革命性VIK模組：打造大型互動結構的快速原型設計

在過去，設計整合電子元件的大型結構，例如能監測坐姿的椅子，往往是一個繁瑣且浪費的過程。設計者可能需要透過3D列印和雷射切割製作多個版本的椅子結構，產生大量廢料，然後組裝框架、安裝感測器和其他脆弱的電子元件，最後進行接線以完成功能裝置。如果原型失敗，設計者通常只能丟棄並重新開始。

MIT的研究團隊提出了一種更高效的迭代設計方法，用於大型且堅固的互動結構。他們開發了一個快速開發平臺，利用可重組的模組化元件，這些元件內建電子功能，能夠組合成複雜的功能裝置。與傳統將電子元件嵌入結構中的方式不同，這些電子元件本身就是結構的一部分。

這些輕量化的三維網格模組，稱為「體素」（voxels），具有高強度和剛性，並整合了感測、回應和處理能力，讓沒有機械或電子工程背景的使用者也能快速製作互動電子裝置。每個體素的成本約為50美分，且幾乎可以無限次地組裝、拆卸和重組。

這個名為VIK（Voxel Invention Kit）的原型設計平臺，包含一個易於使用的設計工具，支援端到端的原型設計，讓使用者能夠模擬結構對機械負載的反應，並根據需求進行設計迭代。MIT媒體藝術與科學研究生Jack Forman表示：「VIK讓功能互動裝置的製作變得更加普及，無需3D列印或雷射切割，只要有體素，就能在任何地方製作這些互動結構。」

VIK的開發基於MIT Center for Bits and Atoms（CBA）多年來對體素的研究。每個體素由鋁製的立方八面體網格組成，能夠承受228公斤的重量，相當於一架直立鋼琴。這些體素不需要3D列印或雷射切割，而是直接組裝成大型、堅固且耐用的結構，例如飛機零件或風力渦輪機，並能對環境作出回應。

CBA團隊將體素與實驗室中其他關於互聯電子元件的研究結合，開發出具有結構電子功能的體素。組裝這些功能體素可以生成能夠傳輸資料、電力以及機械力的結構，而無需額外的接線。

為了讓VIK更易於使用，團隊將體素設計得更大，方便人手組裝和拆卸，並新增了鋁製交叉支撐以增強強度和穩定性。此外，VIK體素採用可逆的卡扣連線，無需額外工具即可無縫組裝，這與以往使用鉚釘的體素設計形成鮮明對比。

VIK還提供了一個使用者友好的介面，用於模擬3D體素結構。該介面包含有限元素分析（FEA）模擬模型，讓使用者能夠繪製結構並模擬施加的力和機械負載，並透過顏色標識潛在的故障點。Forman形容：「這就像是體素應用的『Minecraft』，即使沒有土木工程或桁架分析的知識，也能自信地使用VIK製作結構。」

使用者還可以輕鬆整合現成的模組，如揚聲器、感測器或致動器，並根據需求選擇自己熟悉的微控制器。Molex的先進電子封裝技術經理Victor Zaderej表示：「VIK是將LEGO積木與電子麵包板結合的產物，當創意工程師和設計師開始探索其應用時，將開啟無限的可能性。」

VIK的可重組性和可回收性，加上其高強度、高剛性、輕量化和內建電子功能的特性，使其特別適合應用於劇場舞臺設計等領域，舞臺管理者可以安全地支援演員，並使用可定製的佈景元素。此外，VIK在太空製造、智慧建築和永續城市基礎設施的開發中也具有潛在應用。

對於研究團隊而言，最重要的下一步是將VIK推向市場，看看使用者能創造出什麼樣的應用。Forman期待地說：「這些體素現在已經如此普及，任何人都可以在日常生活中使用它們。看到他們能用VIK做什麼，將是一件非常令人興奮的事情。」