定制化3D打印假肢接受腔获戴森奖，Encaja让设计时间从8小时缩短至1小时

2026年10月，南极熊获悉，来自哥伦比亚的设计师劳拉·埃切韦里-吉拉尔多 (Laura Echeverri-Giraldo)开发了一套名为ENCAJA的个性化假肢接受腔系统。该项目结合智能手机3D扫描、生成式设计、3D打印和激光切割，可根据经桡侧上肢缺失用户的残肢形态，自动生成定制化接受腔，并通过数字文件实现本地制造。ENCAJA凭借这一数字化工作流获得了2026年詹姆斯·戴森（James Dyson Award）哥伦比亚国家奖，以及哈维里亚纳天主教大学建筑与设计学院本科毕业论文荣誉奖。

△模块化假肢接受腔和可互换工具的概念草图及演变过程。图片来源：詹姆斯·戴森奖

对于假肢而言，接受腔是连接人体残肢和假肢本体的关键部件，其贴合度直接影响舒适性、稳定性和日常使用体验。传统接受腔通常需要由专业假肢技师完成测量、取型和手工修整，整个过程对经验依赖较高，也意味着较长的制作周期和更高的成本。ENCAJA试图把这一过程数字化。

从一部手机开始完成个性化建模

ENCAJA的工作流程首先从残肢扫描开始。操作人员会在用户残肢上的关键解剖位置和压力敏感区域设置标记点，再利用智能手机完成3D扫描。扫描数据不仅保留残肢的几何形状，也记录这些重要区域的位置。随后，数据上传至ENCAJA平台，由算法自动生成与用户解剖形态相匹配的接受腔模型，同时避开需要减压保护的敏感区域。

Laura为此开发了一套基于Grasshopper的生成式设计算法。官方资料显示，该算法已使用5组不同的残肢扫描数据进行测试，并能够根据不同人体形态自动调整接受腔结构。完整系统还接受了假肢使用者以及认证假肢师的测试反馈，并据此对连接器、内衬长度、工具安装导向以及扫描交互界面进行了进一步优化。

与传统需要人工逐步建模的方法相比，ENCAJA最直观的优势之一是效率。James Dyson Award官方资料显示，该系统能够将个性化接受腔的设计时间由大约8小时缩短至约1小时。

3D打印外壳+激光切割内衬

在结构设计上，ENCAJA采用模块化方案。早期测试中，团队曾尝试直接使用柔性3D打印材料制造接受腔，但发现打印件直接与皮肤接触时舒适性不足。为解决这一问题，最终方案采用两部分结构：外层为耐用的3D打印接受腔主体，内部则配置可拆卸、可更换的激光切割泡棉内衬。

这种设计一方面改善了皮肤接触体验，另一方面也降低了维修和更换成本。用户无需在局部磨损后重新制造整个接受腔，而可以单独更换泡棉内衬或部分模块。

此外，ENCAJA还加入了通用远端连接接口，可与不同功能工具连接。项目最初的设计灵感正来自一名希望学习弹钢琴的先天性上肢缺失女孩。随着研究深入，Laura意识到，真正需要解决的不只是某一种专用工具，而是人体与各种工具之间的“接口”问题，因此研发重点最终转向个性化接受腔和通用连接系统。

△使用假肢用户测试通用远端连接器进行原型验证。

不运输假肢，而是“运输数字文件”

ENCAJA另外一个值得关注的特点，是其分布式制造思路。该系统并不以集中生产并运输成品接受腔作为主要模式，而是输出可直接制造的数字文件。当地康复机构、公益组织或服务中心获得文件后，可以根据自身设备条件，利用3D打印机和激光切割设备完成生产。

这意味着，假肢服务不再完全依赖大型专业制作中心。对于医疗资源有限、交通不便或缺少专业假肢制造能力的地区，这种“扫描数据—数字设计—本地制造”的流程有望减少物流、等待时间以及对高技能手工制作的依赖。

ENCAJA同时允许用户根据当地可获得的材料和预算选择不同制造方案。尤其对于儿童用户，泡棉内衬还可以选择不同颜色和图案，在满足功能性的同时增加个性化属性。

△儿童佩戴 ENCAJA 假肢，展示轻便、个性化且趣味十足的假肢接受腔

此次获奖后，ENCAJA进入JamesDyson Award国际阶段，与来自多个国家和地区的项目共同竞争全球奖项。

目前，ENCAJA仍处于从验证原型向完整数字平台发展的阶段。下一步计划包括开发Web应用、正式集成生成式设计算法、扩大临床测试规模，并建立更丰富的可更换功能工具库。长期目标则是将其发展为一套开放、可扩展的数字化假肢平台，为公益组织和康复中心提供低成本、个性化的接受腔制造方案。

从行业角度来看，ENCAJA体现的并不仅仅是“用3D打印制造一个假肢部件”，而是将3D扫描、算法设计、数字制造和分布式生产串联成完整工作流。随着消费级扫描设备、参数化设计软件和桌面3D打印设备越来越普及，这类数字化模式正在让个性化医疗辅具从高度依赖手工经验，逐步转向更加标准化、可复制和本地化的制造方式