Takafumi Horiuchi

Tre progetti di Design Studio

2019–2020

Panoramica

Durante il corso di laurea magistrale in Design & Engineering al Politecnico di Milano, ho lavorato ogni semestre con un gruppo diverso nei corsi di Design Studio. Abbiamo sviluppato proposte integrate di prodotto, dalla definizione del problema e delle esigenze degli utenti alla progettazione di forma, meccanismi, interazioni e processi produttivi. Questa pagina presenta tre progetti completati tra l’inverno 2019 e l’inverno 2020.

  1. Design di una macchina da caffè (inverno 2019)HUBBLE è il concept di una macchina da caffè condivisa progettata attorno alle preferenze individuali. La proposta comprende un’interfaccia circolare, un ugello regolabile in altezza, una testa di erogazione rotante, i meccanismi interni e i disegni di produzione.
  2. Design di un PAPR per saldatori (estate 2020)VCS-20 è il concept di un respiratore elettroventilato a purificazione d’aria, pensato per l’uso con maschere da saldatura esistenti. Combina cappuccio, gilet e unità ventilante sulle spalle ed è stato sviluppato fino a un prototipo indossabile in scala reale.
  3. Design di un dispositivo di screening per la donazione di sangue (inverno 2020)DELCON Massachusetts è un concept per lo screening senza contatto, prima della donazione, di temperatura, frequenza cardiaca, pressione sanguigna ed emoglobina. Abbiamo progettato la scocca e un’esperienza self-service che comprende identificazione tramite QR, misurazioni e condivisione dei risultati tramite cloud.

Design di una macchina da caffè (inverno 2019)

La sfida: caffè personalizzati da una macchina condivisa

Negli appartamenti condivisi, negli spazi di coworking e negli uffici, una sola macchina da caffè serve persone con culture e preferenze diverse. L’analisi delle macchine a capsule esistenti ha evidenziato limiti nelle dimensioni delle tazze, comandi poco chiari e sapori determinati dalle capsule. Richiedere impostazioni dettagliate per ogni bevanda renderebbe inoltre macchinoso l’uso condiviso.

Abbiamo definito due personas con preferenze opposte: Maria, dal Messico, che preferisce un caffè lungo e delicato, e Mert, dalla Turchia, che lo preferisce corto e forte. Da queste personas sono derivati i requisiti: aroma, intensità, temperatura e volume regolabili; profili utente e ricette salvati; compatibilità con tazze di diverse dimensioni e diversi orientamenti d’installazione; semplicità di rifornimento e pulizia.

Rendering della macchina da caffè HUBBLE su un piano di un ufficio condiviso. Dal corpo nero sporge una testa di erogazione color rame; sono visibili un display circolare e una tazza.
La proposta HUBBLE combina corpo nero opaco, testa di erogazione color rame e comando circolare in una forma pensata per gli spazi condivisi.

Il progetto: preferenze salvate e interfaccia circolare

HUBBLE è stata progettata per riconoscere gli utenti via Bluetooth e richiamare le loro ricette salvate. Al primo utilizzo, l’utente ruota la manopola circolare per scegliere aroma, intensità, temperatura e altre impostazioni, quindi la preme per confermare. Si può assegnare un nome alla bevanda preferita e salvarla per ritrovarla rapidamente, mentre i suggerimenti offrono un modo per provare altri sapori.

L’interfaccia combina un display circolare con un comando a rotazione e pressione, mantenendo il pannello frontale essenziale e mostrando nello stesso punto la sequenza di impostazione e i valori correnti. L’ugello si sposta in verticale per adattarsi alla tazza, mantenendo una distanza adeguata sia da una tazzina da espresso sia da una tazza alta.

Dimostrazione dell’interfaccia circolare: riconoscimento dell’utente, scelta della ricetta, regolazione di aroma, intensità e temperatura e sequenza di schermate progettata fino all’erogazione. Non è una prova delle prestazioni di estrazione di una macchina fisica.

Integrare posizionamento, rifornimento e manutenzione

La testa di erogazione ruota rispetto al corpo per consentire di collocare le tazze lungo il lato lungo o quello corto del piano. La macchina può così adattarsi a pareti e percorsi di passaggio in cucine e uffici compatti. I serbatoi dell’acqua e dei chicchi si estraggono dall’alto; il contenitore del latte e quello dei fondi si aprono a pressione dal davanti, offrendo accessi da più direzioni per rifornimento e pulizia.

Abbiamo inoltre disposto all’interno della scocca macinacaffè, pompa, riscaldatore, gruppo di infusione e motore di rotazione, sviluppando il modello CAD 3D e l’articolazione dei componenti. La documentazione finale comprende disegni d’assieme, distinta base e disegni di produzione dei singoli pezzi.

Disegno d’assieme di HUBBLE: corpo esploso, testa di erogazione rotante, comando circolare e componenti interni numerati, con distinta base a destra.
Disegno d’assieme e distinta base di HUBBLE, con la struttura complessiva e la relazione tra scocca e meccanismi interni.

Il risultato: un progetto integrato sviluppato con CAD e disegni tecnici

La proposta finale integra requisiti basati su scenari d’uso e personas, stile del prodotto, flussi dell’interfaccia circolare, componenti mobili, accessi per la manutenzione, disposizione interna, CAD 3D, disegni d’assieme e dei singoli pezzi. Affronta l’uso condiviso con una macchina progettata per ricordare le preferenze di ciascuno.

Product Development Design Studio I, Coffee Machine, Gruppo 7. Lavoro congiunto di Carla Ayala, Fabio Monza, Ayse Selin Yagsan, Takafumi Horiuchi e Marco Talpo.

Presentazione finale

  1. Copertina di HUBBLE Coffee Machine, con la sagoma sfocata della macchina al centro su uno sfondo scuro.
  2. Apertura della sezione sul progetto, con un dettaglio del comando circolare color rame e della testa di erogazione di HUBBLE.
  3. La proposta di valore di HUBBLE, con un rendering del prodotto e le parole chiave «Personalize» (personalizzare), «Recognize» (riconoscere), «Suggestion» (suggerimento) e «Position» (posizionamento).
  4. Apertura della sezione sul design finale, con la testa di erogazione di HUBBLE vista obliquamente dall’alto.
  5. Rendering della macchina da caffè HUBBLE proposta, su un piano di un ufficio condiviso.
  6. Tre funzioni — personalizzazione, riconoscimento e posizionamento — illustrate attraverso interfaccia circolare, riconoscimento dell’utente e testa di erogazione rotante.
  7. Apertura della sezione di ricerca, con una fotografia dall’alto di un tavolo con diverse tazze.
  8. Confronto tra culture del caffè nel mondo, con una mappa e diversi tipi di tazze.
  9. Apertura della sezione sugli spazi condivisi, con una fotografia di persone attorno a una macchina da caffè.
  10. Fotografie dei tre contesti previsti: appartamento condiviso, coworking e ufficio.
  11. Due personas con preferenze opposte: Maria preferisce un caffè lungo e delicato, Mert uno corto e forte.
  12. Apertura della sezione sul processo progettuale, con schizzi, modelli e dettagli CAD.
  13. Evoluzione della forma della macchina da caffè, dai primi schizzi alla testa di erogazione rotante.
  14. Confronto di dimensioni e configurazione di Nespresso Pixie e HUBBLE.
  15. Rendering finale di HUBBLE in una cucina condivisa, mentre eroga caffè in una tazza.
  16. Apertura della sezione sulla tavola d’ispirazione, con un collage di prodotti con finiture nere e color rame.
  17. La tavola d’ispirazione di HUBBLE combina immagini di strumenti di precisione, corpi celesti, rame e superfici nere.
  18. Apertura della sezione sull’interazione, con un rendering di una mano che usa display e manopola circolari.
  19. Interazione con la manopola circolare: nome dell’utente, rotazione per scegliere un’opzione e pressione per confermare.
  20. Tre schermate circolari per regolare aroma, intensità e temperatura.
  21. Percorso dell’interfaccia circolare con la ricetta salvata «Your Americano» e le opzioni per volume e preferenze.
  22. Ugello regolabile in altezza sopra tre tazze di altezze diverse, da una tazzina a una tazza alta.
  23. Diagramma della rotazione della testa di erogazione per posizionare le tazze sul lato lungo o corto del piano.
  24. Serbatoi di acqua e chicchi, progettati per essere estratti dall’alto.
  25. Contenitore del latte e contenitore dei fondi di caffè, progettati per aprirsi a pressione dal davanti.
  26. Apertura della sezione sui componenti interni, con un rendering trasparente della scocca e dei meccanismi.
  27. Disposizione interna di macinacaffè, pompa, riscaldatore, gruppo di infusione, motore di rotazione e altri componenti.
  28. Due rendering finali della macchina da caffè HUBBLE, con scocca nera e color rame vista frontalmente e di scorcio.
Slide originali della presentazione finale, in inglese.

Design di un PAPR per saldatori (estate 2020)

La sfida: proteggere la respirazione usando le maschere da saldatura esistenti

I saldatori hanno bisogno di proteggere vie respiratorie e volto da fumi e scintille calde. Negli spazi ristretti, però, la sovrapposizione di dispositivi protettivi può complicarne la vestizione e la rimozione e ostacolare vista e movimento. Il brief richiedeva un respiratore elettroventilato a purificazione d’aria (PAPR) leggero e rapidamente adattabile a una maschera da saldatura esistente.

Come persona del progetto abbiamo definito Antonio, un saldatore di 25 anni che lavora a tempo pieno a Milano. I requisiti comprendevano compatibilità con maschere diverse, forma compatta, comfort, batteria sostituibile a lunga autonomia, pressione positiva, almeno due regolazioni della portata d’aria, allarmi visivi e sonori, filtro combinato e portata di almeno 120 L/min.

Rendering di un saldatore con VCS-20: maschera da saldatura nera, cappuccio che copre il collo, gilet e unità ventilante a C sostenuta dalle spalle.
Il sistema VCS-20 proposto integra un cappuccio applicabile a una maschera da saldatura esistente, un gilet che fissa il sistema al corpo e un’unità ventilante sostenuta dalle spalle.

Il progetto: cappuccio, gilet e unità PAPR sulle spalle

VCS-20 combina un cappuccio adattabile, un gilet e un’unità PAPR a C. Il cappuccio abbina cotone ignifugo e tessuto elasticizzato e usa sei punti di fissaggio Gecko Tape per adattarsi a maschere di forme diverse. Durante una pausa si può sollevare la sola maschera senza rimuovere l’intero sistema.

Il gilet limita i movimenti dell’unità e si adatta a chi lo indossa mediante chiusure a strappo e cinghie. Un connettore magnetico sul collo porta l’aria al cappuccio, mentre l’unità ventilante distribuisce il peso su entrambe le spalle. Giunti articolati posteriori e laterali e componenti in silicone sono stati progettati per adattarsi a corporature e movimenti diversi.

Esploso di VCS-20 con scocca, coperchio del filtro, filtro combinato, ventola, giunti, batteria sostituibile, scheda elettronica, sensore dell’aria e comando.
Esploso di VCS-20, con filtro combinato, ventola, batteria sostituibile, scheda elettronica, sensore dell’aria, comandi e allarmi disposti attorno alle spalle.

Progettare comandi e feedback utilizzabili con i guanti

Un comando a pressione e rotazione riunisce accensione e regolazione della portata. Il feedback visivo e sonoro proposto indica stato del filtro, livello della batteria e riduzione del flusso d’aria. Abbiamo considerato scocche stampate a iniezione e parti tessili tagliate al laser, sviluppando la scelta dei materiali, la suddivisione dei componenti e il metodo di assemblaggio.

Il gruppo ha costruito un prototipo estetico indossabile in scala reale per esplorare la vestibilità e la sequenza necessaria a indossare e togliere il sistema.

Vista frontale di una persona che indossa gilet, cappuccio, maschera e unità ventilante sulle spalle del prototipo VCS-20, accanto a viste separate di cappuccio e unità.
Prototipo VCS-20 indossabile in scala reale, usato per esplorare il fissaggio del gilet, l’adattamento alle spalle e la sequenza per indossare cappuccio e maschera da saldatura esistente.

Il risultato: esplorare la vestibilità con un prototipo e simulare il funzionamento

Il progetto riunisce requisiti utente, sistema di vestizione, configurazione esterna e interna, materiali e metodi produttivi e un prototipo indossabile in scala reale. Il PAPR è stato sviluppato come parte di un sistema indossabile integrato che comprende maschera e abbigliamento.

Product Development Studio 2, Gruppo 8. Lavoro congiunto di Takafumi Horiuchi, Hou Weihuan, Giulia Stevanoni e Marco Luigi Talpo.

Presentazione finale

  1. Copertina del progetto PAPR per saldatori, con logo BLS, gamma di prodotti e nomi del gruppo.
  2. Fotografia di saldatura, problemi legati a fumi, scintille, spazi ristretti e dispositivi protettivi complessi, e principali settori in cui si salda.
  3. Ricerca di mercato che confronta respiratori per saldatura in commercio per configurazione e modalità di vestizione.
  4. Brief e requisiti: compatibilità con maschere esistenti, compattezza, comfort, batteria sostituibile, allarmi e portata d’aria.
  5. Antonio, il profilo utente di riferimento del progetto: un saldatore di 25 anni che cerca leggerezza, comandi e vestizione rapidi, compatibilità con una maschera esistente e comfort.
  6. Rendering finale di un saldatore con VCS-20, che combina cappuccio, gilet e unità ventilante sulle spalle.
  7. Panoramica di VCS-20, con opzioni di colore e posizione del sensore dell’aria.
  8. Simulazione del flusso d’aria e delle particelle inquinanti attorno a un modello 3D: l’aria passa dall’unità sulle spalle al cappuccio.
  9. Struttura a strati, dimensioni e materiali del gilet, tra cui cotone ignifugo, neoprene e nylon.
  10. Dettagli del connettore magnetico sul collo, del tubo, della piastra e dei rivetti.
  11. Cotone ignifugo e tessuto elasticizzato del cappuccio, cartamodello e dimensioni principali.
  12. Sei punti di fissaggio Gecko Tape collegano il cappuccio a maschere da saldatura esistenti di forme diverse.
  13. Esploso dell’unità PAPR a C sostenuta dalle spalle, con giunti posteriori e laterali articolati e componenti in silicone.
  14. Azioni di pressione e rotazione del comando multifunzione, allarmi visivi e sonori e materiali della scocca.
  15. Esploso completo di VCS-20 con scocca, filtro combinato, ventola, batteria sostituibile, scheda elettronica, sensori e altre parti.
  16. Metodi di produzione proposti: taglio laser per le parti tessili e stampaggio a iniezione per le scocche.
  17. Prototipo VCS-20 indossabile in scala reale, con vista frontale di una persona che lo indossa e viste separate del cappuccio e dell’unità sulle spalle.
  18. Fotografie frontali e posteriori di due persone che indossano VCS-20, per mostrare come il prototipo si adatta al corpo.
  19. Dimostrazione interattiva in Unity che usa un’interfaccia mobile e un modello 3D per controllare movimento e portata simulati dell’aria.
  20. Concept pubblicitario con un saldatore che indossa VCS-20 e la scritta «FEEL FREE TO BREATHE» (sentiti libero di respirare).
Slide originali della presentazione finale, in inglese.

Design di un dispositivo per lo screening dei donatori di sangue (inverno 2020)

La sfida: screening self-service e senza contatto prima della donazione

Lo screening pre-donazione comprende controlli di temperatura, frequenza cardiaca, pressione sanguigna ed emoglobina. Durante la pandemia di COVID-19, attrezzature condivise e contatto ravvicinato con il personale hanno aggiunto preoccupazioni igieniche e stress. Abbiamo ripensato il processo di misurazione da entrambe le prospettive.

La proposta era un terminale self-service per donatori dai 16 anni in su in Nord America, destinato a centri di donazione, sedi mobili e autoemoteche. I requisiti principali erano misurazioni senza contatto e non invasive, forma portatile e facile da pulire, tempi brevi, registrazioni digitali, condivisione sicura dei dati e utilizzo sia su tavolo sia su piantana.

Concept DELCON Massachusetts per lo screening pre-donazione: grande display in una scocca bianca da tavolo, con telecamere e luci nella parte superiore.
Il terminale proposto raggruppa nella parte superiore una telecamera per visione artificiale destinata alle immagini del volto e del letto ungueale, una termocamera e luci ausiliarie. Schermo e altoparlante si trovano in una scocca arrotondata, progettata per facilitarne la pulizia.

Il concept: quattro indicatori con tre metodi ottici

Il concept combina la fotopletismografia tramite immagini (iPPG), per stimare frequenza cardiaca e pressione dalle variazioni cromatiche del volto, la termografia, per rilevare la temperatura superficiale del viso, e immagini elaborate con apprendimento automatico, per stimare l’emoglobina dal letto ungueale. Abbiamo scelto questi metodi per esplorare misurazioni senza applicare sensori al corpo né prelevare campioni di sangue.

Metodi di misurazione e ipotesi progettuali documentati nel progetto. Questi valori non sono risultati di prestazioni validate. Restano da confermare definizioni e fonti dei valori espressi con ±.
MisuraMetodoIpotesi progettuali
Frequenza cardiaca e pressione sanguignaiPPG faccialeDistanza: 0,5–1 m; illuminamento: 1000–4000 lx; durata della misurazione: circa 60 s. Frequenza cardiaca: ±3 bpm; pressione sistolica: ±0,4 mmHg; pressione diastolica: ±0,2 mmHg.
TemperaturaTermografiaDistanza: 0,3–1 m; misurazione in tempo reale; ±0,2 °C.
EmoglobinaImmagini del letto ungueale e apprendimento automaticoIlluminamento: 250–3000 lx; durata della misurazione: circa 15 s; ±0,92 g/dL.

Dal codice QR alla condivisione dei risultati

Nel percorso proposto, il donatore scansiona il codice QR ricevuto durante la preregistrazione e presenta un’unghia alla telecamera superiore per la stima dell’emoglobina. Poi si posiziona davanti al terminale, affinché la stessa telecamera e la termocamera acquisiscano le immagini per lo screening di temperatura, frequenza cardiaca e pressione sanguigna. Schermo e altoparlante guiderebbero il posizionamento e l’avanzamento; i risultati verrebbero aggiunti a una registrazione nel cloud per il controllo del personale.

Percorso proposto per lo screening pre-donazione: scansione QR, immagini del letto ungueale, screening facciale senza contatto e condivisione dei risultati con il personale tramite cloud.
Percorso proposto in un solo terminale: identificazione tramite QR, stima dell’emoglobina dal letto ungueale, screening facciale senza contatto di tre indicatori e condivisione dei risultati con il personale tramite cloud.

Adattare un terminale all’uso su tavolo o su piantana

Abbiamo progettato lo stesso terminale per essere appoggiato su un tavolo o fissato a una piantana dedicata, con un meccanismo a perno che offre due altezze. Telecamera per visione artificiale, termocamera e luci ausiliarie sono raggruppate in alto, con schermo e altoparlante sul fronte. Il progetto prevede alimentazione a batteria o via cavo.

Tra i materiali e processi proposti figurano componenti frontali in PC e PET stampati a iniezione, una scocca posteriore termoformata e lavorata, una copertura dello schermo in policarbonato e una piantana in acciaio A500. Abbiamo sviluppato disposizione interna, esplosi, sequenza di assemblaggio e metodi produttivi, esaminando la stabilità strutturale della piantana mediante analisi agli elementi finiti.

Esploso del terminale di screening pre-donazione con scocche anteriore e posteriore, schermo, telecamere superiori, luci, altoparlante, scheda elettronica e supporti.
Esploso del terminale di screening, che mostra la relazione tra telecamere superiori, schermo, scheda elettronica, scocche anteriore e posteriore e componenti di supporto che li fissano.

Il risultato: un concept di screening integrato con il lavoro del personale

Il concept finale riunisce contesti d’uso e requisiti, metodi di misurazione selezionati, percorso basato su QR e cloud, scocche per l’uso su tavolo e su piantana, disposizione interna, materiali e metodi produttivi, esplosi e analisi strutturale.

Design Studio, Gruppo 11. Lavoro congiunto di Fabio Villano, Bhuvanesh Bari, Takafumi Horiuchi e Joeperdo El Husseini.

Presentazione finale

  1. Copertina del terminale di screening pre-donazione, con rendering da tavolo, nome del progetto e nomi del gruppo.
  2. Brief e quattro benefici previsti: igiene, minore stress, velocità e distanziamento fisico.
  3. Utenti e contesti previsti: donatori dai 16 anni in Nord America, personale sanitario, centri di donazione, sedi mobili e autoemoteche.
  4. Concept del terminale su piantana e funzioni principali: schermo, telecamere superiori e luci ausiliarie.
  5. Uso proposto dell’iPPG facciale per stimare frequenza cardiaca e pressione, con distanza, illuminamento, durata della misurazione e ipotesi progettuali.
  6. Telecamera, illuminazione e componenti di elaborazione delle immagini proposti per la misurazione iPPG.
  7. Uso proposto della termografia per rilevare la temperatura superficiale del volto, con distanza, velocità di misurazione e ipotesi progettuali.
  8. Termocamera e componenti ausiliari proposti per la misurazione della temperatura.
  9. Uso proposto delle immagini del letto ungueale e dell’apprendimento automatico per stimare l’emoglobina, con illuminamento, durata della misurazione e ipotesi progettuali.
  10. Configurazione proposta per la stima dell’emoglobina, con la stessa telecamera superiore per visione artificiale usata per frequenza cardiaca e pressione.
  11. Scocca arrotondata, progettata per stabilità, facilità di pulizia e portabilità.
  12. Confronto dello stesso terminale di screening nelle configurazioni da tavolo e su piantana.
  13. Meccanismo a perno che regola la piantana tra due altezze.
  14. Percorso proposto: scansione QR, immagini del letto ungueale, screening facciale senza contatto e condivisione dei risultati con il personale.
  15. Materiali di scocche, schermo e piantana, con processi proposti tra cui stampaggio a iniezione, termoformatura e lavorazione meccanica.
  16. Esploso del terminale completo e della piantana con scocche, schermo, componenti interni, colonna e base.
  17. Esploso del terminale con scocche anteriore e posteriore, schermo, telecamere superiori, luci, altoparlante, scheda elettronica e supporti.
  18. Assieme anteriore del terminale e componenti di supporto che fissano ogni parte.
  19. Forma, dimensioni principali e dettagli produttivi della scocca anteriore.
  21. Forma, dimensioni principali e dettagli produttivi della scocca posteriore.
  22. Analisi agli elementi finiti della piantana sotto carico, con distribuzioni di deformazione e tensione mostrate a colori.
  23. Slide conclusiva con «Thank you» (grazie) su sfondo grigio.
Slide originali della presentazione finale, in inglese.