Takafumi Horiuchi

Tiga Proyek Design Studio

2019–2020

Ringkasan

Dalam program magister Design & Engineering di Politecnico di Milano, saya bekerja dengan tim yang berbeda setiap semester pada mata kuliah Design Studio. Kami mengembangkan usulan produk yang terpadu, mulai dari merumuskan masalah dan kebutuhan pengguna hingga merancang bentuk, mekanisme, interaksi, serta pendekatan manufakturnya. Halaman ini menyajikan tiga proyek yang diselesaikan antara musim dingin 2019 dan musim dingin 2020.

  1. Desain mesin kopi (musim dingin 2019)HUBBLE adalah konsep mesin kopi bersama yang dirancang mengikuti preferensi setiap orang. Usulannya mencakup antarmuka bundar, nosel yang dapat disesuaikan tingginya, kepala penyeduh berputar, mekanisme internal, dan gambar manufaktur.
  2. Desain PAPR untuk juru las (musim panas 2020)VCS-20 adalah konsep respirator pemurni udara bertenaga yang dirancang agar kompatibel dengan pelindung las yang sudah ada. Sistem ini menggabungkan tudung, rompi, dan unit peniup di bahu, lalu dikembangkan menjadi prototipe berukuran penuh yang dapat dikenakan.
  3. Desain perangkat skrining donor darah (musim dingin 2020)DELCON Massachusetts adalah konsep skrining pra-donor tanpa sentuhan untuk suhu, denyut jantung, tekanan darah, dan hemoglobin. Kami merancang bodi serta pengalaman layanan mandiri yang mencakup pendaftaran melalui QR, pengukuran, dan berbagi hasil melalui cloud.

Desain mesin kopi (musim dingin 2019)

Tantangan: Kopi sesuai selera dari mesin bersama

Di hunian bersama, ruang kerja bersama, dan kantor, satu mesin kopi melayani orang dengan latar budaya dan selera berbeda. Tinjauan kami terhadap mesin kapsul yang ada menemukan keterbatasan ukuran cangkir, kendali yang kurang jelas, dan rasa yang ditentukan oleh kapsul. Mengharuskan pengguna mengulang pengaturan terperinci setiap kali membuat minuman juga akan merepotkan penggunaan bersama.

Kami mengembangkan dua persona yang kontras: Maria dari Meksiko, yang menyukai kopi dalam porsi besar dengan rasa ringan, dan Mert dari Turki, yang menyukai porsi kecil dengan rasa kuat. Persona ini mendasari kebutuhan akan aroma, kekuatan, suhu, dan volume yang dapat diatur; profil pengguna dan resep tersimpan; dukungan untuk berbagai ukuran cangkir serta orientasi penempatan; dan kemudahan pengisian ulang serta pembersihan.

Render mesin kopi HUBBLE di meja kantor bersama. Kepala penyeduh berwarna tembaga menonjol dari bodi hitam, dengan layar bundar dan cangkir yang terlihat.
Usulan desain HUBBLE memadukan bodi hitam dof, kepala penyeduh berwarna tembaga, dan kendali bundar dalam bentuk yang ditujukan untuk ruang bersama.

Desain: Preferensi tersimpan dan antarmuka bundar

HUBBLE dirancang untuk mengenali pengguna melalui Bluetooth dan mengambil resep yang mereka simpan. Saat pertama kali digunakan, pengguna memutar kenop bundar untuk memilih aroma, kekuatan, suhu, dan pengaturan lain, lalu menekannya untuk mengonfirmasi. Minuman favorit dapat diberi nama dan disimpan agar mudah dipilih lain kali, sementara rekomendasi menyediakan cara untuk mencoba rasa lain.

Antarmuka ini menggabungkan layar bundar dengan kenop yang dapat diputar dan ditekan, sehingga panel depan tetap rapi dan urutan pengaturan beserta nilai saat ini tampil di satu tempat. Nosel bergerak vertikal mengikuti ukuran cangkir untuk menjaga jarak yang sesuai, baik dengan cangkir espresso kecil maupun mug tinggi.

Demonstrasi antarmuka bundar yang menampilkan pengenalan pengguna, pemilihan resep, penyesuaian aroma, kekuatan, dan suhu, serta rancangan urutan layar menuju penyeduhan. Demonstrasi ini bukan pengujian kinerja penyeduhan pada mesin fisik.

Memadukan penempatan, pengisian ulang, dan perawatan

Kepala penyeduh dapat berputar terhadap bodi sehingga cangkir bisa diletakkan dari sisi panjang maupun pendek meja. Dengan demikian, mesin dapat menyesuaikan diri dengan dinding dan jalur pergerakan di dapur atau kantor yang sempit. Tangki air dan biji kopi diangkat dari atas, sedangkan wadah susu dan ampas dibuka dengan menekan bagian depannya. Susunan ini menyediakan akses pengisian ulang dan pembersihan dari beberapa arah.

Kami juga menata penggiling, pompa, pemanas, mekanisme penyeduh, dan motor putar di dalam bodi, lalu mengembangkan model CAD 3D serta struktur komponennya. Kumpulan gambar akhir mencakup gambar rakitan, daftar komponen, dan gambar manufaktur untuk setiap bagian.

Gambar rakitan HUBBLE yang memperlihatkan uraian bodi, kepala penyeduh berputar, kendali bundar, dan komponen internal bernomor, dengan daftar komponen di kanan.
Gambar rakitan dan daftar komponen HUBBLE menunjukkan struktur keseluruhan serta hubungan antara bodi dan mekanisme internal.

Hasil: Desain terpadu yang dikembangkan melalui CAD dan gambar teknik

Usulan akhir memadukan kebutuhan berdasarkan skenario penggunaan dan persona, gaya produk, alur antarmuka bundar, komponen bergerak, akses perawatan, tata letak internal, CAD 3D, gambar rakitan, dan gambar komponen. Kebutuhan penggunaan bersama dijawab melalui mesin yang dirancang untuk mengingat preferensi setiap orang.

Product Development Design Studio I ‘Coffee Machine’, Group 7. Karya bersama Carla Ayala, Fabio Monza, Ayse Selin Yagsan, Takafumi Horiuchi, dan Marco Talpo.

Presentasi akhir

  1. Salindia sampul HUBBLE Coffee Machine, dengan siluet mesin yang samar di tengah latar gelap.
  2. Pembatas bagian proyek dengan tampilan dekat kendali bundar dan kepala penyeduh HUBBLE berwarna tembaga.
  3. Usulan nilai HUBBLE, dengan render produk dan kata kunci “Personalize”, “Recognize”, “Suggestion”, dan “Position”.
  4. Pembatas bagian desain akhir yang memperlihatkan kepala penyeduh HUBBLE dari sudut atas.
  5. Render usulan mesin kopi HUBBLE di meja kantor bersama.
  6. Tiga fitur, “Personalize”, “Recognize”, dan “Position”, digambarkan melalui antarmuka bundar, pengenalan pengguna, dan kepala penyeduh berputar.
  7. Pembatas bagian riset dengan foto meja berisi beberapa cangkir dari atas.
  8. Perbandingan budaya kopi di berbagai negara, menggunakan peta dunia dan beragam jenis cangkir kopi.
  9. Pembatas bagian ruang bersama dengan foto orang-orang berkumpul di sekitar mesin kopi.
  10. Foto tiga konteks penggunaan yang dituju: hunian bersama, ruang kerja bersama, dan kantor.
  11. Dua persona yang kontras: Maria, yang menyukai porsi kopi besar dengan rasa ringan, dan Mert, yang menyukai porsi kecil dengan rasa kuat.
  12. Pembatas bagian proses desain dengan sketsa, model, dan detail CAD.
  13. Perkembangan bentuk mesin kopi, dari sketsa awal hingga desain dengan kepala penyeduh berputar.
  14. Perbandingan ukuran dan konfigurasi Nespresso Pixie dengan HUBBLE.
  15. Render akhir HUBBLE di dapur bersama, sedang menuangkan kopi ke dalam cangkir.
  16. Pembatas bagian papan inspirasi dengan kolase produk berwarna hitam dan tembaga.
  17. Papan inspirasi HUBBLE, memadukan gambar instrumen presisi, benda langit, tembaga, dan permukaan hitam.
  18. Pembatas bagian interaksi dengan render tangan yang menggunakan layar dan kenop bundar.
  19. Interaksi kenop bundar, yang menampilkan nama pengguna, putaran untuk memilih opsi, dan tekanan untuk mengonfirmasi.
  20. Tiga layar antarmuka bundar untuk mengatur “Aroma”, “Strength”, dan “Temperature”.
  21. Alur antarmuka bundar yang menunjukkan resep tersimpan “Your Americano” serta pilihan volume dan preferensi.
  22. Nosel yang dapat disesuaikan tingginya, di atas tiga cangkir dengan tinggi berbeda, dari cangkir kecil hingga mug tinggi.
  23. Diagram cara kepala penyeduh berputar untuk mengakomodasi cangkir di sisi panjang atau pendek meja.
  24. Tangki air dan biji kopi yang dirancang agar dapat diangkat dari atas mesin.
  25. Wadah susu dan ampas kopi yang dirancang agar terbuka dengan tekanan dari depan.
  26. Pembatas bagian komponen internal dengan render transparan bodi dan mekanismenya.
  27. Susunan internal penggiling, pompa, pemanas, mekanisme penyeduh, motor putar, dan komponen lain.
  28. Dua render akhir mesin kopi HUBBLE, menunjukkan bodi hitam dan tembaganya dari depan dan dari sudut menyamping.
Salindia asli presentasi akhir (bahasa Inggris).

Desain PAPR untuk juru las (musim panas 2020)

Tantangan: Perlindungan pernapasan yang kompatibel dengan pelindung las yang ada

Juru las memerlukan perlindungan pernapasan dan wajah dari asap serta percikan panas. Namun, di ruang kerja yang sempit, perlengkapan pelindung berlapis dapat menyulitkan pemakaian dan pelepasan, sekaligus menghalangi pandangan serta gerakan. Arahan proyek meminta respirator pemurni udara bertenaga (PAPR) yang ringan dan dapat dipasang dengan cepat pada pelindung las yang sudah ada.

Kami membuat persona Antonio, juru las penuh waktu berusia 25 tahun di Milan. Persyaratan desain mencakup kompatibilitas dengan berbagai pelindung, bentuk ringkas, kenyamanan, baterai yang dapat diganti dengan masa operasi panjang, tekanan positif, sedikitnya dua pengaturan aliran udara, alarm visual dan suara, filter gabungan, serta aliran udara sedikitnya 120 L/min.

Render juru las mengenakan VCS-20, dengan pelindung las hitam, tudung penutup leher, rompi, dan unit peniup berbentuk C yang ditopang bahu.
Usulan sistem VCS-20 memadukan tudung yang dipasang pada pelindung las yang ada, rompi yang mengikat sistem ke tubuh, serta unit peniup yang ditopang bahu.

Desain: Tudung, rompi, dan unit PAPR yang ditopang bahu

VCS-20 menggabungkan tudung yang dapat disesuaikan, rompi, dan unit PAPR berbentuk C. Tudung memadukan katun tahan api dengan kain elastis dan menggunakan enam titik pemasangan Gecko Tape agar sesuai dengan beragam bentuk pelindung. Saat jeda, pelindung las saja dapat diangkat tanpa melepas seluruh sistem.

Rompi membatasi pergeseran unit dan dapat disesuaikan dengan tubuh pemakai melalui perekat kait-loop serta tali. Konektor magnetik di leher menyalurkan udara ke tudung, sementara unit peniup membagi bobotnya ke kedua bahu. Sambungan berartikulasi di bagian belakang dan samping serta komponen silikon dirancang untuk mengakomodasi perbedaan ukuran tubuh dan gerakan.

Gambar uraian VCS-20, memperlihatkan bodi, penutup filter, filter gabungan, kipas, sambungan, baterai yang dapat diganti, papan sirkuit, sensor udara, dan kendali.
Gambar uraian VCS-20, dengan filter gabungan, kipas, baterai yang dapat diganti, papan sirkuit, sensor udara, kendali, dan alarm yang ditata mengelilingi bahu.

Merancang kendali dan umpan balik untuk penggunaan dengan sarung tangan

Kendali tekan-putar menyatukan fungsi daya dan penyesuaian aliran udara. Umpan balik visual dan suara yang diusulkan menunjukkan kondisi filter, status baterai, dan penurunan aliran udara. Kami mempertimbangkan bodi cetak injeksi dan komponen tekstil potong laser, lalu mengembangkan pilihan material, pembagian komponen, serta cara perakitannya.

Tim membuat prototipe bentuk berukuran penuh yang dapat dikenakan untuk mengeksplorasi kesesuaian pada tubuh serta proses memakai dan melepas sistem.

Tampak depan seseorang mengenakan rompi, tudung, pelindung las, serta peniup yang ditopang bahu pada prototipe VCS-20, disertai tampilan tudung dan unit secara terpisah.
Prototipe VCS-20 berukuran penuh yang dapat dikenakan, digunakan untuk mengeksplorasi pemasangan rompi, kesesuaian di sekitar bahu, serta urutan pemakaian tudung dan pelindung las yang ada.

Hasil: Mengeksplorasi kesesuaian melalui prototipe dan simulasi penggunaan

Proyek ini memadukan kebutuhan pengguna, sistem pemakaian, tata letak luar dan dalam, material dan metode manufaktur, serta prototipe berukuran penuh yang dapat dikenakan. PAPR dikembangkan sebagai bagian dari sistem terpadu yang mencakup pelindung dan pakaian.

Product Development Studio 2, Group 8. Karya bersama Takafumi Horiuchi, Hou Weihuan, Giulia Stevanoni, dan Marco Luigi Talpo.

Presentasi akhir

  1. Salindia sampul proyek PAPR untuk juru las, menampilkan logo BLS, jajaran produk, dan nama anggota tim.
  2. Foto pengelasan, tantangan asap, percikan, ruang sempit, dan perlengkapan pelindung yang rumit, serta industri utama yang menggunakan pengelasan.
  3. Riset pasar yang membandingkan respirator las komersial berdasarkan konfigurasi dan cara pemakaian.
  4. Arahan dan persyaratan desain, termasuk kompatibilitas dengan pelindung las yang ada, bentuk ringkas, kenyamanan, baterai yang dapat diganti, alarm, dan aliran udara.
  5. Persona Antonio, juru las berusia 25 tahun yang menginginkan bobot ringan, kendali dan pemasangan cepat, kompatibilitas dengan pelindung yang ada, serta kenyamanan.
  6. Render akhir juru las yang mengenakan VCS-20, dengan tudung, rompi, dan unit peniup yang ditopang bahu.
  7. Gambaran umum VCS-20, termasuk pilihan warna dan lokasi sensor udara.
  8. Simulasi aliran udara dengan partikel polutan di sekitar model 3D, memperlihatkan udara bergerak dari unit bahu ke dalam tudung.
  9. Struktur berlapis, dimensi, dan material rompi, termasuk katun tahan api, neoprena, dan nilon.
  10. Detail sambungan konektor magnetik di leher, tabung, pelat, dan paku keling.
  11. Katun tahan api dan kain elastis tudung, pola potong, serta dimensi utamanya.
  12. Cara enam titik pemasangan Gecko Tape mengikat tudung pada pelindung las yang sudah ada dengan berbagai bentuk.
  13. Gambar uraian unit PAPR berbentuk C yang ditopang bahu, memperlihatkan sambungan berartikulasi di belakang dan samping serta komponen silikon.
  14. Gerakan tekan-putar kendali multifungsi, alarm visual dan suara, serta material bodi.
  15. Gambar uraian lengkap VCS-20, memperlihatkan bodi, filter gabungan, kipas, baterai yang dapat diganti, papan sirkuit, sensor, dan komponen lain.
  16. Metode manufaktur yang diusulkan: pemotongan laser untuk komponen tekstil dan cetak injeksi untuk komponen bodi.
  17. Prototipe VCS-20 berukuran penuh yang dapat dikenakan, dengan tampak depan pemakai serta tampilan tudung dan unit bahu secara terpisah.
  18. Foto depan dan belakang dua orang yang mengenakan VCS-20, memperlihatkan kesesuaian prototipe pada tubuh.
  19. Demonstrasi interaktif Unity yang menggunakan antarmuka seluler dan model 3D untuk mengendalikan simulasi pergerakan serta laju aliran udara.
  20. Konsep iklan dengan juru las yang mengenakan VCS-20 dan tulisan “FEEL FREE TO BREATHE”.
Salindia asli presentasi akhir (bahasa Inggris).

Desain perangkat skrining donor darah (musim dingin 2020)

Tantangan: Skrining mandiri tanpa sentuhan sebelum donor darah

Skrining sebelum donor darah mencakup pemeriksaan suhu, denyut jantung, tekanan darah, dan hemoglobin. Selama pandemi COVID-19, peralatan bersama serta kontak dekat dengan petugas menimbulkan kekhawatiran tambahan tentang kebersihan dan stres. Kami meninjau ulang proses pengukuran dari kedua sisi tersebut.

Usulannya adalah terminal mandiri bagi calon donor berusia 16 tahun ke atas di Amerika Utara, untuk pusat donor, lokasi bergerak, dan bus donor darah. Persyaratan utamanya adalah pengukuran tanpa sentuhan dan noninvasif; bentuk portabel yang mudah dibersihkan; waktu pengukuran singkat; catatan tanpa kertas; berbagi data yang aman; serta penggunaan di atas meja maupun dengan penyangga lantai.

Konsep skrining pra-donor DELCON Massachusetts, dengan layar besar dalam bodi putih di atas meja serta kamera dan lampu di bagian atas.
Usulan terminal skrining pra-donor mengelompokkan kamera visi mesin untuk citra wajah dan dasar kuku, kamera termal, serta lampu bantu di bagian atas. Layar dan pengeras suara berada di dalam bodi membulat yang dirancang agar mudah dibersihkan.

Konsep: Empat indikator skrining melalui tiga metode optik

Konsep ini memadukan imaging photoplethysmography (iPPG) untuk memperkirakan denyut jantung dan tekanan darah dari perubahan warna wajah, termografi untuk membaca suhu permukaan wajah, serta citra kamera dan pembelajaran mesin untuk memperkirakan hemoglobin dari dasar kuku. Kami memilih metode ini untuk mengeksplorasi pengukuran tanpa memasang sensor pada tubuh atau mengambil sampel darah.

Metode pengukuran dan asumsi desain yang didokumentasikan dalam proyek. Angka-angka ini bukan hasil validasi kinerja. Definisi dan sumber nilai ± masih perlu dikonfirmasi.
PengukuranMetodeAsumsi desain dalam proyek
Denyut jantung dan tekanan darahiPPG wajahJarak: 0,5–1 m; iluminansi: 1000–4000 lx; waktu pengukuran: sekitar 60 detik. Denyut jantung: ±3 bpm; tekanan darah sistolik: ±0,4 mmHg; diastolik: ±0,2 mmHg.
SuhuTermografiJarak 0,3–1 m; pengukuran waktu nyata; ±0,2 °C.
HemoglobinCitra dasar kuku dan pembelajaran mesinIluminansi: 250–3000 lx; waktu pengukuran: sekitar 15 detik; ±0,92 g/dL.

Dari kode QR hingga hasil dibagikan

Dalam alur yang diusulkan, donor memindai kode QR yang diterima saat prapendaftaran, lalu menunjukkan kuku kepada kamera visi mesin di bagian atas untuk memperkirakan hemoglobin. Selanjutnya, donor berdiri di depan terminal agar kamera yang sama dan kamera termal dapat menangkap citra untuk skrining suhu, denyut jantung, dan tekanan darah. Layar dan pengeras suara dirancang untuk memandu posisi serta kemajuan proses, dan hasilnya akan ditambahkan ke catatan cloud untuk ditinjau petugas.

Alur skrining pra-donor yang diusulkan: pemindaian QR, pencitraan dasar kuku, skrining wajah tanpa sentuhan, dan berbagi hasil dengan petugas melalui cloud.
Usulan alur pada satu terminal: identifikasi QR, perkiraan hemoglobin dari dasar kuku, skrining tiga indikator melalui wajah tanpa sentuhan, dan berbagi hasil dengan petugas melalui cloud.

Menyesuaikan satu terminal untuk penggunaan di meja atau pada penyangga lantai

Kami merancang terminal yang sama untuk diletakkan langsung di meja atau dipasang pada penyangga lantai khusus, dengan mekanisme pin yang menyediakan dua pilihan tinggi. Kamera visi mesin, kamera termal, dan lampu bantu dikelompokkan di bagian atas, sedangkan layar dan pengeras suara berada di depan. Desainnya mendukung daya dari baterai maupun kabel.

Material dan proses yang diusulkan mencakup komponen depan PC dan PET cetak injeksi, bodi belakang yang dibentuk dengan termoforming dan pemesinan, penutup layar polikarbonat, serta penyangga baja A500. Kami mengembangkan tata letak internal, gambar uraian, urutan perakitan, dan pendekatan manufaktur, serta menelaah kestabilan struktur penyangga melalui analisis elemen hingga.

Gambar uraian terminal skrining pra-donor, dengan bodi depan dan belakang, layar, kamera atas, lampu, pengeras suara, papan sirkuit, dan komponen penopang.
Gambar uraian terminal skrining memperlihatkan hubungan antara kamera di bagian atas, layar, papan sirkuit, bodi depan dan belakang, serta komponen penopangnya.

Hasil: Konsep skrining terpadu dengan alur kerja petugas

Konsep akhir memadukan konteks penggunaan dan persyaratan, metode pengukuran terpilih, alur berbasis QR dan cloud, bodi untuk penggunaan di meja maupun pada penyangga lantai, tata letak internal, material dan metode manufaktur, gambar uraian, serta analisis struktur.

Design Studio, Group 11. Karya bersama Fabio Villano, Bhuvanesh Bari, Takafumi Horiuchi, dan Joeperdo El Husseini.

Presentasi akhir

  1. Salindia sampul terminal skrining pra-donor, dengan render versi meja, nama proyek, dan nama anggota tim.
  2. Arahan desain dan empat manfaat yang dituju: kebersihan, pengurangan stres, kecepatan, dan jarak fisik.
  3. Pengguna serta konteks yang dituju: donor darah berusia 16 tahun ke atas di Amerika Utara, tenaga medis, pusat donor, lokasi bergerak, dan bus donor darah.
  4. Konsep terminal dengan penyangga lantai dan fitur utama, termasuk layar, kamera atas, serta lampu bantu.
  5. Usulan penggunaan iPPG wajah untuk memperkirakan denyut jantung dan tekanan darah, disertai jarak, iluminansi, waktu pengukuran, dan asumsi desain.
  6. Kamera, pencahayaan, dan komponen pemrosesan citra yang diusulkan untuk pengukuran iPPG.
  7. Usulan penggunaan termografi untuk membaca suhu permukaan wajah, disertai jarak, kecepatan pengukuran, dan asumsi desain.
  8. Kamera termal dan komponen pendukung yang diusulkan untuk pengukuran suhu.
  9. Usulan penggunaan citra dasar kuku dan pembelajaran mesin untuk memperkirakan hemoglobin, disertai iluminansi, waktu pengukuran, dan asumsi desain.
  10. Usulan konfigurasi perkiraan hemoglobin, menggunakan kamera visi mesin di bagian atas yang juga digunakan untuk denyut jantung dan tekanan darah.
  11. Bodi membulat yang dirancang untuk kestabilan, kemudahan pembersihan, dan portabilitas.
  12. Perbandingan terminal skrining yang sama dalam konfigurasi meja dan penyangga lantai.
  13. Mekanisme pin yang mengatur penyangga lantai pada dua pilihan tinggi.
  14. Alur yang diusulkan: pemindaian QR, pencitraan dasar kuku, skrining wajah tanpa sentuhan, dan berbagi hasil dengan petugas.
  15. Material bodi depan dan belakang, layar, serta penyangga, dengan proses yang diusulkan mencakup cetak injeksi, termoforming, dan pemesinan.
  16. Gambar uraian terminal dan penyangga lantai secara lengkap, memperlihatkan bodi, layar, komponen internal, tiang, dan alas.
  17. Gambar uraian terminal, memperlihatkan bodi depan dan belakang, layar, kamera atas, lampu, pengeras suara, papan sirkuit, dan komponen penopang.
  18. Rakitan depan terminal dan komponen penopang yang mengikat setiap bagian.
  19. Bentuk, dimensi utama, dan detail manufaktur bodi depan terminal.
  21. Bentuk, dimensi utama, dan detail manufaktur bodi belakang terminal.
  22. Analisis elemen hingga penyangga lantai saat diberi beban, dengan distribusi deformasi dan tegangan yang ditampilkan melalui warna.
  23. Salindia penutup dengan tulisan “Thank you” pada latar abu-abu.
Salindia asli presentasi akhir (bahasa Inggris).