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手势打印:3D打印2.0版本

诗卉 @ 2014/04/22

inFORM手势打印令3D打印“可视化”、“可互动”,在3D打印刚刚蓬勃兴盛的当下,这一技术令科技界兴奋不已,Geek们和科学家们认为这可能会对3D打印产生革命性的影响。

  

手势打印:3D打印2.0版本

名为inFORM-数字化互动展示的视频中,一名男子站在一个类似由乐高积木组成的白色正方形“针幕”前,通过手势变化“针幕”形状

      【财新网·Enjoy】最近,一个名为“inFORM - Interacting With a Dynamic Shape Display”(inFORM-数字化互动展示)的视频在YouTube上推出不超过5个月,便拥有了超过数千的点击量。在这个视频中,一名男子站在一个类似由乐高积木组成的白色正方形“针幕”(pin)前,通过手势变化“针幕”形状。通过传感装置,该男子用双手便能随意地改变“针幕”内针的位置和高低,形成连绵的波浪和不断变化的图形。他甚至在“针幕”内摆放了苹果和手机等物品,利用双手的动作让“针幕”产生运动,使手机和苹果按照规定的方式进行移动。Geek们和科学家激动不已,认为这个可互动的、能将3D效果动态呈现的装置代表了3D打印的未来。

 

  可互动的视觉化3D效果

 

  inFORM是由麻省理工大学主持研究的一个科研项目,利用Kinect 传感器、针幕、投影仪和相关的联动装置组成的3D 动态交互系统。这个系统打破了“互动化将走向虚拟不归路”的言论,“针幕”的每一根“针”都跟一个数控马达连在一起。“针幕”就是 inFORM 的输入屏幕(同时也是输出器件),只不过它实现的是一种可见可触的真实塑形功能。无论现场还是远程, inFORM 都允许用户通过控制“针幕”上针的起伏塑造动态的 3D 模型,或者通过“针幕”运动带动物体运动。其实,按照字面意思也不难理解,inFORM是一种参与成型的可视化过程。

  该“针幕”的运动形态很像“人浪”,请想象一下北京奥运开幕式上有规律的人龙起伏群体造型艺术。不仅现场的用户可以通过手势触摸或按压“针幕”进行 3D 塑形,即使在地球另一端的远程用户,也可借助 Kinect 摄像头体感操作,甚至将手横穿入感应状态下的动态造型中,操作“针幕”。当然,inFORM允许输出保留相应的数字文件。虽然目前的“针幕”太过粗糙,建造的模型效果不甚理想,但如果一旦将“针幕”大小细致到几毫米甚至几微米,那么模型的精细度和可控度将大大提高,产生不可思议的动态成效。

  “我们使用两个Kinects——一个Kinect安装在使用者那里,他可以通过两个视频屏幕看到自己模型的动态效果和其他参与者。这个Kinect可以被安装在天花板上,用来捕捉任何进入该Kinect感应区域的手势或者其他任何物品,它的数据会被实时传到inFORM的‘针幕’表面,产生3D动态效果。这些动态效果甚至可以用2D颜色在inFORM‘针幕’上加以区别。另一台kinect则被放置在inFORM装置上空,用于捕捉‘针幕’效果。这样,使用者就可以和‘针幕’进行互动,制作想要的模型效果。”麻省理工大学媒体实验室(MIT Media Lab)的Follmer教授如此解释inFORM的工作原理,他也是该项目的负责人之一。

  由于inFORM展示出来的效果实在太过神奇,简直像是在变魔术,很多在YouTube上观看此视频的人甚至怀疑这是一个玩笑。“我们可以保证这个视频是一个100%的真实演示,它没有一丝一毫的人为干涉。”Follmer强调。

 

手势打印:3D打印2.0版本

inFORM 允许用户通过控制“针幕”上针的起伏塑造动态的 3D 模型,或者通过“针幕”带动物体运动

      3D打印的2.0版本

 

  这项新兴的技术虽然处于研究阶段,它的成本和应用规模尚未得到控制和印证,但该项目成员对它在未来的实际应用充满了信心。科技界也对此兴奋不已,在3D打印刚刚蓬勃兴盛的当下,inFORM手势打印可能会对3D打印产生革命性的影响。

  3D打印虽然早在一百年前就已被发现,但形成应用、投入生产,还是近几年的事。3D打印利用逐层打印的方式,软件通过电脑辅助设计技术(CAD)完成一系列数字切片,并将这些切片的信息传送到3D打印机上,后者会将连续的薄型层面堆叠起来,直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料。从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质,大可以尽情想象。有些打印机还能结合不同介质,令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。

  3D打印使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题,任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。它无需机械加工或模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体, 从而极大地缩短了产品的生产周期。这是一个等待被开拓的广阔市场,《时代》周刊甚至将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”。2013年,全球3D打印市场规模约40亿美元,较2012年增长了一倍。其中美国的市场规模最大,为15亿美元;其次是欧洲,为10亿美元;中国则为3亿美元。据研究机构Wohlers Associates预测,2015年该产业将达到50亿美元,并预计在2021年达到108亿美元。

  inFORM对3D打印的帮助,在于“可视化”、“可互动”。如果公司对3D打印机打印出来的效果没有把握,而涉及打印的材料又价值高昂,那么,通过inFORM,就可以预先形成3D打印的模型,并且反复修改,直至满意,然后通过inFORM输出的数字文件,打印3D成品。这样就避免了反复的成品修改和材料浪费,让3D打印低成本化。“可互动”则让远程建模变得非常容易,这个过程甚至可以在遥远的航空飞机上完成。举个例子,2013年6月,美国“太空制造”公司宣布,将于明年为国际空间站提供一台3D打印机,供宇航员在轨生产零部件,无需再从地球运输零部件。如果碰到需要实时解决的模块问题,就可以通过远在地球的工程师连线inFORM进行解决。

 

  虚拟交互的实体未来

 

  这种全新的交互方式会对哪些行业产生影响?答案是所有需要造型的行业。土木工程师、地理学家、产品设计师、城市规划专家等,都有可能利用这种更接近原子世界的交互方式创建 3D 原型、探讨分享设计思路。内外科手术仿真也是它将来可能介入的领域。它远程控制桌面物体的功能也很有想象力,比如桌游。

  Follmer表示,inFORM已经在地理数据、地形模型和建筑构造中取得了一定进展。“建筑设计师可以通过观看实体的3D模型来更好地相互理解、讨论他们的设计。我们正在和MIT的Changing Places小组进行这方面的合作。”

  更奇妙的是,MIT该项目的媒体实验室已经开始开发inFORM的新版本,这个版本将允许两人在“针幕”上进行互动, “这会让双向的远程沟通更为便捷”,Follmer如此认为。

 

手势打印:3D打印2.0版本

2013年,全球3D打印市场规模约40亿美元,较2012年增长了一倍

  InFORM让虚拟互动走向了实体交互的可能。在未来,如果你想和爱人拥有世界上独一无二的戒指,可以两个人共同设计,在inFORM上创造出理想的戒指模型,再利用3D打印机打印出来。没有比这更酷的事情了。■

 

    (本文来自外滩画报