Design Team:
Alexander Teibrich, Stefanie Mueller, François Guimbretière,
Robert Kovacs, Stefan Neubert, and Patrick Baudisch
為了減少材料的消耗，並降低設計過程中反覆驗證所產生的廢料，德國設計師Stefanie Mueller 與其合作團隊提出了一種修補現有物件的方案（而不是再從零開始）。以下圖為例，(a) 首先軟體會計算哪些部分進行更改，然後 (b) 一個鑽頭會磨除不必要的幾何形體，緊接著列印出更新後的幾何造形。
 |
| image©Stefanie Mueller |
個人化的製造流程目前是一個單向不可逆的過程；一旦物件以 3D 印表機製作完之後，便不能再做修改。任何的改變都需要從頭列印一個新的版本。這種操作的方法忽略了設計反覆檢視的特性（意味著後繼版本的設計其實僅是小部分的修改，其本質還是大部分繼承了之前的設計），這使得「從零開始製造」夾雜了許多不必要地浪費。
在本文中，設計師提出了不同的做法；不再是重新列印整個物件，而是針對現有物件進行檢查與修改。設計師重新改良了現有的 3D 印表機，透過構建一個嶄新的系統，來實現這樣一個想法。使用者將現有物件安置在 3D 印表機上，然後將原始模型以及修改後的模型，以 3D 的格式載入到設計的軟體，逆向演算如何進行物件的修改、修補。在系統查明哪些部分要刪除／添加哪些內容後，使用內置於印表機內的 3D 掃描器進行截取，而後標定好模型的坐標，小型銑床首先會刪除多餘的幾何部分，然後印表機的列印頭會堆疊列印新的幾何部分。
相較於整個物件的重製，設計師推出的新方法有效減少材料的消耗和塑膠廢物的生成（下面的範例分別保留原始物件 82% 和 93%）。
實際操作影片
PATCHING PHYSICAL OBJECTS : LIFE-LONG DESIGN
設計是一種不斷反覆驗證的過程，下面根據「時間」的區隔，提出幾種適合這種修補方式的情境假設：1. 立即性的發現 3D 列印失敗的作品
2. 數分鐘到數小時之間，當一種新的設計推翻了舊有的版本
3. 數天至數個月後，因為本來的物件被打破
4. 數個月至數年後，由於不斷變化的需求
能夠修補現有物件，並有效地降低了材料消耗和浪費，設計師稱之為 LIFE-LONG DESIGN。
Hardware for patching physical objects
為修補物件而研發的硬體設計
圖 2 顯示硬體的設置，設計師整合了一部現有的 3D 印表機（MakerBot Replicator 2X）、銑床鑽頭（包含碎屑吸除），具有更多自由度的 5 軸旋轉平臺，以及可以截取深度／對齊物件的 3D 掃描鏡頭。
 |
| Figure 2: Hardware for patching physical objects. 圖２：這個裝置內的各種配件（由左而右） 3D掃描器、3D噴頭、銑床、吸塵器、5 軸工作檯面 |
減法製造（subtractive fabrication）
設計師在 MakerBot 擠出機的一側添加了具有削磨功能的鑽頭與吸塵器的電機裝置。在硬體配置上，這些元件被巧妙安置在一個完整的單元空間內（原本右側擠出頭的空間），以達到最大的加工範圍。
5 軸列印（5 axis printing）
既有的 3D 印表機具備 3 軸，然而為了能夠順利從物件頂部刪除並添加新的結構，往往需要刪除更多不必要的材料。為了能從側邊進行物件的打磨，設計師添加了額外的兩個軸向（雙軸旋轉平臺）
3D 掃描（3D scanning)
這款單元的設置可以 3D 掃描並協助系統對位 3D 模型的位置，來整合新舊模型的物理資料。景深相機搭配雙軸旋轉平臺，可以讓物件進行 360 °全方位的掃描。
實際案例操作
目標物是一個列印到一半就印壞的物件，下方的照片說明整個操作的過程：
 |
| （場景 1）將物件移除掉印壞的部分，接續把後面的進度印完 |
 |
| （場景 2）設計變更，必須要開一個口 透過平台的傾斜，得以從側面進行加工 |
 |
| （場景 3）使用一段日子之後，列印件斷裂而必須進行修復 |
 |
| （場景 4）由於換了手機，所以必須進行型體的局部修正 |
關於【五軸加工】與【加法＋減法製造】
設計師製作了一系列的簡圖，來說明這些單元整合在一起時所發生的問題，包含工序步驟、模組相互干涉情況的發生，以及如何避免。值得玩味的圖組。
 |
| ３軸與５軸在這種工法上的加工差異 （開發２軸旋轉平台的原因） |
 |
| 各種旋轉角度所需要消磨以及填補的耗材量 |
 |
| 愈大的加工底板，實際翻轉時可加工的範圍就越小 |
 |
| 量體的增加必須考量到噴頭模組路徑上是否干涉 （避免干涉必須先進行造型上的修正） |
 |
| 噴頭在左、CNC在右是無法改變的事實 必要時那就把模型轉 180 度吧 ! |
 |
| 既有物件在路徑上的干涉，也可以直接在路徑上解決問題 （直接把加工平台降低） |
 |
| 左右模組必要的校正與干涉預防 |
 |
| 要把模型從 V1 修正成 V2 版本 （必須進行進階的分析，加工工序要考量到封頂的問題） |
 |
| 模型掃描與幾何放樣對齊 |
 |
| 大型物件的固定仰賴雙面膠 小型物件的固定必須靠夾具 |
 |
| TEAM MEMBERS |
下面是我們特別挑出來，兩件非常喜歡的設計師作品
瞬移的實體物件（Teleporting Physical Objects）
 |
| 大概就是這樣的逆操作吧（笑） |
Stefanie Mueller 在 2013 年初發表的 LaserOrigami
＜上一篇＞
 |
| 光學玻璃之屋／中村拓志 Optical Glass House／Hiroshi Nakamura |
＜下一篇＞
 |
| 自製電燈開關面板 Light_Wall_Plate / Power_Switch_Cover |
