融合海洋知識與3D列印技術 中山大學流魚型式競賽學生展創意│高雄

國立中山大學ORCA（Ocean‐awareness Revival and Co‐learning Alliance）共學群，自108至109年度發展模擬魚體的仿生競賽，結合海科院及工學院之教師，以自然為師的仿生科技，被譽為新生物經濟時代的永續科技。自108至109年主辦「流魚型式水下仿生設計競賽」，學生融合海洋知識與3D列印技術，比拚看誰設計的魚體「游得遠且不觸地」，最後由海洋工程學系學生團隊仿照全世界游得最快的劍魚，打造輕巧的流線型仿生魚體，成功游出冠軍。

該競賽以三面向評分，分別為仿生應用、設計原理以及實際下水模擬結果。競賽現場在水槽邊架設滑輪組，將細繩連接仿生作品與砝碼，藉由6種不同重量的砝碼，由重到輕分次拉動，拖曳水中的仿生作品，觀測每組作品在動力消失後慣性移動的距離、時間，移動越遠、愈持久的作品，表示抗阻力效率愈高，再以6次成績綜合評分。「魚體若觸地、無法直線前進、碰撞水槽牆壁則視為結束。」中山大學海工系副教授陸曉筠指出，其中的技巧相當繁複，魚體太重很快就會停止，太輕就容易浮上水面，如何取得平衡是一大挑戰。

圖說:現場水槽邊架設滑輪組，將細繩連接仿生作品與砝碼，拖曳水中的仿生作品。(國立中山大學提供)

今年選手分別來自海洋生物科技暨資源學系和海洋環境及工程學系，第一名組別「乾拳魚麵」是模仿劍魚的身形，盡可能減少魚體表面阻力。評審點評「輕巧的體型表現很好，可以穩定游出一個距離」。「乾拳魚麵」選手、海工系四年級林柏因表示，團隊最初就決定目標是小巧且輕型的魚體，以符合越輕的砝碼重量，魚體的設計主要是以符合流體力學的的特徵去做篩選，最後選定材料。他們藉由這次競賽，學到理論的實踐和限制，有很多狀況是課本上行得通的，但放在實際就會面臨預算與期限的限制而有所妥協。另一組組別「魚魚魚」則是模仿大洋魚類設計，魚體身形結合了鮪魚、旗魚與劍魚的奇美拉。

共學群團隊表示，很多學生聽到工程、流體力學等生硬名詞就感到害怕，希望用輕鬆有趣的方式，結合共學群、競賽、工作坊，引導學生跨域學習。本次前導工作由海洋科學系副教授廖德裕帶領學生了解魚體演化與流體的關係，如溪流生物體態如何能抗急流，尾、鰭、表皮各自具備持久的續航力或爆發力，認識仿生構造；海工系助理教授葉博弘讓學生親自觀察魚類在水槽中如何降低阻力；機電系副教授系王郁仁講解3D列印技術。系列活動學生需要投入大量課餘時間自主學習，「要過關斬將可不容易！」

圖說:中山大學ORCA共學群主辦「流魚型式水下仿生設計競賽」，學生融合海洋知識與3D列印技術，比拚看誰設計的魚體「游得遠且不觸地」，其中技巧繁複，魚體的重量、材質、型態等如何取得平衡是一大挑戰。(國立中山大學提供)

今年活動邁入第三屆，共學群團隊觀察，前兩屆學生會嘗試複合媒材，但複合材料受水壓衝擊易分解，表現不如3D列印成型穩定，因此今年清一色以3D列印製作。競賽場地今年也改採實驗水槽，比起往年的塑膠水池，穩定度更高，可更加凸顯仿生魚本身特性，中山大學期待日後能培育選手踏入國際仿生設計競賽殿堂。