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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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科技創新與設計美學激盪方程式

張勵德

過去臺灣靠先進科技,帶動80年代經濟奇蹟,但近年來在全球經濟競爭中,面臨結構需要重新檢視與調整的挑戰,產官學研都在積極尋找產業下一個創新機會點。結合科技與美學設計打造創新商品,不僅科技加值,也為人類帶來更便利的未來生活,成為未來臺灣產業的新亮點。

經濟部技術處從2009年開始,啟動「科技美學設計加值計畫」(Dechnology),將臺灣的科技資源(Technology)與在地的設計能量(Design)結合,把位於天秤兩端的「科技」與「美學」專業人才集結在一起,提升科專研發成果的價值與臺灣科技能量。

Dechnology計畫主持人、工研院產業服務中心副組長黃天佑指出,隨著全球產業的創新、市場的改變,科技除了重視前瞻與製造,如何在技術商品化過程中創造令消費者感動的商品,更是贏得市場的關鍵。「科技美學設計加值計畫」結合工研院、資策會、紡織所、食品所、生技中心、金屬中心、車輛中心、船舶中心等國內8大法人研究機構共同執行,透過設計師加入,把各單位研發的科專成果具象化,也帶動臺灣科技美學設計服務業的發展。

過去4年Dechnology累積研發出超過200件商品概念,榮獲16項國際設計大獎,技轉授權及業者委託合作商品化開發約有20件。

結合科技與設計 讓研發技術具象化

黃天佑表示,臺灣科技研發單位每年都有大量的創新技術,但如何把技術變成消費者願意接受、好用的產品,就需要由具備能探索生活型態、使用者經驗、人性友善介面等的設計思考(design thinking)手法協助。Dechnology計畫過去4年來,除了舉辦設計大賽培養學生的設計師發想創意,蒐集技術未來應用概念之外,也邀請優秀新銳設計師進到研發專案,了解新技術研發情況,透過設計師天馬行空的想像力,發展出產品概念雛型,再由研發人員進行技術整合及改良。「很多時候設計師的創意,激發出技術研發人員過去從未想像過的用途,有時技術人員也會適時把設計師無限的創意,拉回現實,兩者共同腦力激盪,就能創造出深入大眾日常生活應用的創新產品。」

「這是一個技術商品化推廣服務新模式!加了設計的元素及商品具象化的概念,反而吸引品牌通路商的興趣,有了市場端銷售的背書甚至下單,讓工研院要推廣新技術移轉給過往的製造商就更加容易了,廠商很容易從中發現商機,也增加技術推廣及接手的意願!」黃天佑加強語氣說道。

商品化工作坊 讓科技找到實現契機

工研院為了增加產品商業化的可行性,過去2年在計畫項下另成立「科技美學商品化工作坊」,從原先的設計及科技為出發點,再導入商業、創投專家協助,提供市場、資源及可行性的評估與意見。設計、技術和商業三方的合作,過程中時有爭執,甚至設計師的笨問題常把氣氛弄僵,但這正是他們在發掘技術的可應用界線(boundary),使用者操作介面等等設計元素的思考,再加上商業專家加入做市場目標客群分析、競爭者分析、營運財務等商業規劃,不但把科技創新產品具體落實,甚至可形成一個完整的商業計畫,「這時推廣給業者就不只是賣一個技術,而是一個含實體原型(prototype)、創新設計商品(或服務)的商業計畫!」

科技美學精品展 看見未來生活

工研院日前於台北松菸文創園區舉辦「2013未來的禮物生活篇─科技美學精品展」,67件展出商品從民眾日常生活的食衣住行出發,包含即刻就能上市的商機與未來概念性的商品。活動中也舉辦「科技美學商品化工作坊」的成果發表會,介紹的7件商品均為一時之選,不但兼具未來性與商機,有些甚至已是成熟的商品,令參觀者及廠商為之驚艷。

在日常生活中書寫用的紙張隨處可見,但普通紙張用過即丟,1公噸紙需要20棵10公尺的大樹才能製成,且無法任意更改已寫內容,不方便又不環保。工研院研發的i2R(ITRI Rewritable and Reusable)可重複寫入電子紙技術,不但可隨時更新內容,資訊保持不耗電,維持了紙張的特性又兼具環保,曾在2011年榮獲素有科技產業奧斯卡之稱的全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)肯定。

工研院影像顯示科技中心工程師劉祖閔表示,i2R可重複寫入電子紙技術是由膽固醇液晶做為電子紙圖案顯像材料,利用結合熱寫入驅動技術的熱寫入機,可將影像透過電腦與熱寫入機將影像清除與寫入到i2R電子紙上,具備像紙張一樣「輕、薄、軟」的特性,寫上影像資料後具記憶性,不需要任何電力依然可以維持影像畫面,在有環境光的環境中無需背光模組就可以清楚地讀取,寫入影像畫面品質可達到300dpi高解析影像表現。

劉祖閔說,由於i2R電子紙採用塗佈製程為主要的製作技術,不需要任何電子零件,塗佈相關塗層在PET塑膠基板上,成品可呈現軟性、彎曲的特色,基材厚度僅0.2mm以下,製程作法簡單且製作面積限制較少,又可重複使用300次以上,可因應不同應用情境需求調整適合的寬幅與大小,在使用上具備更多彈性,例如會員卡、貴賓卡、停車票卡等都可應用。

將i2R電子紙設計成會員卡的產品研發及設計團隊指出,雖然電子紙成本較一般紙卡高,但因具備重複更新內容的特性,企業可藉此價值強化與顧客連結,促進消費商機。初期可將技術應用在車票、VIP卡片等,目前已可將卡片技術應用到遊樂園門票、旅遊票券等,不但可保存珍貴的旅遊記憶,提供比傳統卡片更具人性與差異化的服務。

爭取食安商機 PLA食器安心安全

近期國內食安問題及環境汙染頻傳,如何吃的安全越來越受到民眾重視,傳統塑膠雖具有高可塑性、耐久的優點,卻是環境汙染的元兇,遇熱熔出的塑化劑也會造成人體危害。工研院研發出的「快速成型高耐熱聚乳酸材料」技術,利用玉米澱粉發酵聚合的聚乳酸(PLA)材質,有效將PLA產品耐熱溫度由60℃提升至120℃以上,同時克服PLA耐熱性差、成型速率慢的問題,拓展PLA材料由一次性產品到耐久性塑膠產品的應用。

工研院材料與化工研究所研究員鄭琇毓表示,這項技術不需改變任何加工方式,就能符合食品規格,已獲得全球8個國家專利,且環保無毒,在自然界中約半年時間就能自然分解,可應用到日常生活用品、保護貼、3C產品外殼等產品。
根據市場調查發現,光是2011年全球玩具市場就有43億美元的產值,PLA材質改善後,耐熱、光滑、硬度高等特性正好符合兒童玩具領域需求,而過去PLA最常被應用在食器上,研發團隊設想若能結合食器與玩具,就能打入最有安全需求的兒童市場,因此利用快速成型高耐熱聚乳酸材料技術設計出「比例食」食器,外型酷似一個漢堡,但可分層裝載不同的菜色,是兼具益智、安全又有趣的兒童食器商品。

「比例食」百分之百無毒的特性讓家長更放心,分層的設計可以依照食用金字塔,分別裝載蔬果、肉類等不同的食材,達到營養均衡的目標,讓孩子不僅吃得安全,還可以藉此學習飲食控管、排列組合的能力,適合2到6歲的幼兒,創造出獨特市場空間。

產品研發及設計團隊指出,由於快速成型高耐熱聚乳酸材料成本價只有傳統的10分之1,加上具備產出快速的優勢,未來研發團隊除了持續發展相關兒童玩具產品,也可打入牙齒、侵入性手術器材等醫療產品市場,目前正在進行驗證階段,發展潛力無窮。

數位相機及手機普及後,隨手拍照已經成為人們分享日常生活不可或缺的一部分,然而用手機拍照經常會因環境光源不足產生陰影,使用閃光燈又可能會有背光、過度曝光的問題,要拍好照片很不容易。工研院的「LED人因照明技術」,利用LED模組與變焦模組,將排列式的LED燈源用不同排列方式產生立體補光效果,同一個物件可以依照不同的情境、環境光產生變化,達到類似補妝的效果,讓每張照片都能更精彩。

同樂國際工作室製作人鄭洪以該技術設計出的產品叫做「Rainbow Light」。他表示,傳統的閃光燈操作單一,若棚內拍攝要調整又太麻煩,LED補光技術將是下一個世代的產品,無論專業型、傻光相機甚至手機都能使用,優點是可以針對不同使用者與應用環境,找到最適化的照明參數,以智慧調控最適合的LED照明,並且在拍攝之前就透過模組預先看到補光後的各種效果,而非傳統閃光燈拍攝成像後才能看到再調整,讓拍攝者更方便操作。

除此之外,過去在棚內拍攝需要調整棚燈、反光板來配合相機操作,有操作困難、設備耗電又昂貴等缺點。未來人因照明技術透過軟硬體結合後,能配合環境提供最佳人因參數,即便手機也能透過App軟體操作,用補光來直接改變拍照成果,未來將成為人們拍照的簡單配件,應用層面相當廣泛,相當具有市場競爭力。

「蒸糕粿」節能效率高 現代人廚房新寵

蘿蔔糕、碗粿等食品是臺灣一般民眾經常食用的小吃,但要做出好吃的蘿蔔糕卻不容易。食品工業發展研究所研發出的電阻加熱技術,將交流電通過食品,利用食品本身具備不良導體的特性,產生大電阻抗來產生熱能進行食品烹煮,設計團隊利用此技術做出「蒸糕粿」烹飪器,與傳統蒸煮相比,不但加熱均勻,能源使用效率更高,可縮短5分之1以上的加熱時間,更能符合現代人追求節能減碳生活方式。

食品工業發展研究所副研究員劉峰奇表示,電阻加熱技術早期應用在乳品殺菌,讓產品可以在常溫保存,應用在熱凝固食材加熱有相當好的效果,例如1公斤大小的蘿蔔糕,傳統作法要蒸1個多小時才能完成,若以電阻加熱只需5分鐘就好;且能源利用率高,假設一般電鍋能源消耗為50度電,電阻加熱只有10~20度,食材保鮮度高、加熱均勻,相當適合現代人的烹煮習慣。

佳世達科技股份有限公司設計師歐家興指出,近年來食安問題頻傳,現代人更重視養生健康,食的安全就會產生需求。「蒸糕粿」目標是小點心類的小家電市場,不但具有好清洗、一機可調理多種料理的效果,設計上還有防乾燒安全防護,不鏽鋼外殼輕巧造型、美觀又不占空間,還能成為廚房的一個亮點,最重要的是售價便宜,市場競爭力相當強。

歐家興說,臺灣早餐蘿蔔糕市場每年有超過295萬人次食用,糕點類如黑糖糕禮盒每年也有103萬盒的銷售量,「蒸糕粿」符合快速節能的消費市場趨勢,未來也能進入燉滷食品、西式濃湯等多元產品應用,具有相當大的商機,初期若能在臺灣先上市,並結合食材生產履歷及安心宅配等,將業務技術再拓展,並慢慢推廣到亞洲及全球其他市場。這項產品甫榮獲Philips2013創新大獎(Innovation Award Winner),有機會成為繼氣炸鍋後另一項熱銷產品。

搶攻醫美商機 「魅光膜」具備光療效果

敷面膜是很多女性平常最方便的保養臉部肌膚作法,工研院研發的「光導薄膜」技術,利用平面光纖原理,讓光在透明物質中傳遞、折射、全反射、散射與吸收,具有可撓曲、面發光、透明、LED光源等特性,研發團隊將其商品化製作出的「魅光膜」產品,達到光療的效果,為經過臉部皮膚手術者提供傷口癒合的居家護理面罩,其中採用可調變光源,也可做為平時肌膚保養的用途。

工研院材料與化工研究所研究員趙志強說,這項技術是將先進的塑膠與微結構加工,將光纖、導光板結合,以正面入光的方式讓LED光源在透明物質中傳遞,不但造型簡單、輕薄節省材料,還具備100%可回收的特性。過去用於發光看板、螢光桌墊、裝飾桌燈等產品,而「魅光膜」把這項技術用在照明以外的新用途,把美麗電器化。

趙志強表示,「魅光膜」生產的技術已經相當成熟,且生產設備全部臺灣製造,方便廠商進一步加以研發改善,技術與生產能力都相當到位。
產品設計師歐家興指出,光療是用不同的光源刺激身體的生理反應,而且不接觸肌膚就能達到效果,不會有刺激性的副作用。研究顯示藍光能除去青春痘、黃光能夠除皺,而「魅光膜」則是利用紅光具有增生膠原蛋白的優點,加速臉部皮膚手術者傷口修復,且好穿戴又輕薄,造福接受雷射或換膚手術者,未來還可進一步拓展到平日肌膚保養的市場。

方便醫生進行內視鏡手術的Medical HMD是運用了工研院「直視型內視鏡手術顯示器」技術,幫助醫生能夠以更直覺、且符合人類使用習慣的方式,進行內視鏡手術,減輕醫生的執行手術的負擔,以及提升手術的安全性。

研發技術同仁表示,目前醫生在進行內視鏡手術的時候,需長時間不斷地在固定顯示器及手術操作位置,來回改變視線方向,造成手術上的困擾及疲勞,為了解決此問題,開發了「直視型內視鏡顯示器」,將手術影像及病患生理資訊,藉由光學構成虛像畫面置於眼前,可以方便醫生在進行手術時,同步觀看操作位置,以及內視鏡畫面。

然而缺乏符合人體工學的配戴方式及使用行為的考量,試用的醫生表示仍難以符合實際的需求,荷商派立的設計師指出「好的技術更要搭配設計,以使用者為中心,將技術整合到既有的行為模式,提升技術的價值。」因此,透過與醫師的深度訪談,設計師將醫生在進行手術的關鍵行為及考量,整合到整體的設計中,因此,未來醫生在使用此產品時,將能更快速的上手,享受技術所帶來的便利性。
現代人越來越注重居住的品質,然而因為城市擁擠,室內空間有限,導致居住品質下滑,而應用工研院「自擴散導光板」專利的「Portal」療癒窗,是能為有限的室內空間創造不同情境的產品,使現代居住在寸土寸金的城市居民,能夠透過科技創造及擁有屬於自己的窗景。

技術團隊表示,「自擴散導光板」的關鍵技術在於將原物料加入特殊的粒子,解決過去因為導光距離受限,而無法製作大面積顯示器的問題。而因著本技術跳脫過去導光板以板材為主的生產方式,以及克服導光距離的限制,應用的範圍相較於以往的導光板更為廣泛,因此技術團隊也很希望透過跨領域的討論,找到技術運用的不同面向。

「現代城市裡的房間,常因受限於建築空間,而沒有對外窗,因而在視覺上產生壓迫感」,光寶創意設計中心指出,為解決此問題,「Portal」運用自擴散導光板可大面積傳遞光源的特性,以傳統窗戶的尺寸及外型為基礎進行設計,並結合可調控色溫的LED模組,模擬一天當中的不同時段的自然光,將光源溫和地灑到室內的空間,讓人們連結對窗景的情感,增加空間的穿透感與心情愉悅程度。

目前許多廠商都針對室內空間狹小的趨勢,希望透過創造新型商品,找到商機,而針對此問題所開發的「Portal」,展出後也創造了極高的詢問度。

特力集團產品企劃鄭副理更表示,「除了居家的室內空間以外,未來也可朝向商用空間發展,搭配店內裝潢風格或是店面情境考量,可能也會有此模擬窗的需求」。

成立策進會 開創創新研發新模式

Dechnology計畫正邁入第5年,目前正努力籌備成立「台灣科技設計加值策進會」,未來將以會員結盟方式,聯合對科技設計加值創新有熱忱的企業界、設計界、科技研發機構、學術機構等,透過設計加值、跨界交融、合作研發、創新應用等方式,共同促進臺灣科技研發產業發展。

黃天佑強調,在過去4年打下的厚實基礎下,未來Dechnology2.0希望能有更多的創新研發模式,例如反轉過去以科技為基礎、導入設計的模式,改以外部設計師運用以人為本特性,找到可能研發商品的機會,再媒合產業界及引入研發團隊,進行專業共創,建構符合技術、商業及生活情境的產品,讓臺灣科技美學設計服務產業有更多元的發展,開創臺灣產業未來的新榮景。

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