Takafumi Horiuchi

Tres proyectos de estudio de diseño

2019–2020

Visión general

Durante el máster en Design & Engineering del Politecnico di Milano, trabajé con un equipo distinto cada semestre en las asignaturas de Design Studio. Desarrollamos propuestas integrales de producto, desde definir el problema y las necesidades del usuario hasta diseñar la forma, los mecanismos, las interacciones y el planteamiento de fabricación. Esta página presenta tres proyectos completados entre el invierno de 2019 y el de 2020.

  1. Diseño de una cafetera (invierno de 2019)HUBBLE es un concepto de cafetera compartida diseñado en torno a las preferencias individuales. La propuesta incluye una interfaz circular, una boquilla regulable en altura, un cabezal dispensador giratorio, mecanismos internos y planos de fabricación.
  2. Diseño de un PAPR para soldadores (verano de 2020)VCS-20 es un concepto de respirador purificador de aire motorizado diseñado para utilizarse con pantallas de soldadura existentes. Combina una capucha, un chaleco y una unidad de ventilación apoyada en los hombros, y se desarrolló hasta un prototipo a escala real que puede vestirse.
  3. Diseño de un dispositivo de evaluación de donantes de sangre (invierno de 2020)DELCON Massachusetts es un concepto de evaluación previa a la donación, sin contacto, de temperatura, frecuencia cardíaca, presión arterial y hemoglobina. Diseñamos la carcasa y una experiencia de autoservicio que abarca la identificación por QR, la medición y el intercambio de resultados mediante la nube.

Diseño de una cafetera (invierno de 2019)

Reto: café personalizado en una máquina compartida

En pisos compartidos, espacios de trabajo compartido y oficinas, una misma cafetera atiende a personas con distintos orígenes culturales y preferencias. Nuestra revisión de las máquinas de cápsulas existentes identificó limitaciones de tamaño de taza, controles poco claros y sabores determinados por la cápsula. Exigir que se repitieran ajustes detallados para cada bebida también haría incómoda una máquina compartida.

Desarrollamos dos perfiles contrastantes: María, de México, que prefiere un café grande y suave, y Mert, de Turquía, que prefiere uno pequeño e intenso. Estos perfiles orientaron los requisitos: aroma, intensidad, temperatura y volumen regulables; perfiles y recetas guardados; compatibilidad con distintos tamaños de taza y orientaciones de instalación; y facilidad de llenado y limpieza.

Representación de la cafetera HUBBLE sobre una encimera de oficina compartida. Un cabezal dispensador de color cobre sobresale del cuerpo negro; se ven una pantalla circular y una taza.
El diseño propuesto de HUBBLE reúne un cuerpo negro mate, un cabezal dispensador de color cobre y un control circular en una forma pensada para espacios compartidos.

Diseño: preferencias guardadas e interfaz circular

HUBBLE se diseñó para reconocer a los usuarios por Bluetooth y recuperar sus recetas guardadas. En el primer uso, el usuario gira el mando circular para seleccionar aroma, intensidad, temperatura y otros ajustes, y lo pulsa para confirmar. Puede dar nombre a una bebida favorita y guardarla para elegirla rápidamente la próxima vez; las recomendaciones ofrecen una forma de probar otros sabores.

La interfaz combina una pantalla circular con un mando giratorio pulsable, manteniendo despejado el panel frontal y mostrando en un mismo lugar la secuencia de ajustes y los valores actuales. La boquilla se mueve verticalmente para adaptarse a la taza y mantener una distancia adecuada, tanto con una tacita de expreso como con una taza alta.

Demostración de la interfaz circular con reconocimiento de usuario, selección de recetas, ajustes de aroma, intensidad y temperatura, y la secuencia de pantallas diseñada hasta la preparación del café. No es una prueba del rendimiento de preparación en una máquina física.

Integrar ubicación, llenado y mantenimiento

El cabezal dispensador gira respecto al cuerpo para que las tazas puedan colocarse en el lado largo o en el corto de la encimera. Así la máquina se adapta a paredes y zonas de paso de cocinas y oficinas pequeñas. Los depósitos de agua y café en grano se extraen por arriba, mientras que el recipiente de leche y el de residuos se abren presionando desde el frente, ofreciendo acceso para llenar y limpiar desde más de una dirección.

También distribuimos el molinillo, la bomba, el calentador, el mecanismo de preparación y el motor de giro dentro de la carcasa, y desarrollamos el modelo CAD 3D y la estructura de componentes. El conjunto final de planos incluye dibujos de ensamblaje, una lista de materiales y planos de fabricación de piezas individuales.

Plano de ensamblaje de HUBBLE con el cuerpo explosionado, el cabezal dispensador giratorio, el control circular y los componentes internos numerados; a la derecha aparece la lista de materiales.
Plano de ensamblaje y lista de materiales de HUBBLE, que muestran la estructura general y la relación entre la carcasa y los mecanismos internos.

Resultado: un diseño integral desarrollado mediante CAD y planos técnicos

La propuesta final integra requisitos basados en escenarios de uso y perfiles, diseño formal del producto, flujos de la interfaz circular, componentes móviles, acceso de mantenimiento, distribución interna, CAD 3D y planos de ensamblaje y piezas. Aborda el uso compartido mediante una máquina diseñada para recordar las preferencias de cada persona.

Product Development Design Studio I, Coffee Machine, grupo 7. Trabajo conjunto de Carla Ayala, Fabio Monza, Ayse Selin Yagsan, Takafumi Horiuchi y Marco Talpo.

Presentación final

  1. Portada de HUBBLE Coffee Machine, con una silueta desenfocada de la máquina centrada sobre un fondo oscuro.
  2. Separador de sección del proyecto con un detalle del control circular y el cabezal dispensador de HUBBLE, de color cobre.
  3. Propuesta de valor de HUBBLE, con una representación del producto y las palabras «Personalize» (personalizar), «Recognize» (reconocer), «Suggestion» (sugerencias) y «Position» (posición).
  4. Separador de la sección de diseño final con una vista oblicua superior del cabezal dispensador de HUBBLE.
  5. Representación de la cafetera HUBBLE propuesta sobre una encimera de una oficina compartida.
  6. Tres funciones, «Personalize» (personalizar), «Recognize» (reconocer) y «Position» (posición), ilustradas mediante la interfaz circular, el reconocimiento de usuarios y el cabezal dispensador giratorio.
  7. Separador de la sección de investigación con una fotografía cenital de una mesa con varias tazas.
  8. Comparación de culturas del café en el mundo mediante un mapa y distintos tipos de taza.
  9. Separador de la sección de espacios compartidos con una fotografía de personas reunidas en torno a una cafetera.
  10. Fotografías de tres entornos previstos: un piso compartido, un espacio de trabajo compartido y una oficina.
  11. Dos perfiles contrastantes: María, que prefiere un café grande y suave, y Mert, que prefiere uno pequeño e intenso.
  12. Separador de la sección de proceso de diseño con bocetos, modelos y detalles CAD.
  13. Evolución de la forma de la cafetera, desde los primeros bocetos hasta un diseño con cabezal dispensador giratorio.
  14. Comparación del tamaño y la configuración de Nespresso Pixie y HUBBLE.
  15. Representación final de HUBBLE en una cocina compartida, sirviendo café en una taza.
  16. Separador de la sección de referencias visuales con un collage de productos con acabados negros y de color cobre.
  17. Panel de referencias visuales de HUBBLE, que combina instrumentos de precisión, cuerpos celestes, cobre y superficies negras.
  18. Separador de la sección de interacción con una representación de una mano utilizando la pantalla y el mando circulares.
  19. Interacción con el mando circular: nombre del usuario, giro para seleccionar una opción y pulsación para confirmar.
  20. Tres pantallas circulares para ajustar «Aroma», «Strength» (intensidad) y «Temperature» (temperatura).
  21. Flujo de la interfaz circular con la receta guardada «Your Americano» (tu café americano) y opciones de volumen y preferencias.
  22. La boquilla regulable en altura sobre tres tazas de distintas alturas, desde una pequeña hasta una alta.
  23. Diagrama del giro del cabezal dispensador para colocar tazas en el lado largo o en el corto de una encimera.
  24. Depósitos de agua y café en grano diseñados para extraerse por la parte superior de la máquina.
  25. Recipiente de leche y depósito de posos diseñados para abrirse presionando desde el frente.
  26. Separador de la sección de componentes internos con una representación transparente de la carcasa y los mecanismos.
  27. Distribución interna del molinillo, la bomba, el calentador, el mecanismo de preparación, el motor de giro y otros componentes.
  28. Dos representaciones finales de HUBBLE, con vistas frontal y oblicua de su carcasa negra y de color cobre.
Diapositivas originales de la presentación final, en inglés.

Diseño de un PAPR para soldadores (verano de 2020)

Reto: protección respiratoria compatible con pantallas de soldadura existentes

Los soldadores necesitan protección respiratoria y facial frente a humos y chispas calientes. Sin embargo, en espacios de trabajo reducidos, las capas de protección pueden dificultar ponerse y quitarse el equipo y obstaculizar la visión y el movimiento. El encargo pedía un respirador purificador de aire motorizado (PAPR) ligero que pudiera acoplarse rápidamente a una pantalla de soldadura existente.

Creamos como perfil del proyecto a Antonio, un soldador de 25 años que trabaja a tiempo completo en Milán. Los requisitos incluían compatibilidad con distintas pantallas, forma compacta, comodidad, batería sustituible de larga autonomía, presión positiva, al menos dos ajustes de caudal, alarmas visuales y sonoras, un filtro combinado y un caudal mínimo de 120 L/min.

Representación de un soldador con VCS-20: pantalla de soldadura negra, capucha que cubre el cuello, chaleco y unidad de ventilación en forma de C apoyada en los hombros.
El sistema VCS-20 propuesto integra una capucha acoplada a una pantalla de soldadura existente, un chaleco que sujeta el sistema al cuerpo y una unidad de ventilación apoyada en los hombros.

Diseño: capucha, chaleco y unidad PAPR apoyada en los hombros

VCS-20 combina una capucha adaptable, un chaleco y una unidad PAPR en forma de C. La capucha combina algodón resistente a la llama con tejido elástico y utiliza seis puntos de fijación Gecko Tape para adaptarse a distintas formas de pantalla. Durante una pausa se puede levantar solo la pantalla sin retirar todo el sistema.

El chaleco limita el movimiento de la unidad y se ajusta al cuerpo mediante cierres de gancho y bucle y correas. Un conector magnético en el cuello suministra aire a la capucha, mientras que la unidad de ventilación distribuye su peso entre ambos hombros. Las articulaciones traseras y laterales y los componentes de silicona se diseñaron para adaptarse a distintos tamaños corporales y al movimiento.

Vista explosionada de VCS-20 con la carcasa, la cubierta del filtro, el filtro combinado, el ventilador, las articulaciones, la batería sustituible, la placa de circuito, el sensor de aire y el control.
Vista explosionada de VCS-20, con el filtro combinado, el ventilador, la batería sustituible, la placa de circuito, el sensor de aire, los controles y las alarmas distribuidos alrededor de los hombros.

Diseñar controles y señales para el uso con guantes

Un mando pulsable y giratorio reúne el encendido y el ajuste del caudal. Las señales visuales y sonoras propuestas indican el estado del filtro, el de la batería y la reducción del caudal. Consideramos carcasas moldeadas por inyección y piezas textiles cortadas con láser, y desarrollamos la selección de materiales, la división de componentes y el planteamiento de ensamblaje.

El equipo construyó un prototipo formal a escala real que podía vestirse para explorar el ajuste y el proceso de ponerse y quitarse el sistema.

Vista frontal de una persona con el chaleco, la capucha, la pantalla de soldadura y la unidad de ventilación del prototipo VCS-20, junto con vistas separadas de la capucha y la unidad.
Prototipo vestible VCS-20 a escala real utilizado para explorar la fijación del chaleco, el ajuste en los hombros y la secuencia para colocarse la capucha y la pantalla de soldadura existente.

Resultado: explorar el ajuste mediante prototipos y simular el funcionamiento

El proyecto reunió requisitos de usuario, el sistema de sujeción al cuerpo, distribuciones exterior e interior, materiales y métodos de fabricación y un prototipo a escala real que podía vestirse. Desarrolló el PAPR como parte de un sistema vestible integrado que incluye la pantalla y la ropa.

Product Development Studio 2, grupo 8. Trabajo conjunto de Takafumi Horiuchi, Hou Weihuan, Giulia Stevanoni y Marco Luigi Talpo.

Presentación final

  1. Portada del proyecto de PAPR para soldadores con el logotipo de BLS, la gama de productos y los nombres del equipo.
  2. Fotografía de soldadura, retos de los humos, las chispas, los espacios reducidos y la complejidad del equipo de protección, y principales sectores que utilizan soldadura.
  3. Estudio de mercado que compara respiradores de soldadura disponibles comercialmente según su configuración y forma de llevarlos.
  4. Encargo y requisitos de diseño: compatibilidad con pantallas de soldadura existentes, tamaño compacto, comodidad, batería sustituible, alarmas y caudal.
  5. Antonio, perfil de soldador de 25 años, busca ligereza, controles y colocación rápidos, compatibilidad con una pantalla existente y comodidad.
  6. Representación final de un soldador con VCS-20, que combina capucha, chaleco y unidad de ventilación apoyada en los hombros.
  7. Visión general de VCS-20, con opciones de color y ubicación del sensor de aire.
  8. Simulación del flujo de aire con partículas contaminantes alrededor de un modelo 3D; el aire pasa desde la unidad de hombros hasta la capucha.
  9. Construcción por capas, dimensiones y materiales del chaleco, incluidos algodón resistente a la llama, neopreno y nailon.
  10. Detalles de unión del conector magnético del cuello, el tubo, la placa y los remaches.
  11. Algodón resistente a la llama y tejido elástico de la capucha, patrón y dimensiones principales.
  12. Cómo los seis puntos de fijación Gecko Tape sujetan la capucha a pantallas de soldadura existentes de distintas formas.
  13. Vista explosionada de la unidad PAPR en forma de C apoyada en los hombros, con articulaciones traseras y laterales y componentes de silicona.
  14. Acciones de pulsar y girar del control multifunción, alarmas visuales y sonoras y materiales de la carcasa.
  15. Vista explosionada completa de VCS-20 con carcasa, filtro combinado, ventilador, batería sustituible, placa de circuito, sensores y otras piezas.
  16. Métodos de fabricación propuestos: corte láser para las piezas textiles y moldeo por inyección para la carcasa.
  17. Prototipo vestible VCS-20 a escala real, con vista frontal de una persona que lo lleva y vistas separadas de la capucha y la unidad de hombros.
  18. Fotografías de frente y de espaldas de dos personas con VCS-20, que muestran el ajuste del prototipo al cuerpo.
  19. Demostración interactiva en Unity con una interfaz móvil y un modelo 3D para controlar el movimiento simulado del aire y su caudal.
  20. Concepto publicitario con un soldador que lleva VCS-20 y el texto «FEEL FREE TO BREATHE» (respira con libertad).
Diapositivas originales de la presentación final, en inglés.

Diseño de un dispositivo de evaluación de donantes de sangre (invierno de 2020)

Reto: evaluación previa a la donación sin contacto y en autoservicio

La evaluación previa a la donación incluye comprobaciones de temperatura, frecuencia cardíaca, presión arterial y hemoglobina. Durante la pandemia de COVID-19, los equipos compartidos y la cercanía al personal añadían preocupación por la higiene y estrés. Reconsideramos el proceso de medición desde ambas perspectivas.

La propuesta era un terminal de autoservicio para donantes de 16 años en adelante en Norteamérica, destinado a centros de donación, espacios móviles y autobuses de donación de sangre. Los requisitos principales eran mediciones sin contacto y no invasivas; forma portátil y fácil de limpiar; tiempos de medición breves; registros sin papel; intercambio seguro de datos; y uso sobre mesa o sobre soporte de pie.

Concepto DELCON Massachusetts de evaluación previa a la donación, con una pantalla grande en una carcasa blanca de sobremesa y cámaras y luces en la parte superior.
El terminal propuesto reúne en su parte superior una cámara de visión artificial para imágenes faciales y del lecho ungueal, una cámara térmica y luces auxiliares. La pantalla y el altavoz se sitúan en una carcasa redondeada diseñada para facilitar la limpieza.

Concepto: cuatro indicadores mediante tres métodos ópticos

El concepto combina fotopletismografía por imagen (iPPG) para estimar la frecuencia cardíaca y la presión arterial a partir de cambios de color del rostro; termografía para leer la temperatura superficial facial; e imágenes de cámara con aprendizaje automático para estimar la hemoglobina a partir del lecho ungueal. Elegimos estos métodos para explorar mediciones sin fijar sensores al cuerpo ni tomar muestras de sangre.

Métodos de medición y supuestos de diseño documentados en el proyecto. Estas cifras no son resultados de rendimiento validados. Las definiciones y las fuentes de los valores ± todavía deben confirmarse.
MediciónMétodoSupuestos de diseño del proyecto
Frecuencia cardíaca y presión arterialiPPG facialDistancia: 0,5–1 m; iluminancia: 1000–4000 lx; tiempo de medición: unos 60 s. Frecuencia cardíaca: ±3 bpm; presión arterial sistólica: ±0,4 mmHg; presión arterial diastólica: ±0,2 mmHg.
TemperaturaTermografíaDistancia: 0,3–1 m; medición en tiempo real; ±0,2 °C.
HemoglobinaImágenes del lecho ungueal y aprendizaje automáticoIluminancia: 250–3000 lx; tiempo de medición: unos 15 s; ±0,92 g/dL.

Del código QR a los resultados compartidos

En el flujo propuesto, el donante escanea el código QR recibido durante el registro previo y después presenta una uña ante la cámara superior de visión artificial para estimar la hemoglobina. A continuación, se coloca frente al terminal para que la misma cámara y la cámara térmica capten las imágenes necesarias para evaluar temperatura, frecuencia cardíaca y presión arterial. La pantalla y el altavoz orientarían la posición e indicarían el progreso, y los resultados se añadirían a un registro en la nube para su revisión por el personal.

Flujo propuesto de evaluación previa a la donación: escaneo QR, imagen del lecho ungueal, evaluación facial sin contacto e intercambio de resultados con el personal mediante la nube.
Flujo propuesto en un único terminal: identificación por QR, estimación de hemoglobina a partir del lecho ungueal, evaluación facial sin contacto de tres indicadores e intercambio de resultados con el personal mediante la nube.

Adaptar un mismo terminal para uso sobre mesa o sobre soporte de pie

Diseñamos el mismo terminal para colocarlo directamente sobre una mesa o fijarlo a un soporte de suelo específico, con un mecanismo de pasador que ofrece dos alturas. La cámara de visión artificial, la cámara térmica y las luces auxiliares se agrupan arriba, con la pantalla y el altavoz en el frente. El diseño permite alimentación por batería o cable.

Los materiales y procesos propuestos incluyen componentes frontales de PC y PET moldeados por inyección, una carcasa trasera termoformada y mecanizada, una cubierta de pantalla de policarbonato y un soporte de acero A500. Desarrollamos la distribución interna, las vistas explosionadas, la secuencia de ensamblaje y el planteamiento de fabricación, y examinamos la estabilidad estructural del soporte mediante análisis de elementos finitos.

Vista explosionada del terminal de evaluación previa a la donación con las carcasas frontal y trasera, la pantalla, las cámaras superiores, las luces, el altavoz, la placa de circuito y las piezas de soporte.
Vista explosionada del terminal que muestra la relación entre las cámaras superiores, la pantalla, la placa de circuito, las carcasas frontal y trasera y los componentes que las sujetan.

Resultado: un concepto integral de evaluación y flujo de trabajo del personal

El concepto final reúne escenarios de uso y requisitos, métodos de medición seleccionados, un flujo basado en QR y nube, configuraciones de sobremesa y sobre soporte de pie, distribución interna, materiales y métodos de fabricación, vistas explosionadas y análisis estructural.

Design Studio, grupo 11. Trabajo conjunto de Fabio Villano, Bhuvanesh Bari, Takafumi Horiuchi y Joeperdo El Husseini.

Presentación final

  1. Portada del terminal de evaluación previa a la donación, con representación de sobremesa, nombre del proyecto y nombres del equipo.
  2. Encargo de diseño y cuatro beneficios buscados: higiene, menor estrés, rapidez y distanciamiento físico.
  3. Usuarios y entornos previstos: donantes de sangre de 16 años en adelante en Norteamérica, personal sanitario, centros de donación, espacios móviles y autobuses de donación de sangre.
  4. Concepto del terminal sobre soporte de pie y funciones principales, incluidas pantalla, cámaras superiores y luces auxiliares.
  5. Uso propuesto de iPPG facial para estimar frecuencia cardíaca y presión arterial, con distancia, iluminancia, tiempo de medición y supuestos de diseño.
  6. Cámara, iluminación y componentes de procesamiento de imagen propuestos para la medición por iPPG.
  7. Uso propuesto de termografía para leer la temperatura de la superficie facial, con distancia, rapidez de medición y supuestos de diseño.
  8. Cámara térmica y componentes auxiliares propuestos para medir la temperatura.
  9. Uso propuesto de imágenes del lecho ungueal y aprendizaje automático para estimar la hemoglobina, con iluminancia, tiempo de medición y supuestos de diseño.
  10. Configuración propuesta para estimar hemoglobina, que comparte la cámara superior de visión artificial utilizada para frecuencia cardíaca y presión arterial.
  11. Carcasa redondeada, diseñada para ofrecer estabilidad, facilidad de limpieza y portabilidad.
  12. Comparación del mismo terminal en configuraciones de sobremesa y sobre soporte de pie.
  13. Mecanismo de pasador que ajusta el soporte de suelo entre dos alturas.
  14. Flujo propuesto: escaneo QR, imagen del lecho ungueal, evaluación facial sin contacto e intercambio de resultados con el personal.
  15. Materiales de las carcasas frontal y trasera, la pantalla y el soporte, con procesos propuestos de moldeo por inyección, termoformado y mecanizado.
  16. Vista explosionada del terminal completo y el soporte de suelo, con carcasas, pantalla, componentes internos, columna y base.
  17. Vista explosionada del terminal, con carcasas frontal y trasera, pantalla, cámaras superiores, luces, altavoz, placa de circuito y piezas de soporte.
  18. Ensamblaje frontal del terminal y componentes que sujetan cada pieza.
  19. Forma, dimensiones principales y detalles de fabricación de la carcasa frontal del terminal.
  21. Forma, dimensiones principales y detalles de fabricación de la carcasa trasera del terminal.
  22. Análisis de elementos finitos del soporte de suelo bajo carga, con distribuciones de deformación y tensión en color.
  23. Diapositiva de cierre con «Thank you» (Gracias) sobre fondo gris.
Diapositivas originales de la presentación final, en inglés.