以前要繪製複雜的3D模型，得靠老練的資深設計師，才能依其經驗設計出完整形體，但是現在能用簡單的程式碼，就能設計出相同複雜的形狀，即使是設計新手也能快速上手，MIT媒體實驗室媒介團隊創始人暨總監Neri Oxman就表示，3D設計技術正在歷經重大變革，「我們正從CAD設計，演進到全新的運算式設計（Computation of Design）的時代。」，甚至她更認為，運算式設計將成為未來3D設計新主流。

過去以擅長運算設計、3D列印、材料工程及合成生物學各領域的藝術與建築而聞名的Neri Oxman，本身既是一位建築師，也是知名設計師，3年前更曾登上TED演講，提出3D列印結合生物科技的全新命題，引起廣大熱烈迴響，她收錄在TED官網上的演講影片，更被翻譯成26種語言，至今在網路上累積近2百萬人次觀看點閱。

未來3D設計開始走向運算式設計

Neri Oxman觀察，現在的3D設計技術和以前截然不同，她表示，過去3D設計方式，通常指的是CAD（Computer Aided Design，電腦輔助設計），但是現在，則開始跨入運算式設計（Computation of Design）。這兩種設計作法本質上存在很大的差異。她進一步說明，電腦輔助設計，顧名思義，指的是利用電腦輔助人的設計，設計思維上，仍然以設計者為主，電腦僅做為輔助，即使沒有電腦輔助工具的協助，設計師還是可以自行將3D模型設計完成，但是運算式設計則不同，她解釋，它無法將電腦和設計師二者分開，而是必須要一起互相協同合作，才能夠完成的一種新的設計形態。

Neri Oxman認為，運算式設計將成為未來3D設計技術的新主流，「我們將會在3D設計市場上，看見越來越多的運算設計工具及相關演算法推出，」將能與3D列印更緊密結合，對於設計師來說，將有了更多實現創意的可能，能設計出更多能融入自然元素的作品，並透過3D印表機加以列印出來，例如讓模特兒穿上一件沒有縫線、符合人體曲線印出的裙子，在時裝秀上走秀。

Neri Oxman不僅看好運算式設計的發展，甚至隨著3D設計開始結合AI，她認為，未來的3D設計軟體，也將開始具備有學習和適應的能力，能夠幫助設計者實現更多的創意。

當3D設計從CAD走向運算式設計，Neri Oxman認為，未來3D設計更大的考驗在於，如何利用程式碼來設計出複雜3D模型，讓設計者可以先不用管外形，而更專注在創意發想上。這也是她認為不同於傳統3D設計的全新挑戰，她表示，「過去的3D設計，專注的是設計產品本身，但未來，更將聚焦在設計出能自身構成流程（processes）的產品，」才能設計出符合動態、高適應性及高效率的產品，「這也是用來實現自然設計（nature design）的一大關鍵。」她表示。

她指出，運算式設計的興起，不只改變了傳統3D設計形式，也影響了3D列印的發展，使得「我們正從機器裝配的時代，進到有機體（organism）的時代。」Neri Oxman表示，未來製造重心，將由機械轉向組織細胞。在這個生物數位化時代，不僅能夠預測和詮釋生物和自然世界，未來更能夠設計大自然本身，而3D列印也將從原來列印材料，也能開始印出自然生物的基因（gene）。她強調，透過採用運算式設計，未來可以幫助設計師、工程師更快掌握如何設計自然化產品的訣竅。

Neri Oxman也舉了目前採用運算式設計完成作品當例子。像是他們開發一套數據化材料建模（Data-driven Material Modeling）工具，應用在3D模型設計上，可以用來任意塑造3D形狀和空間內的材料分布，同時兼顧適應性和變化，幫助他們實現了紅血球細胞層（red blood cell）的設計；後來還打造出一件可穿戴消化系統（wearable digestive system）服飾，可以光作為能源，將穿戴衣物轉化成為葡萄糖，運動選手穿上後，可以在體力消耗時補充所需糖分。

甚至在列印大型3D模型上，Neri Oxman表示，該團隊還開發出了一群纖維機器人（fiber bot），這些纖維機器人能在列印模型的同時，攀爬纖維線，利用不同種類的纖維來印出產品，而且，每一臺機器人，都分別負責印製不同零件造型，這些機器人就像迷你3D印表機一樣，能夠彼此溝通，相互分工，共同完成製造大型3D模型。她表示，至今研究團隊已經可以利用這些纖維機器人，建造出高達六公尺高的圓塔。

3D列印衍生設計有新突破，靠自然生物行為演算優化產品設計

攝影／余至浩

美國3D金屬列印業者Desktop Metal 推出了一套Live Parts衍生設計工具，結合了新的設計演算法，強調能比傳統方法更快設計製造出複雜的3D列印零件，而設計者不需給出任何條件參數，透過這套軟體，自行就能將待列印的零件設計完成，加快3D原型生產。

設計3D金屬列印零件將有新作法。美國一家3D金屬列印業者Desktop Metal 近日正式推出了全新一套衍生設計(Generative Design)工具，稱作Live Parts，強調可以比傳統方法更快設計製造出複雜的3D列印零件，有助於簡化3D列印衍生式設計的步驟，加快3D原型生產。Desktop Metal 也首度在SolidWorks 2018大會上對外公開展出。

Live Parts這套衍生設計軟體，是由Desktop Metal與旗下創新實驗室DM Labs所開發完成，專用於3D金屬列印設計上，設計者使用這套衍生設計工具時，只須將設計好的3D模型載入到Live Parts平臺上，就能夠開始使用。

設計作法上，Live Parts不像拓樸優化（topology optimization），設計前，須先由設計者自行提供設計和製造的參考條件，如尺寸、外形等，才能進行後續的優化設計，Live Parts因為採用一套用來模擬自然生物群體活動的演算法（nature-inspired algorithms)，可根據不同的自然生物行為，來設計零件形狀、大小，而不需要事先定義，就像植物會朝向陽光的地方生長，用在衍生設計上，也是相似的設計原理，可依據模型環境周圍條件，來改變自有的形體形狀，找到最佳化的設計方式，以便能用來增加外型強度，或是達到零件輕量化的作用。

使用者除了交由軟體演算法設計外，也能夠隨時進行控制，依據設計需求來調整控制參數，例如更改施力點等，以設計出不規則的幾何形狀，只要控制參數一有更動，零件造型或外觀，也會即時動態跟著改變。對於工程師來說，也可以讓複雜幾何模型設計，變得更容易，也提供了更高的設計彈性，大幅縮減少衍生設計所需投入的時間和成本。

目前這套Live Parts衍生工具已正式推出，不過先開放給SolidWorks用戶來申請，並提供免費10小時的試用期。另外Desktop Metal也宣布將與SolidWorks有更密切的合作，包括在3D列印設計和教育應用領域等。