脑洞大开怎么够？ZJUIer还能将奇思妙想一一实现！
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ME270
成果展示大风暴
你是否想象过有一天可以有一个机器帮你剥橙子？是否想过要完成帅气的颠勺？是否想要个神仙机器帮你编织麻花辫子？是否在双手被占用时想要一只神来之臂？这些生活中的烦恼与琐事在ZJUI机械工程（ME）同学们的发明创造下都能解决。
快来看看同学们
ME270课程中的奇思妙想吧~
从创意的提出到改进，从模型的设计到制作完成，再到最后的成品
手把手教你怎么做！
01
什么是ME270？
Design for Manufacturability
ME270
Design for Manufacturability
可制造性设计
是ZJUI机械工程专业的一门专业课，由美籍教师Bruce Flachsbart执教。主要研究产品本身的物理特征和制造系统各部分间的相互关系，并把它作用于产品设计中，使整个制造系统融合优化。
这门课程由讲座课与实验课构成。在讲座课上，同学们能够对塑料、钢材、复合材料的加工工艺有一个基本的了解，对产品的设计、制造、优化有一个全逻辑链的认识，对如何让产品更具有“思想”有一个系统的思考；在实验课上，则会进行3D打印，塑料注模，车床加工等方面的学习。
课程精华在于全体学生会参与到一个持续一个学期的团队项目中。在这个项目中，他们会随机分配到十个小组中，各自设计出一样实际可行的有创新性的产品并制造出实物模型，囊括设计，加工，装配，实验四个机械专业的重要领域，是许多学生的一次升华之旅。
● 小组绝密档案●
1A - I Hair.
辫子编织器
以传统的机械结构控制三股头发八字运动实现辅助编织麻花辫子。
1B - Orange Pealing Machine
橙子剥皮器
通过拉动升降装置手柄将橙子皮均分四份来实现快速去皮。
2A - Zongzi Wrapper
粽子缠线器
专为粽子缠线而设计。
2B - Water Tank Cleaner
鱼缸清洁者
由气泡推动叶轮旋转来带动污水通过过滤系统，实现陈水净化与颗粒物收集。
3A - Ping-pong Picker
乒乓拾取者
可以自动捡取散落地上的乒乓球并将它发射到空中。
3B - Single Hand Bottle Opener
单手开瓶器
针对农夫山泉矿泉水瓶，只要按下把手，就能轻松打开瓶盖
4A - Active Adjustable Wheel
变形精钢轮
一种可以在不使用电动马达的情况下从圆形转换成椭圆形履带模式的轮子。
4B - I Garbage, My Sweet Home
无触垃圾桶
使用气动控制的自动套袋垃圾桶，用于存放各种学术垃圾，是我们温暖的家。
5A - Precise Spices Dispenser
调料定量器
按下按钮，一键吐出精确质量的调料。
5B - Wok Tossing Machine
主妇快乐颠勺机
利用多套连杆和棘轮，帮助家庭主妇实现快乐颠勺。
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一分钟了解 如何把脑洞变成现实
02
Ideation
灵感的产生与目标的确定
开始，大家大多都是没有灵感的，对应该做什么，应该怎么做，都没有一个立体的认知。灵感源于生活，于是大家都开始关注自己的生活中，我们还需要什么？我们还需要改进什么？此外，同学们也在网上找灵感：买买买逛淘宝，刷鬼畜看B站来借鉴下同行的成果。
经过"资本的原始积累"之后，同学们大多都已经有了一个模糊的想法了。可在讨论室头脑风暴后发现，他们绝大部分甚至所有的想法都并没有想象中那么的美好。往往在提出来的时候十分振奋人心，经过深入推敲后才发现，没钱途or太复杂or不实用，万变不离其三。
于是.....
整组自闭
士气大失
彻夜冥思
卷土重来
再次自闭
这是最简单的过程，也是最痛苦的过程
找灵感，便如披沙拣金，注定坎坷非常。经过长时间的开枝散叶式寻找，同学们终于在否定千千万的天方夜谭后寻得一个符合最优解的想法，迈出了艰难的第一步。
不过需要注意的是，哪怕某一个灵感得到了全组的一致通过，它仍需经历千锤百炼，仍需不断修改与进步，才能最终成为一个brilliant的创意。这些或小或大的修改会出现在项目的各个进程中，ideation永不停息。
03
CAD
电脑模型与迭代
人们都说，好的开始是成功的一半。
念此，大家士气大涨，一往直前，越战越勇，却屡战屡败，在实践中亲身认识到了这句话的错误。
Computer-Aided Design
即电脑辅助设计。机械工程的学生们需要在电脑上仔细构建每一个部分并将它们都装配成一个整体。有些复杂的装配体设计甚至会包含上百个零件，堆砌如砖墙又相互牵连交织。往往一个细小的尺寸错误也会导致整个系统的装配失败，随之而来的debug环节有着不输编程朋友们的心酸。也许可以给他们一个与“程序猿”相当的称号，就叫做“工程虱”吧。
构建模型并进行装配
在电脑的帮助下进行运动模拟与力学分析
罗马不是一天建成的，CAD也一样。只有经过日复一日的不断迭代，才有可能实现最终的效果。所有的灵感都不是完美的，也不存在一步到位的解决方案，总需要在设计的过程中不断改进，有时甚至与之前几乎全然不同，几近推翻重来。当然，在这些截然不同的模型之中，所贯彻的目标是不变的，所饱含的心血是不变的。
3B的同学们所做的Single Hand Bottle Opener是一个便利手部残疾人员的单手开矿泉水瓶器。
这个开瓶器的结构设计几经波折，使用效果也不断优化。
在第一代产品中，他们采用了螺杆传动结构。力传递的效率很低，很难把瓶盖打开。
于是他们在第二代产品里采用了齿轮传动，极大地提升了力的传递效率。
至于第二代到第三代，产品主要功能已经实现，他们就把改进的重点放到了产品使用的便捷程度，和结构的合理程度上，对手握把，整体尺寸进行了较大的修改。
第一代
第二代
第三代
04
3D Printing
实物模型的部件准备
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的打印技术，可以将我们的CAD模型变成实体成果，是连接 电子模型 - 实物模型 的一个重要通道。具有以下优势：
(1) 节省材料
(2) 能做到较高的精度和很高的复杂程度，可以制造出传统方法难以实现的非常复杂的制件
(3) 十分适合小规模模型制作情况
3D打印过程
3D打印成品
然鹅，现实往往不那么想当然
3D打印机会将你寄予全部希望的零件打的到处都是，直接导致 建模-实验 周期无限拉长，降低效率又增加了耗材。
此外，学校FDM打印机使用的不是水溶性支撑材料，打印结束后需要去掉边角料，或者是进行打磨抛光的工作，也需花费不少时间。
去掉边角料
打磨抛光
经过一次次血的教训，同学们总结出了经验：
1.一定要预留误差！不然打印出来的零件百分百会产生装不上或者太松的问题。装不上的话就要人工打磨很久，太松的话就需要修改模型重新打印
2.建模的组员要核对尺寸！最好CAD上成功装配没问题后再打印。
3.打印机设置要规范！打印速度在80到100之间，壁厚一般1.2-1.6，上下层厚度0.1，温度190最漂亮，240最紧致。
4.不要同时打印很多相似但不同的连接件！最好做到一种型号的连接件做完所有连接的活。
05
Prototype Making
实物模型的组装与实验
模型制作是相当考验动手能力的一关，因为大家的灵感是仅属于自己的，所以，解决办法也定是独一无二。兴许我们能借鉴前人的经验，但一定无法全然照抄，自己在路上不断探索必不可少。
在为期半年的“金-木-塑三工混合实习”期间，ME1801的同学们以时间与汗水还有高额的打印材料经费为代价总结出了两条宝贵的经验：材料选择要用心，工艺使用要动脑。
1.材料选择要用心
模型制作之前，用料必须是考究的。要知道，弹簧并不是那么弹，橡皮筋也不是那么橡皮的。一切材料都有其优点，理论与实际也会有差异。
1A的 I Hair辫子编织器中使用了带螺丝孔的底板
他们最初选用3D打印机来打印，三块不同的板子打印了近乎24小时。在他们改选亚克力板使用激光切割后不用五分钟三块带精确定位孔的板子就出炉了。
2B的Water Tank Cleaner鱼缸清洁者中使用的扇叶
一开始他们是用FDM打印机打印的，粗糙的表面导致扇叶完全无法旋转。之后使用SLA的打印件之后，在同样设计的条件下扇叶旋转如丝般光滑。
除了加工速度与摩擦因数外，金属与塑料不同的承重性能，木板与亚克力板不同的延展性能也是他们在实物模型制作过程中需要考虑到的因素。
2. 工艺使用要动脑
学校创新设计实验室中机器众多
具体工艺的选用也需要仔细思考
金-木-塑三工混合实习
当然，还有一项最最重要的工艺备受推崇。它能完美代替一堆螺丝与连接件，极大的降低模型数量，提升装配速度，还能快速拆卸，慢速撤销。那便是号称接天接地接空气的万物皆可胶——热熔胶！当然，它也是有自己缺点的。热熔胶的连接毕竟不如螺丝-连接件连接紧密，适合于初期的尝试版或期末的赶工版模型制作，并不适合最终的精益求精版模型的使用。
一个合格的“工程虱”，在具体情境下的材料与工艺选择上确实需要下足功夫啊。
06
Presentations
进度的介绍与演示
学期的四次Presentation是任课老师了解学生项目进度，学生获取教授建议的绝佳时刻。组员们需要向教授、助教与同学展示自己的项目进展与成果，同时回答观众们提出的问题。
许多小组在这个环节获取了建设性的建议从而对产品进行改进，这种变化可能是脱胎换骨的。每一次展示都是仔细的斟酌与打磨，每一次迭代都是经验的积累与升华。好比珍珠的形成，过程艰辛，成果却闪闪发光。
5B小组在制作Wok Tossing Machine 主妇快乐颠勺机的过程中，四次presentation几乎是做了四个不同的产品，结构大不相同，运用的原理也发生了变化。
第一次presentation时：他们的模型是一套三连杆的传动机构，用一个旋转的把手驱动。三连杆的尺寸设计并没有加以深入考虑，于是一直无法达到预期的颠锅轨迹。
在第二次presentation前，Bruce老师为他们提供了棘轮传动的方案的建议。但由于错误地理解了教授的建议，他们使用了非常复杂的齿轮传动机构，甚至用到了椭圆形的齿轮用于改变传动比以调整运动速度。整套系统最后都因摩擦力过大以及驱动力不足的缘故在第二次presentation中失败了。
最终，综合了几次展示中收到的反馈与老师给出的建议，他们采用了60度按压把手和棘轮机构，并且在不断的试验后确定了能产生最合适的运动速度与轨迹的齿轮尺寸组合， 打造出最后的模型机。
4B小组的I Garbage-my sweet home —— 垃圾桶自动套袋机同样也有曲折的经历，他们有三个完全不同的CAD方案。
第一阶段的产品是在第二次presentation时产生的。由于摩擦力巨大，垃圾袋无法被成功地传递到目标位置。苦研数周后的心血结晶最终被审判为毫无成功希望的残次品。所有小组的展示都结束后，四位组员留在教室中冥思接下来的道路。在与老师和助教的讨论之后他们完全地改变了产品的工作形式，引入了气动控制。
CAD 2 方案 A
CAD 2 方案 B
07
Open House
面向大众的模型展示
Open house 是面向大众的一次项目成果展示，校区内的老师和同学们都可以前来观赏。
熙熙攘攘
1A
1B
2A
2B
3A
3B
4A
4B
5A
5B
人走茶凉
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展示期间，很多师生都会在各个展台前驻足观看演示并提出问题。幸运的话，还会有老师与你进行更深入的探讨。优秀的潜力股还有机会被教授们Pick哟 ~
08
END
一些总结与感想
那些年我们通宵过的实验室
“你见过凌晨4点的洛杉矶吗？”
“没有。但我见过凌晨6点的海宁。”
与科比不同，同学们不是4点早早起床，而是熬夜"肝"到了6点。同学们小心呵护着灵感，细细培养，在几近苛刻的自我要求之下，同学们自愿加班加点，在实验室不断改进，一夜便不知不觉地过去了。
凌晨6点只是偶然，月上柳梢却是常态。有时，出来之时披星戴月，同学们美景尽享之；有时，出来却是雨急风骤，大家一起在漆黑的大风大雨夜里攥着雨伞把冻得冰凉回寝室，也是相当难忘的回忆。
这一个个夜晚提升大家的团队协作能力，也熔炼出了ME大家庭中和谐友爱的氛围。
都是一起熬过夜的兄弟姐妹
还能有什么隔阂呢？
热闹如过年般的创新设计实验室
Lecture上课谁敢不来 谁敢不记笔记 不讲究团队合作 谁的作业就一定惨不忍睹。
--- 陈BL同学
在ideation时，不要给自己找麻烦...不要提一个非常难的项目。最好是想一个问题，然后用一个学期把这个问题完美解决。
--- 张JK同学
夫拉氏巴特教授人如其名，温文儒雅又随和，虽是美国人，却有着谦谦君子之风。为人幽默风趣，或许有时他的幽默玩笑会打击到你，但这也是他帮助我们成长的一种方式。有时可能他对你们的project会有些严格，但他的人格魅力会征服大家的！
--- 吴ZY同学
团队一定要有良好的讨论氛围，要积极担当，不要疯狂甩锅。不是只有自己多么忙多么没空，大家都一样。最重要的还是team work。
--黄QZ同学&张XQ同学
最后的最后
也许能有一麻袋橙子了吧。
整整一卷垃圾袋吧，拉开来能绕房间两圈。
及腰长发一顶假发，三撮细绳。
ZJUI学子们全身心投入每一门课程和实验，注重实践和团队协作，追求卓越。他们现在经受的苦难与磨练都是为将来的事业夯筑基石。
希望这干货满满的经验分享，能让同学们未来更有能力去面对挑战与解决问题。
文 | 陈圣伟 王子文 言晓语 图 | ME1801提供
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责任编辑 | 张旖
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