬化的儿童,由于儿童不断成长,身体各部分不断变化,因此每个儿童在不同时期对外骨骼产品的尺寸、舒适度等方面都有不同的诉求,3D打印技术可以在不增加成本基础上轻松根据跟踪测量数据来量身定制每一个患儿所需要的产品架构部件。而接近影视效果的外骨骼产品日本一家企业Cyberdine已经在不断研发,有些功能原型机已经投入测试级使用。 
 

 ▲ 电影《明日边缘》中士兵使用的强化外骨骼装备 


 


 ▲ 日本Cyberdine企业研发的现实版强化外骨骼 HAL 5

       说到辅助支撑性产品,中国历史悠久的应该算拐杖了,《山海经》载:“夸父弃杖为林。”可见手杖的使用已有2000多年历史。即使对于跟制造业从未打交道的朋友到那时也许也会心血来潮亲自给尚健在的祖母、甚至曾祖母设计并打印制造一根比佘太君所持更个性拉风的拐杖,虽然要花时间学习一下设计软件,总比要成为一个雕刻技术精湛的工匠花时间要容易吧?但这事在目前想都别想,光是找模型厂给你用ABS做一根图片中龙头拐杖大小的圆棒棒都要好几千块,更别说那些雕龙刻凤的外观细节了。


 

       最后从我现在从事的智能马桶产品领域讲一下最能直接体现3D打印技术魅力的一个产品部件的设计——马桶座圈,由于座圈中间有镂空的部分,要追求极致的舒适坐感肯定是无法实现的,目前的行业现状是座圈面设计杂乱无章,我们公司产品的座圈也只能是在设计阶段尽量让内部同事多体验、多提意见,最终根据结构需要取权衡之后的曲面、尺寸,但是倘若运用成熟的3D打印技术,我们可以低成本地根据每个客户家庭成员臀部数据来量身定制每一个人的座圈部件,当然为配合这一点,我们必须在一次容纳座圈部件数量或快速更换、清洁、存放上要做好设计考量,如此一来便可以最大提升每个家庭成员的坐感舒适度。
       我建议看完本章文字的朋友,无论是设计师与否,都可以抽空联想思考我们社会中还有哪些类似假肢行业冷门、缺乏设计关注和资源关注的产品行业等待3D打印技术的改善,还有哪些已经有很多资源投入但是积重难返的产品行业需要3D打印技术的改革。当越来越多的人在关注和促进3D打印技术的成熟和普及时,我们社会的产品服务才能自愿做到真正尊重每一个人的人性化。 


特别鸣谢:Stylepark
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数字化制造时代与设计师终极梦想 ——序章:打印出个黎明


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