In questo articolo parleremo di uno problema di ergonomia che abbiamo riscontrato tra numeri macchinisti. Questi hanno segnalato dolori alle articolazioni e disagio durante l’esercizio giornaliero della loro professione e, in particolare, in concomitanza con l’utilizzo dei manipolatori di trazione/frenatura.
Il nostro approccio è stato quello di indagare il più possibile le cause di questo problema e quindi di progettare e sviluppare una soluzione per mitigare il problema.
Per fare ciò, abbiamo seguito questa strada:
1. Riprodurre il più fedelmente possibile le condizioni di lavoro dei conducenti con gli stessi vincoli e la stessa possibilità di regolare i componenti in cabina.
2. Indagare le possibili soluzioni per risolvere i problemi con il minimo impatto sul sistema.
3. Co-progettare le soluzioni con l’utente finale.
4. Prototipare e testare le soluzioni in condizioni operative reali.
5. Validare e implementare le soluzioni per la produzione in serie.
Replicare il sistema reale
Per avere la possibilità di studiare i movimenti ed i vincoli del sistema, abbiamo replicato l’intero modello nel mondo 3D. Poiché la cabina e il sedile sono stati prodotti 30 anni fa, non abbiamo avuto la possibilità di reperire la vecchia geometria 3D. Per evitare qualsiasi tipo di errore abbiamo pertanto deciso di fare una scansione 3D della cabina con tutte le diverse possibilità di regolazione per quanto riguarda l’altezza, la profondità e le inclinazioni. Questo metodo ha permesso di identificare in modo preciso la reale possibilità di adeguare la posizione del conducente rispettivamente ad altri componenti interattivi in cabina.
Una volta effettuata la scansione 3D, vi abbiamo posizionato dei manichini standardizzati dal 5° percentile donna ad un uomo 95° percentile uomo ed abbiamo valutato la portata massima e minima possibile senza causare dolore e disagio al guidatore secondo la Normativa Ergonomica ISO. Questa analisi è fondamentale e mandatoria per la produzione di qualsiasi tipo di prototipo fisico, che potrebbe avere un impatto sulla forma dell’impugnatura e, di conseguenze, sulla posizione assunta dal macchinista.
Di seguito sono rappresentate alcune immagini che spiegano alcuni esempi di analisi ergonomica:
Design e prototipazione delle soluzioni
Il secondo passo è stato pensare a cosa potevamo fare per risolvere i problemi con il minimo impatto in cabina. Per fare questo, abbiamo progettato maniglie con una forma completamente diversa da quella originale e un bracciolo per sostenere il gomito del guidatore e ridurre di conseguenza lo sforzo sulle articolazioni. La forma è uscita da vari prototipi realizzati prima con il digital sketching e successivamente con la stampante 3D. Questo è stato un modo veloce per essere consapevoli del comfort e avere la possibilità di condividere il progetto e convalidare la soluzione con l’utente finale.
Convalida e implementazione delle soluzioni per la produzione in serie
La forma dell’impugnatura dava il giusto sostegno alla mano del guidatore rispettando il più possibile quanto emerso dall’analisi ergonomica condotta con i clienti.
L’impugnatura ha un pulsante nella parte superiore per azionare il clacson e due zone sensibili capacitive nella parte inferiore per attivare il dispositivo uomo morto.
La sfida era anche quella di realizzare un sistema in cui le zone per l’attivazione del sistema uomo morto presente fossero prive di pulsanti fisici ma con un sistema di rilevamento capacitivo. L’implementazione di diversi tipi di funzionalità senza compromettere gli aspetti ergonomici era uno degli obiettivi principali. Per mantenere un buon compromesso tra ergonomia, stile e funzionalità abbiamo deciso di indagare se il sistema di stampa 3D potesse essere utilizzato anche per le parti di produzione. La difficoltà era trovare un materiale che avesse un buon rapporto rigidità/resistenza, fosse conforme alla normativa fuoco fumi secondo EN 45545 e avesse un buon aspetto estetico. Dopo vari test effettuati su diverse tipologie di materiale e tecniche di stampa 3D, abbiamo scelto un materiale termoplastico che rispondesse a tutti i requisiti meccanici e normativi.
La forma dell’impugnatura dava il giusto sostegno alla mano del guidatore rispettando il più possibile quanto emerso dall’analisi ergonomica condotta con i clienti.
L’impugnatura ha un pulsante nella parte superiore per azionare il clacson e due zone sensibili capacitive nella parte inferiore per attivare il dispositivo uomo morto.
La sfida era anche quella di realizzare un sistema in cui le zone per l’attivazione del sistema uomo morto presente fossero prive di pulsanti fisici ma con un sistema di rilevamento capacitivo. L’implementazione di diversi tipi di funzionalità senza compromettere gli aspetti ergonomici era uno degli obiettivi principali. Per mantenere un buon compromesso tra ergonomia, stile e funzionalità abbiamo deciso di indagare se il sistema di stampa 3D potesse essere utilizzato anche per le parti di produzione. La difficoltà era trovare un materiale che avesse un buon rapporto rigidità/resistenza, fosse conforme alla normativa fuoco fumi secondo EN 45545 e avesse un buon aspetto estetico. Dopo vari test effettuati su diverse tipologie di materiale e tecniche di stampa 3D, abbiamo scelto un materiale termoplastico che rispondesse a tutti i requisiti meccanici e normativi.
Questo materiale è nato con un colore intrinseco simile all’oro e con strati visibili sull’asse z (rilevabili dagli occhi e dalla pelle umana). Ciò significava che dovevamo validare un post-processo di finitura superficiale e verniciatura per ridurre il più possibile il gap rispetto alle tradizionali tecniche di lavorazione.
Conclusioni
Il processo non è stato di facile attuazione soprattutto a causa della scarsa disponibilità di informazioni iniziali sia sulla cabina di guida che sui vari possibili aggiustamenti del conducente. Grazie alle nostre conoscenze ergonomiche e tecnologiche abbiamo consolidato un processo che ci ha permesso di raggiungere il nostro target in modo efficiente, efficace e ripetibile.
L’utilizzo della stampa 3D non solo a scopo di prototipazione ma anche per la produzione in serie ha completamente cambiato il paradigma del design.
Questo processo ergonomico sviluppato con le nuove tecnologie ha segnato un’importante pietra miliare nel panorama ferroviario, aprendo nuovi orizzonti creativi in cui la condivisione di prototipi fisici e la successiva produzione in serie seguiranno nuovi flussi e modalità che dimezzeranno il time to market.
Alla prossima puntata,
Lorenzo Olivetto