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你有沒有想過把鐘表和激光聯(lián)系在一起？在你想象的時候，法國EPFL的工程師已經(jīng)將這一設(shè)想投入實踐。成立于1755年的傳統(tǒng)制表商江詩丹頓（Vacheron Constantin）于2016年開始，攜手EPFL Galaatea實驗室的工程師，試圖將鐘表雕刻的工藝帶入21世紀，讓工匠們能夠使用激光而不是雕刻機、剪刀或切割機來雕刻腕表水晶。江詩丹頓工程與創(chuàng)新項目經(jīng)理保羅·貝爾圖西Paul Bertusi表示：＂我們希望在我們已經(jīng)磨煉超過265年的傳統(tǒng)方法中融入創(chuàng)新。”

項目領(lǐng)頭人是伊夫·貝魯阿夫Yves Bellouard，他在EPFL擔任歷峰教席并領(lǐng)導(dǎo)Galatea實驗室。該項目在他加入EPFL并成立Galatea實驗室后不久后展開，以研究激光如何與材料相互作用以及在微觀工程中的潛在應(yīng)用。Bellouard團隊使用了啁啾脈沖放大（CPA）技術(shù)，這項技術(shù)的發(fā)明者曾在2018年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。Bellouard說：＂在此之前，想要在材料內(nèi)部工作是不可能的。我與歷峰集團（于1996年收購江詩丹頓）討論了我們到底要如何將這項技術(shù)與工藝技術(shù)結(jié)合起來，應(yīng)用于腕表雕刻。”

就此，在這個項目中工作的不同人員開始了艱難的嘗試和學(xué)習(xí)。雕刻師必須習(xí)慣于使用高科技工具，并在此過程中幫助改進系統(tǒng)；而工程師則必須戴上工匠的帽子，找到恢復(fù)物理聯(lián)系和阻力感的方法。Bellouard對此補充道：＂使用激光，你就會失去機械連接，這對工匠而言是個很大的問題。因為他們依靠觸覺工作，而失去機械連接導(dǎo)致他們只能看到自己的工作，而沒有觸覺反饋，所以我們必須以虛擬的方式重新創(chuàng)建這種反饋。＂

關(guān)鍵：“移植”觸感

在江詩丹頓工作了12年的雕刻師Emmanuelle Maridat認為這是一個很好的想法。她很高興有機會從新的維度上來看待自己的工作。但激光雕刻本就是一項復(fù)雜的工作：需要在虛擬空間中控制手部動作，只用一束微小的光和一支數(shù)碼筆在水晶內(nèi)部深處蝕出線條，這并不容易，更何況是肉眼無法看到的細小線條。研究小組為此嘗試了幾種不同的觀察設(shè)備：先是雙目設(shè)備，然后是電腦屏幕，最后他們決定使用虛擬現(xiàn)實頭盔。但該頭盔仍需進一步調(diào)整。

瑪麗達特發(fā)現(xiàn)最大的困難是在她移動筆時沒有任何物理阻力：＂因為我的工作需要在金屬中作業(yè)，將一些金屬蝕掉以設(shè)計。這關(guān)乎看到的東西和感知到的形狀，還有觸摸它們時與材料產(chǎn)生的相互作用，以及在切割機上感受到的阻力。有了激光后，我就沒有這些感覺了，我失去了方向。＂她說。

因此，Galatea的工程師們聯(lián)系了Force Dimension，這是一家EPFL的子公司，主要開發(fā)手術(shù)機器人技術(shù)，但也涉及精密制表。Force Dimension的專家們設(shè)計了一種設(shè)備，再現(xiàn)了Maridat所缺乏的物理阻力。他們創(chuàng)造了一種連接在機械臂上的數(shù)字筆，利用觸覺技術(shù)讓用戶在虛擬雕刻材料時有一種觸感。Force Dimension聯(lián)合創(chuàng)始人Francois Conti說：＂程序員將所需動作的力度和位置數(shù)據(jù)輸入機器，然后機器會將其重現(xiàn)在機械臂上。這樣一來，工匠們就能獲得合適的阻力，就像他們真的在觸摸物體一樣。＂

貝爾圖西（Bertusi）說：＂能夠以3D方式架構(gòu)腕表水晶，在一塊水晶的任何地方作業(yè)，并在水晶中創(chuàng)造真正的3D雕塑為我們帶來了極其有趣的可能性。”據(jù)悉，該項目尚未結(jié)束，到底會以什么樣的最終形式呈現(xiàn)，讓我們拭目以待。

關(guān)于Galatea實驗室

Galatea實驗室探索利用激光局部定制材料特性的新模式。目標是在材料中 ＂寫入 ＂功能，將其轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的組件，并最終形成自己的系統(tǒng)。研究圍繞著三個主要集群展開：理解激光與物質(zhì)的相互作用現(xiàn)象，研究基于3D直接寫入激光方法的新制造工藝，以及最后，找到基于單一單片的多尺度系統(tǒng)的新概念。Galatea實驗室由歷峰國際公司贊助。