Il lavoro svolto si inserisce nell'ambito di progettazione definito "adaptive design", nel quale si riadattano prodotti esistenti e consolidati sul mercato ad esigenze nuove e diverse; per questo lavoro le specifiche di riferimento sono fornite dalla Antrox, che produce lampade a led lineari da interno, dal design minimale e dalla ampia versatilità di installazione; l'innovazione era richiesta nell'adeguamento ad ambiente esterno, partendo da dimensioni della sezione e dei moduli, molteplicità di utilizzo, trasparenza rispetto all'ambiente caratteristici del marchio Antrox.
FASI DEL PROGETTO
FASE 1: Analisi del target di utenti (architetti, general contractor, installatori, distributori)
FASE 2: Identificazione dei demands e wishes ed individuazione dei basic requirements, attractive requirements, technical requirements
FASE 3: Creazione delle LISTA dei requisiti
FASE 4: Competitive analysis (analisi della concorrenza, individuazione di 3 prodotti dei concorrenti ed impiego della 1° casa della qualità QFD per valutare punti di forza e debolezza)
FASE 5: elaborazione del problema progettuale a partire dall’analisi dei requisiti
FASE 6: Individuazione delle funzioni mediante l’applicazione del metodo FAST
FASE 7: Creazione del modello funzionale ed applicazione delle Euristiche di Stone (2001) per la realizzazione dell’architettura modulare
FASE 8: Conceptual design e realizzazione di schizzi
FASE 9: Progettazione del layout del prodotto e dei singoli componenti
FASE 10: Realizzazione di un modello 3D solido delle parti e dell’assieme
FASE 11: Analisi ergonomica in fase di montaggio
FASE 12: Realizzazione degli elaborati grafici per la rappresentazione del progetto
Il progetto ha l’obiettivo di realizzare un innovativo profilo a LED configurabile e modulare, che nelle diverse varianti possa fornire un’illuminazione indiretta su pareti verticali e diffusa/diretta per l’illuminazione di percorsi ed ambienti.
Le varianti potranno comprendere:
Diverse modalità di illuminazione (diffusa, diretta e indiretta);
Diverse finiture materiche
Diverse modalità di istallazione (a parete, a soffitto, a pavimento)
Diverse dimensioni in altezza e lunghezza
Diverse composizioni (lineare, profilo a L, profili incrociati di altezza diverse, sferiche)
Diverse ottiche per direzionare la luce
La prima fase del lavoro è stata la scelta del target di riferimento. Ci si è concentrati su quattro tipologie di utenti, ognuno con le sue peculiarità e i suoi user needs:
Clienti: proprietari alberghieri e di spazi commerciali, il cui bisogno primario è valorizzare l’ambiente in cui immergere i propri avventori e renderlo più attraente possibile
Users: fruitori degli ambienti, avventori di alberghi, musei, centri commerciali, che si trovano immersi nell’illuminazione e nelle emozioni da questa suscitate
Designers: primo tramite tra l’azienda produttrice e gli altri utenti, devono poter cogliere ogni particolarità del prodotto per servirsene al meglio nell’architectural lighting a cui sono chiamati
Installatori: utilizzatori del prodotto fisico, devono essere agevolati dal minimalismo non solo nel design ma anche nella progettazione delle parti per un facile montaggio del prodotto
Per lo User Centric Design si è deciso di applicare la tecnica di osservazione etnografica dell’intervista semi-strutturata: una lista di domande prefissate, adattabile ai diversi tipi di utenti, da cui estrapolare tutte le informazioni possibili.
Per le quattro tipologie di utenti sono stati stilati dei questionari con tre modus di risposta: multipla, valutativa da 1 a 5 e tramite immagini. Per ottenere un’analisi statisticamente significativa si è adottato un campione omogeneo per età e sesso; ad esempio per la categoria “designer” si è preso un campione di 28 individui così ripartiti:
14 uomini (di cui sette under 40 e sette over);
14 donne (di cui sette under 40 e sette over).
Le risposte sono state inserite in un foglio di calcolo impostato ad hoc, da cui si è successivamente ottenuta una serie di grafici per una immediata interpretazione dei dati acquisiti.
estratto del foglio di calcolo
Dall’analisi si è estrapolata una lista di requisiti, che può essere suddivisa:
a seconda della priorità in
Demands, richieste che devono essere soddisfatte sotto ogni circostanza;
Whishes, richieste che dovrebbero essere prese in considerazione se possibile;
a seconda della categoria in
Basic requirements, richieste implicite, caratteristiche che l’utente dà per scontate;
Technical performance requirements, richieste esplicite dell’utente o determinate tramite applicazione di tecniche etnografiche;
Attractiveness requirements: richieste implicite che vanno a indirizzare la scelta finale dell’utente.
I requisiti estrapolati sono
Demands
-Buon rapporto qualità prezzo
- Semplicità manutenzione
- Leggerezza
- Possibilità di installazione a terra, a parete, su supporto
- Variabilità fascio luminoso
- Direzionabilità del fascio luminoso
- Integrazione con ambiente circostante
- Pulibilità
- Sicurezza contro furti e atti vandalici
- Rispetto IP67
- Modularità
Whishes
- Visibilità dei percorsi
- Semplicità di rimozione
- Facilità di montaggio
- Compattezza di trasporto
- Basso impatto ambientale in fase di smaltimento
- Massimo un addetto al montaggio
- Possibilità di installazione in ambiente salmastro
È un metodo di organizzazione del processo di progettazione, il cui scopo è trovare delle caratteristiche di qualità del prodotto finale; a partire dai vari user needs stabiliti tramite diverse indagini, ottiene requisiti in ordine di priorità, relazionati tra loro tramite delle matrici; inoltre permette il confronto con prodotti concorrenti di cui analizza punti di forza e di debolezza.
La casa della qualità è una rappresentazione grafica che racchiude svariate informazioni: la matrice delle relazioni tra le richieste del cliente, a cui è assegnato un valore di importanza in una scala da 1 a 5, e le caratteristiche tecniche per realizzarle; le correlazioni tra caratteristiche tecniche; il confronto pesato tra queste. Per quantificare il grado di relazione si è usata una scala a tre valori, in cui 1 indica relazione debole, 3 relazione media, 5 relazione forte. La qualità del prodotto è indicata da un alto grado di relazione per più parametri possibili, perché denota che i bisogni del cliente sono soddisfatti. Inoltre nel grafico è presente l’analisi competitiva dei prodotti concorrenti.
Per l’analisi competitiva si è scelto di comparare le caratteristiche del progetto in essere con due prodotti concorrenti di due diverse aziende:
Paseo_X di Linealight
Led Tube di iGuzzini
Entrambi i prodotti presentano modularità e design minimale, ognuno dei due punta su alcune caratteristiche per rendersi più commercialmente appetibile: la Linealight conta sulla semplicità di montaggio e sull’estrema manovrabilità data da materiali leggeri e robusti; la iGuzzini si focalizza sulla versatilità di utilizzo grazie al fascio di luce direzionabile e all’impermeabilità che la rende adatta a molteplici ambienti di installazione.
Di contro, entrambe hanno dei carenze: il prodotto Linalight pecca di molteplicità di configurazione perché non ha la possibilità di variare il fascio luminoso né la sua direzione; anche il prodotto iGuzzini manca di direzionabilità, inoltre si amalgama poco nell’ambiente.
Dall’analisi competitiva è emerso che il prodotto in progetto è inferiore ai concorrenti per le caratteristiche di montaggio ma superiore per configurabilità e versatilità.
Il conceptual design è la fase della progettazione che opera a partire dalle specifiche desiderate dal cliente e svolge una serie di passaggi per arrivare alla concretizzazione del problema: con l’astrazione step by step si ha una formulazione del problema progettuale sintetica, da cui dedurre quella che è definita come “funzione base” del prodotto, cioè la finalità espressa in modo comprensibile, essenziale, schematica; col metodo FAST si dà l’avvio alla redazione del modello funzionale; il modello funzionale costituisce le fondamenta per la progettazione pratica, in quanto ad ogni blocco verrà associata una parte fisica del prodotto.
La requirement list viene fatta passare attraverso 5 fasi successive, dette step, che ne eliminano e trasformano le componenti fino ad ottenere una formulazione del problema progettuale sintetica e neutrale:
Step 1: eliminare le preferenze personali
Step 2: omettere i requisiti che non hanno rapporto diretto con la funzione base e con i vincoli essenziali
Step 3: trasformare i dati quantitativi in dati qualitativi e ridurli ad istruzioni essenziali
Step 4: generalizzare i risultati degli step precedenti
Step 5: formulare il problema in modo neutro
Si è arrivati in questo modo a descrivere il problema progettuale con la frase: “Illuminare un ambiente esterno con una lampada modulare e configurabile”.
Dal procedimento precedente si estrapola la funzione base, in questo caso “illuminare”; questo punto ci si pone due domande:
• “Come si realizza questa funzione?”
• “Perché si realizza questa funzione?”
Le risposte alla prima domanda costituiscono le sottofunzioni, le risposte alla seconda domanda fungono da controllo della logica seguita. Applicando più volte il metodo si ottiene una ramificazione della funzione base in sottofunzioni sempre più determinanti, che collegate tramite sequenze logiche formeranno il modello funzionale.
Una volta stabilite le funzioni, esse vanno collegate logicamente; ogni blocco ha una serie di input e output, raggruppati sinteticamente in tre categorie: energia, materia e informazione; queste formano dei flussi che passando attraverso i blocchi indicano le catene coerenti di rapporti tra funzioni diverse dello stesso prodotto.
In questo caso si sono sviluppati tre livelli di approfondimento della funzione base, visibili in figura ; come input e output si è scelto di indicare:
come flussi di energia l’energia elettrica, che è quella fondamentale per il funzionamento di una lampada, la luce che è l’effetto richiesto e la forza umana che governa alcune mansioni;
come informazione il segnale elettrico o elettronico che passa attraverso i componenti;
come materia non si è trovato riscontro.
Con tecniche di tipo euristico si possono raggruppare le sottofunzioni in moduli che costituiscano
ognuno una determinata mansione del prodotto, tramite tre metodi:
metodo del flusso dominante
metodo del flusso ramificato
metodo conversione-trasmissione
Arrivati a questo punto, si hanno tutti gli elementi per iniziare la parte del processo di progettazione in cui alle varie frazioni del concept possono essere associate soluzioni tecniche e analisi di fattibilità economica. I primi quesiti da porsi sono sul layout del prodotto: che forma avrà, quali dimensioni e ingombri spaziali, quali materiali utilizzare, da quali e quanti componenti sarà formato, quali processi produttivi si renderanno necessari per produrlo e immetterlo sul mercato.
Di fatto, l’embodiment design è il momento del processo di progettazione in cui si iniziano a concretizzare le idee.
Il prodotto è una lampada led lineare e modulabile, il che vuol dire che deve avere una forma longitudinale allungata e deve essere formata da moduli che a discrezione del cliente possono essere collegati gli uni agli altri per ottenere una lunga striscia di luce continua; inoltre viene richiesto che sia trasparente rispetto all’ambiente, minimale nelle forme e nell’impatto visivo, versatile nelle possibilità di installazione, ma nel frattempo deve essere un oggetto di design destinato a un mercato di fascia alta. Vanno rispettati i requirements dei clienti trovati con l’analisi di mercato.
Le idee per le soluzioni tecniche sono state raffigurate tramite schizzi e successivamente render del prodotto, per rappresentare il più precisamente possibile la resa finale dell’assieme e dei componenti.
Si è scelto di realizzare una forma che sia al contempo semplice ma insolita, che possa facilmente scomparire nell’ambiente in cui andrà inserita ma al contempo mantenga una personalità, che sia attrattiva e memorabile ma lineare.
Alla forma bisogna iniziare ad associare le prime elementari soluzioni tecniche: una lampada necessita di uno spazio per far passare i cavi della corrente, una zona per poter fissare i moduli gli uni agli altri e un’ottica attraverso cui la luce passi e diffonda all’ambiente; l’ottica è necessariamente un componente separato dal corpo lampada perché di altro materiale e prodotto da fornitori esterni, ma facilmente congiungibile al corpo lampada tramite incassi modellati ad hoc.
Il problema successivo che si è presentato è stato il fissaggio di moduli consecutivi l’uno all’altro: bisognava ottenere una striscia di luce continua, e per farlo non si potevano porre inserti che andassero a sovrastare l’ottica, né parti che creassero uno spazio di spessore eccessivo tra un modulo e l’altro; inoltre era fondamentale impedire l’ingresso di acqua, polvere o altre sostanze tenendo conto del fatto che la lampada va posta in ambiente esterno esposta ai fenomeni atmosferici.
Si è perciò pensato di collegare e serrare i moduli attraverso un sistema interno al corpo lampada, invisibile dall’esterno, che non necessiti di collari né aggiunga componenti, e di conseguenza spessore, tra un modulo e l’altro; il sistema di serraggio pensato è visibile in figura 10, formato da:
un tassello d’acciaio che è il componente principale, che presenta un foro non passante filettato e una superficie inclinata
due grani d’acciaio da catalogo, da accoppiare al tassello, di cui uno si avvita nel foro e l’altro va in battuta sulla superficie obliqua, e scorrendo spinge i moduli l’uno contro l’altro
una guarnizione stampata ad hoc, data la forma particolare della sezione, che faccia tenuta sulle facce interne dell’accoppiamento tra i moduli.
schizzo del sistema di serraggio interno
render dell'esploso in corrispondenza del punto di collegamento tra due moduli consecutivi
Si è studiato un espediente per chiudere la lampada agli estremi: un tappo d’alluminio che presenti nella faccia interna un rilievo che riprende la forma del tassello, per poter serrare il tappo allo stesso modo dei moduli e senza ulteriori componenti. Tra il tappo e il modulo, come tra due moduli consecutivi, si è inserita la guarnizione disegnata appositamente per la sezione selezionata.
Si è reso necessario prevedere due tipi di tappo: uno per l’estremo iniziale, nel quale sia praticato un foro attraverso il quale far passare il cavo elettrico e i suoi connettori; l’altro per l’estremo finale, che chiuda completamente la lampada e ne isoli le componenti interne rispetto all’ambiente esterno. Foro a parte, i due tappi sono identici per permettere la stessa modalità di montaggio tramite tassello e grano.
Un’altra importante caratteristica di cui si è voluto dotare la lampada è l’orientabilità: sono stati ideati tre fori non passanti sulla superficie esterna del coro lampada, a seconda dell’inclinazione che si vuole dare alla lampada rispetto all’asse verticale (di -15°, 0° oppure +15°) uno dei fori va accoppiato a un grano d’acciaio, anch’esso da catalogo ma di dimensione inferiore rispetto ai grani di serraggio, e il grano va a sua volta accoppiato ad un foro passante filettato sul supporto; in questo modo il corpo lampada di ogni modulo viene bloccato in una posizione precisa e predeterminata rispetto al supporto, rendendo semplice il montaggio di moduli consecutivi perché il vincolo dato dall’accoppiamento grano/foro è esattamente lo stesso per ogni modulo.
Un’altra richiesta emersa dagli utenti è la possibilità di variare la configurazione dell’installazione, anche tramite accessori: questo è stato ottenuto elaborando due tipi di supporti:
il primo, “a gancio”, permette l’installazione a parete orientando il flusso luminoso verso l’alto se posto vicino al pavimento oppure verso il basso se posto vicino al soffitto.
il secondo, “a calice”, permette l’installazione direttamente a pavimento o a soffitto.
Entrambi vanno collegati alla superficie di ancoraggio tramite viti da catalogo, e fanno presa sul corpo lampada in plug-mode.
Per quanto riguarda i materiali:
il corpo lampada ed alcuni accessori, quali i tappi e i supporti, sono stati pensati d’alluminio; in particolare il corpo lampada è realizzato con un processo di estrusione; l’alluminio è stato preferito a policarbonati e altri materiali plastici per le sue caratteristiche di maggiore affidabilità e durabilità
i grani e le viti sono d’acciaio, presi da catalogo
il tassello centrale è realizzato in acciaio e prodotto appositamente per la lampada in oggetto
la guarnizione va prodotta tramite stampaggio con uno stampo appositamente ideato e costruito, vista la particolarità della sezione
Per verificare la struttura delle parti e dell’assieme, è stata effettuata un’analisi FEA tramite l’impiego dei software Catia e Ansys. In particolare ci si è soffermati sullo studio delle sollecitazioni del tassello d’acciaio per il collegamento moduli, del supporto “a gancio” nelle configurazioni in alto e in basso, del supporto “a calice” nella configurazione a soffitto e del corpo lampada.
I risultati dell’analisi hanno evidenziato come i punti di maggiore sollecitazione siano localizzati in corrispondenza delle sezioni a minor spessore dei supporti e del tassello ma senza avvicinarsi a condizioni critiche per il materiale; il corpo lampada non presenta particolari problematiche; dall’analisi dell’assieme si evince che la lampada presenta leggera flessione localizzata nel punto mediano.
Avendo riscontrato un notevole sottosfruttamento del materiale, si potrebbero ottimizzare gli spessori della sezione e del corpo lampada, cosa che permetterebbe di ottenere un allungamento del singolo modulo o una riduzione del corpo lampada stesso a seconda delle esigenze progettuali.
Tramite il software di simulazione DELMIA è stata impostata un’analisi della sequenza di montaggio effettuata dall’installatore, considerando due configurazioni di installazione: quella preferenziale, a parete ma vicino al pavimento, per un’illuminazione dal basso verso l’alto, e una secondaria, sempre a parete ma posta in alto per un’illuminazione verso il basso. La simulazione è stata effettuata grazie alla metodologia RULA (Rapid Upper Limb Assessment), con la quale si valuta lo sforzo delle varie parti del corpo durante una qualsiasi attività, tramite un manichino che viene fatto muovere in un ambiente e interagire con gli oggetti. L’analisi RULA stima 5 fattori di rischio che riguardano il numero di movimenti, il carico statico sui muscoli, le forze, le posizioni di lavoro e il tempo richiesto da ciascuna posizione; infine assegna dei valori tra 1 e 7 (dove 1 è il valore migliore e 7 il peggiore) per stimare quanto le azioni e le posizioni del manichino si discostano da quelle ideali.
Con l’analisi ergonomica è risultato che il montaggio vicino al pavimento è più scomodo per l’operatore, in particolar modo l’azione risulta difficoltosa a carico delle braccia costrette in una posizione troppo distesa. C’è da considerare però che il software non permette di raggiungere angoli di alcune articolazioni che sarebbero naturali, ad esempio non si può mettere il manichino in una posizione abbastanza accosciata da toccare i talloni con i glutei e di conseguenza tenere le braccia in una posizione più consueta. Il montaggio dall’alto verso il basso invece ha creato problemi per le braccia stese verso l’alto, ma facilmente risolvibili facendo salire il manichino un gradino più in alto sulla scala e permettendogli un montaggio ad altezza volto anziché sopra la testa.
Sono stati realizzati dei render della lampada per saggiarne l’illuminazione su parete nelle configurazioni in alto e in basso. Inoltre si è inserita la lampada composta da più moduli in contesti architettonici diversi per valutarne l’integrazione con l’ambiente circostante e la capacità di valorizzarne gli elementi estetici.
Si è pensato di far esaminare il progetto a una categoria di users tra quelle scelte dall’inizio, gli installatori, dato che saranno gli unici a interagire con la lampada fisicamente e a doverne vagliare alcuni requirements fondamentali:
Facilità di montaggio
Semplicità manutenzione
Semplicità di rimozione
Compattezza del trasporto
Massimo un addetto al montaggio
Per agevolare la raccolta dei dati è stato redatto un questionario tramite il quale raccogliere feedback dagli installatori; al questionario sono stati allegati i render del sistema di serraggio tra moduli e del sistema di montaggio e orientazione del corpo lampada rispetto ai ganci. Il questionario prevedeva di valutare il rispetto dei requirements da 1 a 5, con anche la possibilità di argomentare le risposte visto che il campione di intervistati era ridotto. Si sono raccolte alcune utili indicazioni da parte gli intervistati:
l’uso di componenti standardizzati, quali grani, viti e ottiche, è stato gradito
il numero non trascurabile di grani potrebbe rallentare leggermente il montaggio rispetto all’uso di viti a vista ma è un’ottima soluzione per evitarne l’utilizzo
è stato suggerito di prevedere nel packaging una guarnizione di ricambio data la sua possibile difficoltà di reperimento sul mercato nel lungo periodo (almeno 10 anni).