面对专利困境，我们决定，走最难的路。5月15日，一个新的分体包夹造型出现了：
这个双层结构可能大家以前都没有见过，原因是一直在完善设计方案，而且专利法规定，方案不能在申请完专利之前公布，不然就是公知的技术了。
515版本的方案的顶盖突出有些高，我们在516版中把它调低了，
随后的517版又尝试了用更小的盖子，
有经验的设计者一眼就能看出，它的口罩系带方向放得不对，但是光三维模型的话看不出来，只有3D打印后才能看到这个不足。为了能随时随地进行3D打印，我们买了一台3D365bet在线体育投注网_365bet在线体育_365被限制如何解决 ，就是下图这种开源的3柱型365bet在线体育投注网_365bet在线体育_365被限制如何解决 ：
这台365bet在线体育投注网_365bet在线体育_365被限制如何解决 虽然看起来比较有单薄，但打印的速度还是挺给力的。它使用PLA材料打印，打出来的材料是像塑料一样硬硬的质感。
为了能提前模拟硅胶的质感，我在北京找了很多家3D打印的技术供应商，都说无法提供柔性材料的打印。后来我们买来了国外的柔性3D打印料丝，这种材料中含有一定的硅胶，能够打印出像软塑料拖鞋一样的柔性物体，这样就能大致体验到硅胶材料的质感了。
有人用这种柔性材料打拖鞋，我算了一下，一双拖鞋的打印成本差不多可以买一双Crocs沙滩鞋，不过，这绝对是私人定制款。
有了3D365bet在线体育投注网_365bet在线体育_365被限制如何解决 ，我们又进行很非常多的细节改进。在所有细节中，最不好实现的是面罩边缘的蜷曲结构。几乎所有的呼吸面罩边缘设计，都是从侧面下来向内一撇就算完事，
但这种直接一撇的方式，在结构上无法形成较好的弹性，只适合同样尺寸的面部尺寸，对尺寸差异的冗余很小，大脸或小脸的密合度比较差。
我们设计的目标是满足不同年龄阶段的儿童，孩子们的面部尺寸在成长中天天都在变化，我希望能有一种更好的结构，能够提供更舒适的面部接触感觉和更多的尺寸冗余，让孩子在5年的时间中都能用（5年是我们面罩的设计寿命）。
我们买来了很多防毒面具和输氧面罩，实验室里堆了好几大纸箱，几乎把市面上所有能买到的产品都买来了，向业界前辈寻找解决方案。下图的输氧面罩是找到的几十种面罩中最棒的边缘设计：
如上图，双向翻转的曲面结构能够给穹顶结构带来较强的支撑力和缓冲弹性，抱歉，这里面涉及晦涩的结构力学专业知识，我简单概括一下，就是一个钩子结构能够让面罩更结实、更轻盈同时能适应更多的面部轮廓。下面是我在4月18日给制图人员画的结构示意图：
说起来很容易，但做起来很不容易，制图员尝试了很多次，一直没有能将这个结构很完美地做出来。差不多用了一个月时间，我们才解决了这个问题，到5月22日，确定了整体结构的范式：
为实现钩子结构的概念，我们先后换了5个制图员，他们分别用Rhino、3D MAX、Solid Works、Pro E、Maya绘图，为了能审图我的电脑上安装了这些软件，很快几乎把C盘占满了。
老狗学不会新把戏，我这个从来不会制图软件的中年大叔，靠着图书馆里借来的教程，磕磕绊绊地学会了在这些软件中看图。所幸的是现在的制图软件界面都比较相近，学起来不十分难，但我还是仅仅只能学会怎么看图，像程咬金一样就三板斧，终究没有学会新把戏。
因为3D打印的原因，后来我把3D模型输出成STL文件，这样就可以用Meshlab、eDrawing等简单的软件进行测量、组合和剖切观察，比在那些专业软件中方便多了。
能测量和打印以后，我们逐渐发现了很多需要改进的细节，比如：
戴上以后压实了，鼻子部分可能会不够高：
还有下巴部分的空间，一撅嘴就能够得着：
关于撅嘴的问题，很多设计师都没有考虑过，因为没有大人戴着口罩还撅嘴，但我家女儿说了，戴上之后撅嘴能碰到！
我想知道到底撅嘴有什么问题，就打印了一个放大号的，戴上之后果然一撅嘴就能碰到顶面，后来我测量了一下，撅起的嘴比鼻子高1厘米，伸出的舌头能比鼻子高2-3厘米！
有孩子的读者知道，唇口接触是幼儿认知世界的重要途径。为了让孩子不会轻易舔到过滤材料，我们把面罩的高度调整变高，在6月4号变成了这样：
它们是这样组装的：
这个穿钉的方案，是我从一个输氧面罩的固定结构中学习到的，非常简洁，非常实用。但是，拙荆很不喜欢凸出钉子的方案，她说一定要没有钉子冒出来，有钉头女性消费者就不会买。
不听老婆言吃亏在眼前。
我想了很久，两个月都没有想出太好的方案来解决钉子问题，几乎每天梦里都在想这钉子，真是愁人啊。
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6月中旬，我们开始寻找代工工厂，找了很多家，最后选择了一个有GMP资质的医疗器械工厂，这个工厂离北京不远，来去比较方便。在跟厂长技术交底的过程中，这位业界专家提出了一个让我们震惊的问题：这面罩上端连接着鼻根，如果影响用户戴眼镜怎么办？
我们买到的所有面罩样品，包括专业防毒面具、专业输氧面罩以及Totobobo等消费塑料面罩，都没有考虑用户戴普通眼镜的问题，它们要么是佩戴的时候不需要戴眼镜，要么是要求用户戴比较宽松的专业研究或镜片细小的小眼镜。
真是一语惊醒梦中人，之前我们从来没有想过这个问题。小孩绝大多数不戴眼镜，但的确有小孩是需要戴眼镜的，尤其是中学生几乎一半人都戴着眼镜。
很快我们就对模型进行了修改，把鼻根部分削去了，这是6月19日我们改好的无鼻根模型：
厂长又提了意见，说这面罩太大，戴在脸上像个饭盒，看起来不好看。
我拿着已有的3D打印模型，再次去找北京大学口腔医院颌面外科副主任医师刘树铭博士求教，刘师兄指着他背后的人脸骨骼模型说，人脸胖瘦主要体现在两腮的肉，
孩子的脸是骨少肉多，如果能避开两腮，那么骨骼的差别就不太大了。刘师兄还说，按照我们现有的方案，佩戴这种硅胶口罩不会影响孩子颌面发育。
得了高人指点，我们全部推翻原有框架，抛弃之前参考用面罩的尺幅，花了两个星期时间重新设计。新方案，完全回到了我最初的概念思路：
取面部最小的三角区域作为边缘轮廓，画出了这张概念草图：
以前打印的模型，主要是女儿当试戴者，哪里合适哪里不合适，她表达不清楚。跟刘树铭博士沟通后，我意识到了必须以自己为试戴者，才能完全体会佩戴的感受。自己戴好了，再将基础曲线拟合人脸数据库中的曲线，加大边缘曲线冗余，就能得实现更好的改进。
我找到宋庄3D打印开放实验室的三维模型专家董印刚先生，用更专业ARTECH扫描仪，扫描了我们自己的面部特征，下面的蓝衣人为董老师，右侧扫描者是靠谱青年李富辉先生（插播小广告：甘肃爷们，有才，单身，25岁，有文艺女青年可以介绍相亲）。
直接以我们自己的脸做画布，做出了基础的设计：
前面的是笔者本人，后面是董老师（如果您也有3D扫描和3D打印的需求，可以问我要他的联系方式，他那里有十几台机器，器大活好）。
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7月5号我们完成了新的模型设计，是这个样子的：
7月6号打印出来，试戴后能发现，完全不影响戴眼镜了：
有趣的是，人戴上这口罩，造型很像考拉：
于是我们就把考拉和几个考拉相关的商标注册了，从此口罩的代号就叫考拉口罩，我的眼中只有考拉了：）
之后，我们又把数据库中不同年龄阶段的人脸数据与基础的三维结构进行定量匹配，将匹配调整后的口罩模型打印出来让孩子试戴。在戴的过程中，尤其是戴着说话的过程中，我们发现，人脸是有弹性的，仅仅用静止的表面曲线不行，要做出动态补偿（这个细节很重要，我们正在申请专利中，就不详述了）。
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到了7月16日，我们完成了第一版的最终设计方案，将三维模型发给了工厂，以为一个月后就能拿到产品了。哪里想到，这才是痛苦工作的开始。
在我们以往的印象中，三维模型是可以在不同软件中编辑的，但是工厂找的开模设计师说，我们发去的STL文件和OBJ文件他打不开，要一个STP格式或STEP格式的文件，而且最好是UG6.0格式的。
我找了很多人问，最后才知道UG是一个类似Pro E的工业设计软件，开模工厂用的软件都是UG和Pro E。
当时我第一感觉，就是这设计师不行，连一个STL文件都打不开。后来随着我对这个行业的深入了解，明白了是产业配套不完备导致他不行。北京不是制造中心，这家离北京较近的工厂也不会做硅胶模具，能做注射硅胶模具的模具厂都在广东、福建和浙江一带。工厂合作的模具设计师，人似乎是在台州，只能很勉强地讲普通话，电话里面我们双方都听不太明白对方的话，加上工厂有意垄断沟通渠道，好多细节只能通过工厂来传话。
既然通话不清楚，我们只好在北京找人把文件转成UG6.0能打开的格式，于是我到处找会用UG的人。先后找了好几十个人，都没有办法把我这Maya画成的图转成UG格式。后来找到位在世界100强企业中专门负责模具设计的博士，这老兄亲自打电话到UG软件的公司去，UG的技术支持工程师说Maya和UG两个软件的公司是竞争对手，所以不支持直接转换，只能是转换成一个无参数的三维模型。
最后我们没有办法了，用了两个星期到七月底才勉强转成一个可以在UG中打开的无尺寸参数的STP文件，同时又打印一个全尺寸的3D模型寄去，让模具设计师参考重新绘制。
因为沟通不方便，中间经历了很多的挫折，种种无语的错误理解，绘图师傅老是不按照修改意见画，整整花了一个月才把图能大致按照我们的原样画出来了，这时候，已经是8月下旬了。
虽然耽误了很久，但也有一个收获，生产工厂的厂长果然是业内高人，他把我一直解决不了的凸出穿钉问题解决了。他出了个主意，把钉头设计到盖子内部，如下图所示：
内钉的设计解决了一直困扰我的美观问题，但它同时带来了另一个问题：PP盖子不能用原来设计的双开模的方式，必须把内模做成好几块。
几年前我曾经在清华美院上过王耀玲老师的模型塑造课程，知道双开模是最经济的方案，模子的块越多，生产的效率就会越低，生产的成本就越高。
果不其然，新改后的模具方案，具然一套要九万多元，原来双开模的一套只需五六万，因为我们计划一次要开6-8个大小型号，这成本增加得太多了。模具费贵只是一次性的开销，这新模具方案每次最多只能生产两个产品，与原来计划一次多个的方案相比，成本增加了一倍还不止，导致产品的生产单价几乎要超出我设计的售价了。
我们做这个儿童口罩项目，初衷是让所有需要的孩子都戴上，价格要做到能让所有家长都能买一个而不心疼。我希望它的价格，即使是最低收入的工薪阶层，比如清洁工、餐馆服务员，也能负担得起，所以在保证质量的前提下，必须将生产成本降低到极限。
这家离北京不远的生产工厂，大致核算出来出厂价接近我们预计的批发价，再加上模具摊销的开发费用，成本价都比我计划的销售价格还要高。没办法，我们只好放弃就近生产的打算，到生产效率更高、服务更专业的珠三角去生产。
到了广东以后，我才发现，所谓的重新制作模型，那就是天上飘来五个字根本不算事。
在珠江两岸的深圳、东莞、中山，有着非常发达的产业分工。普及一下开模具的专业知识，设计方案到能开模，大致分为概念设计、艺术设计、抄数、设计模具结构、机械加工等几个过程。在广东，这些工序一般都是由不同的公司来分工完成的，只有一些不太复杂的模具才在一个工厂中完成。在别处很难找到人做的模具工作，在深圳、东莞、中山等地内分分钟就能找到非常专业的配套服务机构。
设计效果图很轻松，但开模的专业制图非常枯燥，基本是一个劳动密集型的行业。到后来开模的过程中，我发现，会用UG/Pro E等专业制图软件的制图师，一般美感都很差，做出来的东西一股功能主义的简陋质感，他们更像工业绘图工人；而艺术家不会用UG/Pro E等专业制图软件，能用快速建模工具做出富有设计感的佳作。你不可能要求一个人既是艺术家又是工人，两者很难统一。
后来我想了个办法，先让工人绘图师把结构做出来，然后让艺术家设计线条和图案，最后再让工人把艺术部分修改到结构上，虽然费时间，但是比费劲心思找一个超级牛人更现实。
在好几个产品设计公司的网站上，我都看到招聘UG/Pro E设计师的启事，在北京想招到既懂设计又擅长画图苦力活的高手，恐怕竞争对手的产品都面世了您还没收到这样的简历。
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抱歉，写到关键地方被太太催着睡觉了，今天先到此为止。
下一回再跟大家分享我们在广东制作模具、请美国着名玩具设计师设计外观、在国外找过滤材料的经历，从草鸟到老鸟的奇葩故事，下面仍是一个小调查：
