品观点│融合海洋知识与3D列印技术 中山大学流鱼型式竞赛学生展创意

国立中山大学ORCA（Ocean‐awareness Revival and Co‐learning Alliance）共学群，自108至109年度发展模拟鱼体的仿生竞赛，结合海科院及工学院之教师，以自然为师的仿生科技，被誉为新生物经济时代的永续科技。自108至109年主办「流鱼型式水下仿生设计竞赛」，学生融合海洋知识与3D列印技术，比拚看谁设计的鱼体「游得远且不触地」，最后由海洋工程学系学生团队仿照全世界游得最快的剑鱼，打造轻巧的流线型仿生鱼体，成功游出冠军。

该竞赛以三面向评分，分别为仿生应用、设计原理以及实际下水模拟结果。竞赛现场在水槽边架设滑轮组，将细绳连接仿生作品与砝码，藉由6种不同重量的砝码，由重到轻分次拉动，拖曳水中的仿生作品，观测每组作品在动力消失后惯性移动的距离、时间，移动越远、愈持久的作品，表示抗阻力效率愈高，再以6次成绩综合评分。「鱼体若触地、无法直线前进、碰撞水槽墙壁则视为结束。」中山大学海工系副教授陆晓筠指出，其中的技巧相当繁复，鱼体太重很快就会停止，太轻就容易浮上水面，如何取得平衡是一大挑战。

今年选手分别来自海洋生物科技暨资源学系和海洋环境及工程学系，第一名组别「乾拳鱼麵」是模仿剑鱼的身形，尽可能减少鱼体表面阻力。评审点评「轻巧的体型表现很好，可以稳定游出一个距离」。「乾拳鱼麵」选手、海工系四年级林柏因表示，团队最初就决定目标是小巧且轻型的鱼体，以符合越轻的砝码重量，鱼体的设计主要是以符合流体力学的的特徵去做筛选，最后选定材料。他们藉由这次竞赛，学到理论的实践和限制，有很多状况是课本上行得通的，但放在实际就会面临预算与期限的限制而有所妥协。另一组组别「鱼鱼鱼」则是模仿大洋鱼类设计，鱼体身形结合了鲔鱼、旗鱼与剑鱼的奇美拉。

共学群团队表示，很多学生听到工程、流体力学等生硬名词就感到害怕，希望用轻松有趣的方式，结合共学群、竞赛、工作坊，引导学生跨域学习。本次前导工作由海洋科学系副教授廖德裕带领学生了解鱼体演化与流体的关系，如溪流生物体态如何能抗急流，尾、鳍、表皮各自具备持久的续航力或爆发力，认识仿生构造；海工系助理教授叶博弘让学生亲自观察鱼类在水槽中如何降低阻力；机电系副教授系王郁仁讲解3D列印技术。系列活动学生需要投入大量课余时间自主学习，「要过关斩将可不容易！」

今年活动迈入第三届，共学群团队观察，前两届学生会尝试复合媒材，但复合材料受水压衝击易分解，表现不如3D列印成型稳定，因此今年清一色以3D列印制作。竞赛场地今年也改採实验水槽，比起往年的塑胶水池，稳定度更高，可更加凸显仿生鱼本身特性，中山大学期待日后能培育选手踏入国际仿生设计竞赛殿堂。