UP主用3D打印为粉丝父亲打造新假肢制造成本仅几十块,大伯穿上后健步如飞
2024-02-26 16:55

近日,B站UP主“Owen来造”(以下简称欧文)用3D为粉丝的父亲打造了新假肢,在3D扫描、VR建模、3D打印的协力下,新假肢软弹贴合穿戴方便,受力也更加科学,更换新假肢后这位大伯健步如飞,几乎看不出有残疾,时隔30年他重新提起了和家人们一起旅游,这段视频让无数网友感叹科技的力量。记者了解到,在这个过程中,欧文用VR将传统的平面建模搬到了三维空间,而3D打印技术更是将假肢的制造成本从上千上万降到了几十块钱。在接受扬子晚报/紫牛新闻记者采访时,欧文表示自己没有向粉丝收费,发布这个视频是希望更多人看到3D打印存在的意义。

粉丝求助:

想要合脚的假肢

欧文今年28岁,广东人,他接触3D打印已经快10年了,平常他经常在网上发布3D打印的相关视频,三个月前,欧文接到粉丝求助,粉丝父亲三十年前因为意外前脚掌截肢了,目前使用的假肢又贵又不合脚,穿久了还会引起身体其他部位不适,想请欧文联系3D打印假肢的公司,帮父亲做一个合脚的假肢。欧文告诉记者,“我在网上搜了一圈,没有找到国内3D打印假肢的公司,国外案例也不多。我当时也没有想太多,就想着能把3D打印技术展示给更多人,于是就这么接下来了。”

到粉丝家后,欧文就能明显感觉到,大伯穿着假肢的左脚显得更为臃肿。经过观察,老假肢需要经过3层固定才能行走:要穿高帮鞋,先用鞋带固定、假肢高位要绑绳子,最后还要用袜子反过来包住假肢,才能勉强固定行走,就这样,假肢走路的时候还使不上劲。更严重的是,因为假肢过厚导致两只脚高度不一样,以及走路姿势的问题,大伯健全脚的膝盖劳损严重。了解完基本情况,接下来就是用3D扫描仪采集患肢数据,转化成三维数字模型。在视频中,欧文还展示了新型的3D扫描仪,这个手持仪器仅比手机大一圈,为了让新假肢能更接近真实形态,欧文还对大伯的健全脚进行了扫描。

在查阅资料后,欧文了解到对于失去脚掌的患者,假肢最重要的功能之一,就是让患者恢复走路中从后脚掌着地,到前脚掌发力离开地面这个脚掌滚动的功能,而大伯的老假肢并没有很好的实现这个功能。

多种技术结合

大伯穿上假肢后健步如飞

欧文告诉记者,“整个过程中难点比较多,其中涉及很多的受力分析,这又牵扯到假肢各个部位的材料结构问题,除此之外还要考虑耐用性、贴合度等等。在这些基础上,还会用各种软件,扫描、建模、3D打印等等。”

在建模过程中,欧文头戴虚拟现实设备,使用VR技术,在很多网友看来他是在“炫技”,对此他告诉记者,“VR建模的效率要快上很多,平常我们在电脑屏幕前建模,那相当于是在2D的平面上去画3D的东西,会比较复杂,需要不断转动视角去调整屏幕中的立体模型,还容易操作不准。使用VR时,我想看模型的侧面,头一转就能看到,手柄上一个动作就能完成电脑上五六步的工作,所以说用VR建模对于这个项目绝不是炫技,而是让整个工作流程和效率大大提高的新方式。”

欧文做出的第一版假肢比老假肢小巧很多,重量也从496克下降到151克,厚度从2.5厘米降到了8毫米,穿脱还非常方便,只要扭紧旋钮式绑带就可以直接走路,大伯穿上鞋后,基本看不出哪只脚穿戴了假肢。不过实测中还是发现了一些问题,例如假肢直接与瓷砖接触会很滑、前掌过窄稳定性不足、右侧绑绳勒脚,在大伯穿上四天后,粉丝又发来消息,“假肢太硬穿着不舒服、而且部分结构已经塌陷……”

在第二版假肢中,欧文通过调整模型内部的密度等设置改进了这些问题,将假肢前侧的密度增加至50%,使其在具有高强度的同时又起到一定的缓冲作用,内部与患肢接触的地方密度为10%,使其软弹舒适,最后,鞋底部分使用从上至下由软到硬的渐变处理,来平衡顶部与脚面接触的舒适度和底部具有有力的支撑。最后在假肢外底部还增加了防滑膜来解决脚底打滑的问题。再一次来到粉丝家中,欧文发现大伯的鞋子已经从40码换回了39码,当大伯穿上第二版假肢穿好鞋走起来后,欧文几乎分不出大伯哪支脚穿了假肢。视频中戴上假肢的大伯健步如飞,上下楼如履平地,看到这一幕网友纷纷留言,“科技改变生活,这才是科技的意义”、‘步子更大更稳了,非常自然’、“你才是真正的英雄”。

更可贵的是,3D打印技术的介入让假肢的制造成本有了质的下降,欧文告诉记者,如果家里有3D打印机的话,打印一个假肢大约要20小时,材料成本是几十块。即使家里没有打印机,拿着图纸到网上找人打印的话,打印一个也就大概几百块。

目前,大伯的新假肢已经用了二十多天,由于打印层纹的问题,上面出现了一些裂痕,欧文表示自己仍在研究其中的受力、耐用度、材料与打印方式之间的联系等问题,争取做出一版能用三个月以上的3D打印假肢。

仍在研究假肢流程

未来还要帮助更多人

在视频下方,这位粉丝也留言道,“这次真的很感谢up主能接受我的设计请求,当初看到up说愿意帮我试一试的时候我是准备好以付费形式来委托这次设计的,但没想到up竟然愿意只拍一期视频作为条件来免费帮我,当时真的很惊讶,因为我也知道这假肢设计上可能会花很大成本,这期视频虽然只有短短10几分钟,但up在这期间花费的心血绝对是难以想象,无论是几次特地来到我家里,还是回去修改设计都要花费很大精力。我爸因为腿的原因已经30年没跟我们一起外出过旅游,现在有了这新的假肢,他今年也有了跟我们外出旅游的打算,对此我真的非常感谢,一方面是感谢科技的进步,另一方面更是感谢能把科技真切帮助到我们生活的up主,谢谢欧文。”

如今这段视频在全网播放量已经超过500万,欧文向记者透露,视频走红后自己收到不少网友留言,想得到自己的帮助,通过3D打印为自己或家人做假肢,“目前我还在继续研究,准备把假肢中的受力、耐用、设计等这些流程上的问题搞明白,争取把耐久性、适用性提升,再计划去帮助更多人。”

“可能在不少人的印象里,3D打印都是用来整活、做玩具的,那我也希望通过这个视频让大家看到3D打印更多的潜力和未来的应用场景。作为一个创作和生产工具,3D打印是能够给我们日常生活带来便利、更多的可能性和创新性的。我希望更多的人能够从我的视频中得到启发,了解这些新兴的科技技术,从而加入创作发明的行列,使中国制造变成中国创造。这就是我分享创意创作视频的初衷,也是我将一直做下去的事。

华北理工大学附属医院骨科主任医师宋会平告诉记者,3D打印假肢是实实在在的技术,目前已经临床应用,“目前3D打印假肢和传统假肢各有优劣,哪种更好需要根据患者情况判断,例如文中患者前脚掌缺失,用3D打印假肢就比较好。不过有相关需求的话,我更推荐去正规医院,会有专业的医生用专业设备来做。”

扬子晚报/紫牛新闻记者 姜天圣

校对 徐珩

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