3M科技创新故事案例集锦
创造发明的故事
3m汽车贴膜从长颈鹿的皮肤到全新疗法
3M™多层光学膜技术的诞生 ——实验室中的灵光乍现
报事贴(Post-it)的发明 ——失误的土壤孕育创新的果实
增亮膜新市场的诞生 ——跨部门的沟通促进新市场的诞生
光学微复建筑隔热膜 ——大闪蝶的启发
3M™ Tegaderm™ 透明敷料的诞生
3M封釉产品的诞生
创新连锁反应的故事
从灿烂的微笑到外型美观的汽车
从清洁的电子设备到巨型乌贼
微复制技术的连锁反应:从安全道路到无痛注射
多层创新:从明亮的显示屏到透明的信用卡
防雾技术的广泛应用 ——创新灵感,源于自然
创造发明的故事
从长颈鹿的皮肤到全新疗法
当你看到一头长颈鹿,你观察到了什么?一头高高的、姿态优雅的动物,在非洲大草原上悠闲地散步?是本地动物园里你最喜爱的动物?假如你通过3M的好奇心文化(坚持敢冒风险、拒绝平庸的精神)做成的望远镜来观察的话,你又会观察到些什么?你可能会看到一种人类痛苦的严重病症的新疗法,这种病叫做下肢静脉性溃疡(因血管、瓣膜受损或肌肉功能衰退而失去控制的高静脉血压导致的严重并发症)。
下肢静脉性溃疡的患者是幸运的,因为此类挑战刺激了3M科学家们的好奇心,激发了他们解决问题的创造性灵感。在这个案例中,德国的一名3M产品开发人员回忆说,他曾经读到长颈鹿从来不会生静脉性溃疡。他很好奇这是为什么,因为长颈鹿的腿这么长,从腿到心脏的距离是人类的两倍,这就要求更高的静脉血压,才能维持血液循环,于是血管受到的压力就更大。
他想到,长颈鹿粗糙、缺乏弹性的皮肤起到了类似压迫绷带的作用,将每一次肌肉运动的效应最大化,以优化血液回流,防止肿胀和溃疡。意识到了这一点之后,3M团队开始着手寻一种具备长颈鹿皮肤的功能的材料。3M的好奇心文化激发了机遇,而合作的文化则推动了解决方案的出台。在3M,人与技术之间的纽带令不同专业的结合和应用产生了无穷的可能,令
创意倍增,解决方案拓展。在调查了一系列材料、成败互现之后,3M团队中的一名成员建议试试3M™ Coban™ 自粘绷带中使用的材料——一种用来包裹扭伤的地方和固定包扎的弹性材料。这种绷带基于3M的核心技术之一的无纺技术(Nonwovens),并于1960年代问世,其材料最初是3M开发用在礼品包装缎带上的。今天,这种技术被应用于数千种产品上,从外科手术口罩到拖地擦,一直到保暖服的隔热材料。
团队回到研发工作中来,将Coban™ 牌的材料加以改进,设计出了3M™ Coban™双层压迫系统,其中包含一个泡沫塑料层,以解决舒适性的问题,和一个紧绷的压迫层。两层涂敷在一起之后,会互相锁定,构成薄而缺乏弹性的“裤腿”,与传统的四层系统或锌膏绷带相比,让医生更容易涂敷,并且在舒适性和压迫性之间达到了理想的平衡。在3M,寻更好的方法解决问题的本能,已经成为第二天性了。这一次,故事是从长颈鹿开始的——证明了在创新的世界中,没有什么难题是“高”不可攀的。
3M多层光学膜技术的诞生 ——实验室中的灵光乍现
实验室里面的奇思妙想蜕变成最后的创造发明是最为司空见惯的事了,同样, 对于3M而言,实验室也是3M创新科技一个重要孵化器。
二十多年前的一个冬天,加拿大魁北克的一个地下室,一位3M的研究员正在作实验。由于地处北半球高纬度,冬日的太阳整日低低地挂在地平线上方,于是他发明了一种带棱镜的玻璃导管,斜射的阳光射入导管一端后,会沿着导管壁传播,整个管子像个灯管通体发亮,令地下室顿时明亮许多。
在这之后,3M采用薄膜技术生产这种光导管,但在很多年内,这种棱镜导管的应用一直局限在建筑物的照明或装饰上,每年只有很小的销售量。二十世纪九十年代,随着笔记本电脑的普及,液晶显示技术开始飞速发展。由于液晶板独特的特性和构造,光的利用率很低,如何增加液晶显示的亮度一直是困扰科研人员的难题。
偶然的一个奇思妙想让3M的科学家尝试着剪开这种棱镜导管,平铺在LCD背光源上。令人意想不到的事情发生了,由于棱镜的聚光作用,这个新颖的尝试方法让液晶显示屏正向的亮度大为提高。
之前,3M的科学家曾经受到蝴蝶翅膀由于鳞片物理结构对光线的折射、反射产生不同斑点想象的启发,利用高分子工业上最先进的计算机模拟控制系统,成功地发明了3M™多层光学膜(Multilayer Optical Film )技术,通过改变薄膜的结构来控制光的出射。这种多层膜由上百
层纳米级的膜组成,每一层的材料性质都不同。通过膜层间的光学作用,最终达到反射光的功能。
由此,3M的科学家想到了将这两个独特的发现合而为一,经过一段时间的研究开发,3M结合微复制技术和薄膜技术,进一步优化了棱镜导管的聚光功能,从而使其增亮效果更加显著,并将其命名为增亮膜BEF(Brightness Enhancement Film)。
为了让客户更好地接受这一产品,3M的工程师购买了两台当时市场上最好的笔记本电脑,将其中一台加上两片棱镜方向相互垂直的增亮膜,在这层不起眼的薄膜的作用下,电脑屏幕亮度竟然比原来增加了一倍多!当这两台电脑摆在它的制造商面前,他们很快就被说服了。从这一天起,增亮膜开始了它的神奇之旅,广泛应用于小至手机、PDA,大至电脑显示器、液晶电视等各种液晶显示产品中,而这些产品的制造商也不再被如何既省电又能使屏幕亮度增加这个难题困扰了。
3M胶带切割器的发明 ——留心生活,细致入微
相比较实验室的单调乏味,生活更像是一本瑰丽神奇的书本,不经意的瞬间也可能会洞开创新的天窗,折射出智慧的光芒,关键就在于你是否足够细致入微。
1930年,3M生产的透明胶带被数以万计的家庭及办公室广泛应用,成为公司直接与消费市场产生关系的第一个产品。但是,要把薄而且透明的胶带从厚纸圈上剥离,十分麻烦。有时胶带前端卷起或粘在纸圈上撕不下来,很难处理。整天用透明胶带固定包装纸的店员,因为整天撕胶带,甚至发生手部抽筋的现象。3M的一位业务经理注意到了这个问题,于是,他开始研究如何将胶带从厚纸圈上剥离的简单方法,从而让透明胶带的使用更加便捷。
反复实验后,他最终发明了带有小刀的桌上型胶带切割器。使用这种胶带切割器,不但能使胶带在所需长度的地方切断,而且因为带有小刀,使用时再也不必麻烦寻剪刀或者刀片了。
随着带有锯齿型小刀的胶带切割器发明后,爱用透明胶带的顾客逐日增多,为3M带来了更多的顾客。试想如果没有这样的组合,透明胶纸的市场可能远不及今天的发展势头,而更为重要的是,想到并且解决这个问题的不是负责研究开发或产品企划的人,而是一个面对问题能发挥创意,努力设法解决的业务经理。
现代移动通讯设备的发明发展大大便利了人们的工作和生活,随时随地沟通的愿望唾手可及,但在这些便捷的背后,也存在着隐私泄漏的隐患。
一个偶然的机会,一位细心的3M研究员发现,百叶窗可以在不同的视角呈现不同的景象。正对着看过去的时候,可以清晰地看到窗外的景象,如果微微侧转一个角度,则景全被遮蔽。他很受启发,并立即着手研发超微细百叶窗结构。经过3M众多研究人员的不懈努力和探索,终于成功研发出了显示防窥片,使屏幕资料专供使用者从正面60度视角阅读,任何人在两侧只能看到漆黑画面,从而保护了商业机密及个人隐私权,让电脑或手机等的使用更加自由自在。
更为重要的是,这种时刻关注生活,留心生活的态度,正是3M一直以来创意无限的源泉。一个世纪以来,也正是这种永远用创新的眼光打量生活的态度推动了3M不断推陈出新,为消费者提供更为优质的产品。
Scotch玻璃布胶带的发明 ——创意源自客户的需求
不是所有3M的点子都来自于实验室和对日常生活的细心观察,有时候,客户的抱怨和要求也是另一次创新旅程的开始。
20世纪30年代早期的美国流行双车身的汽车。当时工人的做法是在对车身涂漆之前,用强
力胶带和牛皮纸把一部分车身遮住,待油漆干了以后再把“胶纸”撕掉,但这样的操作方式有很多缺点:在撕掉“胶纸”的同时往往会带下车身上的一部分新漆,结果既增加了工人的工作量,又导致了生产成本的超支。3M的一名科研人员Dick Drew从圣保罗市一家汽车车身修理厂工人的抱怨中偶然得知了上述的情况。当时,3M还只生产研磨产品,但敏感的Dick却由此发现了顾客(车修厂)对一种特殊胶带的强烈需求。因此他利用业余时间进行深入细致的研究,在无数次尝试之后最终利用将砂纸背基的生产工艺与胶水涂布工艺相结合,成功地开发出了粘性适中,操作简便,易剥除的遮蔽胶带。
经过多年的不断改进和完善,3M遮蔽胶带形成了高品质全方位的系列产品,并成功地应用于小汽车原装厂及配件供应商,飞机及其它交通工具生产厂,汽车维修遮蔽厂,船只及其它水上交通工具生产厂,印刷造纸业以及各类电子电器生产厂。而这种遮蔽胶带也成为了3M在以后60多年里最重要的产品之一。
20世纪20年代, Dick Drew 已经成为3M历史上最具创意的发明家之一,但他并没有安于现状,没有忽视不断改变的客户需求。当他知道圣保罗市的一家搞绝缘的工厂需要3M帮助开发一种为有轨冷藏车的绝缘棉设计的防水物时, Dick Drew 又开始了他的工作……
3M的一些研究员开始考虑在3M遮蔽胶带外包裹一层DuPont发明的防水玻璃布,Drew
于是联想到:为什么不能在玻璃布上直接涂上一层胶粘剂来作为绝缘棉的防水封条。1929年7月,Drew 用100码的玻璃布做导电试验,他很快开发了一种胶带样品并送到了圣保罗市的那家绝缘公司。不幸的是,他的新产品不能充分解决这个特殊顾客的要求,但这个样品明确地显示出了为其他类型的产品做绝缘包装的优越性能。Drew继续努力的工作,他用了一年多的时间解决了很多材料的难题,最后一个生产工艺的难题又摆在了前面:在玻璃布上均匀地涂胶粘剂很困难,玻璃布在用机器挂糖衣时很容易扯断,经过不断尝试,Drew发现如果底涂应用到玻璃布上,胶粘剂就能涂得很均匀,而断裂的难题,也在运用了一种特殊机器之后迎刃而解。最终,Drew 开发了无无味的粘合剂,改善了这种胶带。
1930年9月8号,第一卷Scotch(TM) 玻璃布胶带送到了客户手中,客户反馈时盛赞3M“你们毫不犹豫地使自身尽可能地完善。我相信如果把这种产品推向市场,将会有足够的销售额来证明这笔研发支出是正当的”。实践证明,客户的话显然是保守的。Scotch(TM) 玻璃布胶带成为了3M历史上最著名并被广泛使用的产品之一。商业企业用来封装;农民发现它可以用来修补火鸡鸡蛋的破损;家庭用户用他来修补玩具和破损的纸张……新的用途被不断的发现,销售额到现在一直在增涨。
以卓越的品质、价值、服务满足客户的需要,继而超越他们的期望值是3M的核心价值观之一,这一价值观让3M不断的进行自我突破,建立了稳固的客户关系,从而也让自己成为全球最为人尊重的企业之一。
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