Dispositivo elettrodermico
Consulenza ingegneristica, Sviluppo Prodotto
Redesign di Dispositivo Elettrodermale
Consulenza ingegneristica per la riprogettazione di un dispositivo elettrodermale, per riduzione dei costi di produzione, ottimizzazione del processo di assemblaggio e riduzione del peso.
Contesto
Nel settore dei dispositivi dedicati alla medicina complementare e al benessere esistono numerosi strumenti sviluppati negli anni per supportare attività di analisi, valutazione e monitoraggio di differenti parametri fisiologici. Tra questi rientrano i dispositivi elettrodermali utilizzati per la misurazione dei meridiani secondo i principi della medicina tradizionale cinese.
Il progetto nasce dall’iniziativa di un cliente privato interessato a riportare sul mercato una tecnologia precedentemente disponibile ma ormai non più commercializzata. Il prodotto originale, sviluppato diversi anni prima, presentava infatti limitazioni legate alle tecnologie disponibili all’epoca, sia dal punto di vista meccanico che elettronico e software. Inoltre, il brevetto associato risultava scaduto, rendendo possibile lo sviluppo di una nuova soluzione ispirata al concetto originario ma completamente riprogettata secondo criteri moderni.
L’obiettivo non era una semplice replica del dispositivo esistente, bensì un completo processo di redesign orientato a migliorare prestazioni, ergonomia, producibilità, affidabilità e sostenibilità economica del prodotto. Fin dalle prime fasi di sviluppo è stato adottato un approccio multidisciplinare che ha coinvolto aspetti di progettazione meccanica, industrial design, elettronica, software e conformità normativa.
Particolare attenzione è stata dedicata alla possibilità di realizzare piccoli lotti produttivi, riducendo gli investimenti iniziali e favorendo una futura industrializzazione progressiva del prodotto.
Problema
L’analisi preliminare del dispositivo esistente ha evidenziato diverse opportunità di miglioramento. Dal punto di vista meccanico, il prodotto risultava relativamente pesante a causa della scocca in acciaio e caratterizzato da un numero elevato di componenti, con conseguenti elevati costi di produzione e assemblaggio, poco compatibili con una produzione moderna in piccoli volumi. Anche alcune scelte costruttive apparivano ormai superate rispetto alle tecnologie oggi disponibili.
L’ergonomia rappresentava un ulteriore aspetto critico. Le sonde di misura e le interfacce di utilizzo erano state progettate secondo criteri ormai obsoleti, senza beneficiare degli sviluppi più recenti nel campo dell’ergonomia. Il diametro delle impugnature delle sonde di misura rendeva scomodo l’utilizzo e la finitura liscia non aiutava la presa dello strumento.
Dal punto di vista elettronico e software, l’architettura del sistema richiedeva un aggiornamento completo per sfruttare componentistica moderna, aumentare l’affidabilità e migliorare l’interazione con l’operatore.
Parallelamente, il progetto doveva affrontare aspetti legati alla futura commercializzazione del prodotto, tra cui:
- Riduzione dei costi di produzione e dei lotti minimi;
- Ottimizzazione operazioni di assemblaggio e industrializzazione;
- Selezione di componenti commercialmente disponibili;
- Progettazione del packaging;
- Conformità alle normative applicabili e percorso di marcatura CE;
La sfida principale consisteva quindi nel trasformare un prodotto concepito in un contesto tecnologico ormai superato in una soluzione moderna, affidabile e competitiva.
Soluzione
Per rispondere agli obiettivi del progetto è stato avviato un processo completo di redesign del dispositivo, partendo dall’analisi approfondita del prodotto originale e delle sue principali funzionalità. La fase iniziale ha previsto lo studio dell’architettura esistente, l’identificazione delle criticità e la definizione dei requisiti di progetto per la nuova generazione del dispositivo. Questa attività ha permesso di individuare le aree sulle quali concentrare gli interventi di miglioramento.
Dal punto di vista meccanico è stata sviluppata una nuova scocca orientata alla riduzione del numero di componenti, alla diminuzione del peso complessivo e alla semplificazione delle operazioni di assemblaggio. Sono state inoltre riviste le geometrie delle sonde e degli elementi di interazione con l’utente per migliorare comfort, maneggevolezza e precisione operativa.
L’intero prodotto è stato riprogettato mediante strumenti CAD 3D, consentendo di ottimizzare gli ingombri e verificare anticipatamente le soluzioni sviluppate confrontandole con i modelli della PCB e dei componenti preassemblati. Particolare attenzione è stata dedicata alla progettazione orientata alla produzione, favorendo l’impiego di componenti standard facilmente reperibili sul mercato e riducendo il numero di lavorazioni speciali necessarie. Ove possibile, considerando i bassi volumi di vendita, la progettazione è stata indirizzata verso processi di manifattura additiva.
Infine, il progetto ha considerato sin dalle prime fasi gli aspetti normativi e regolatori, supportando la definizione del percorso necessario per la futura marcatura CE del dispositivo e la sua commercializzazione. Le normative applicabili sono risultate le seguenti: Low Voltage Directive (LVD), Electromagnetic Compatibility (EMC) ed EN 60601-1.
Attività svolte
Il progetto ha richiesto lo sviluppo di diverse attività di progettazione meccanica e coordinamento tecnico con esperto di elettronica e software, finalizzate alla realizzazione di una soluzione affidabile, sicura ed in linea con le normative vigenti..
L’approccio adottato ha consentito di sviluppare una soluzione bilanciata tra requisiti di sicurezza, semplicità costruttiva, estetica moderna, migrazione dal sistema esistente. Le principali attività sviluppate nel corso del progetto hanno incluso:
La valutazione dei fornitori, sia in termini di costi che di tecnologie e finiture offerte, ha richiesto risorse elevate poichè la necessità di eliminare i costi fissi e fare piccoli lotti ha ridotto notevolmente le tecnologie applicabili. Per i componenti plastici, i prototipi sono stati fatti con FDM (ABS) e Stereolitografia (TPU e simil ABS) mentre i componenti finali sono stati realizzati con HP MJF (PA 11 + tintura).
Analisi tecnica del prodotto esistente e valutazione delle opportunità di miglioramento.
Definizione dei requisiti funzionali e commerciali e reverse engineering delle principali funzionalità.
Sviluppo della nuova architettura di prodotto ed estetica.
Ottimizzazione ergonomica delle sonde di misura.
Riduzione del numero di componenti e degli assemblaggi, ottimizzazione del processo.
Modellazione CAD 3D dell’assieme e dei singoli componenti, dimensionamento da PCB.
Stampa 3D per approvazione del design e verifica tenuta scocca e impugnature.
Analisi preliminare per marcatura CE e studio del packaging e della presentazione commerciale.
Redazione di disegni e documentazione tecnica.
Supporto alle attività di validazione del prodotto.
Risultato
Il progetto ha portato allo sviluppo di una nuova generazione del dispositivo elettrodermale, progettata per rispondere alle esigenze tecnologiche, produttive e commerciali attuali.
La nuova soluzione ha consentito di ottenere una significativa riduzione della complessità costruttiva, migliorando al tempo stesso ergonomia, affidabilità e facilità di assemblaggio. L’ottimizzazione delle geometrie e delle architetture meccaniche ha contribuito alla riduzione del peso complessivo del prodotto del 57% e alla diminuzione dei costi associati alla produzione del 34% (confronto eseguito con costi attualizzati). I benefici estetici in termini di scocca e impugnature delle sonde non sono quantificabili, ma i clienti tester li hanno preferiti alle versioni passate.
L’adozione di componentistica moderna e l’aggiornamento delle architetture elettroniche e software hanno inoltre creato le basi per una piattaforma tecnologica più flessibile e facilmente evolvibile nel tempo.
Dal punto di vista industriale, il progetto ha permesso di sviluppare una soluzione compatibile con produzioni in piccoli lotti, ottimizzata per 10pcs/anno, riducendo a zero gli investimenti fissi iniziali necessari per l’avvio della produzione, mantenendo solamente i costi variabili diretti per la commercializzazione e favorendo una crescita progressiva del prodotto sul mercato.
L’integrazione degli aspetti normativi, della documentazione tecnica e delle valutazioni preliminari per la marcatura CE ha infine contribuito a ridurre i rischi associati alle successive fasi di industrializzazione e lancio commerciale.
Strumenti utilizzati
Per lo sviluppo del progetto sono stati impiegati strumenti e metodologie tipiche dello sviluppo prodotto meccanico e multidisciplinare:
- Solidworks 2024 – modellazione 3D parti, assiemi e disegni tecnici 2D
- Microsoft PowerPoint – presentazione clienti, milestones e diagrammi
- Microsoft Excel – calcoli economici e dimensionali analisi di tolleranze
- Strumenti di misura vari per rilievi e dimensionamenti
- Servizio esterno di Stampa 3D (FDM + Stereolitografia), lavorazione CNC e laser welding
L’approccio integrato adottato ha consentito di affrontare simultaneamente aspetti tecnici, produttivi, normativi e commerciali, trasformando un prodotto non più disponibile sul mercato in una soluzione moderna e pronta per le successive fasi di sviluppo e validazione.
Nota: Le immagini presenti in questo articolo hanno finalità puramente illustrative e potrebbero non rappresentare il prodotto o il sistema effettivamente sviluppato. Alcuni contenuti sono stati adattati o semplificati al fine di garantire la riservatezza delle informazioni tecniche e commerciali del cliente.
Redesign di un dispositivo elettrodermale
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