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1 Gli studenti: Chiara Niccolai Eleonora Zanzi Luisa Gianfrotta Simone Topazzini I docenti Gualtiero Fantoni Roberto Mirandola Forl, 18 Maggio 2013 Universit degli Studi di Pisa Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Gestionale Un Progetto dellInsegnamento di Progettazione e Sviluppo di Sistemi e Processi

La Nascita del Progetto Lobiettivo assegnato al Gruppo era quello dello sviluppo di un prodotto che rispondesse ad alcune delle esigenze primarie di quella fascia della popolazione del sud del mondo che vive in particolari condizioni di disagio sociale. Il Progetto, grazie al contributo dellAssociazione Ingegneria Senza Frontiere, si concretizzato nello sviluppo di un dispositivo che permettesse di rendere pi efficiente ed efficace il processo di lavaggio dei capi in assenza di energia elettrica, sfruttando il principio di funzionamento delle lavatrici moderne. Lavadora Rodillo Ingegneria Gestionale Il Progetto Lavadora Rodillo il risultato di un lavoro di gruppo svolto nellambito del corso di laurea magistrale in Ingegneria Gestionale dellUniversit di Pisa per linsegnamento di PSSP (Progettazione e Sviluppo dei Sistemi e dei Processi)

ISF: Ingegneria Senza Frontiere Ingegneria Senza Frontiere (ISF) unassociazione volontaria, indipendente, senza fini di lucro, che agisce seguendo i principi della tolleranza e del rispetto fra le culture di ogni popolo, nella parit e nella reciprocit. ISF nata nel 1995 allinterno del mondo universitario, ed composta da: Studenti; Docenti; Ricercatori; laureati. Chiunque pu collaborare con ISF; la collaborazione di ciascuno dei membri di Ingegneria Senza Frontiere esclusivamente volontaria, nel senso che lattivit da essi svolta a favore dellassociazione non viene da questa in alcun modo retribuita. Attualmente ISF Pisa impegnata in Per, nel territorio di Livitaca, per la realizzazione della Casa Solare.

Le fasi di sviluppo del Progetto PROGETTAZIONE PRELIMINARE ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI BISOGNI RISORSE DISPONIBILI PROCESSO DI LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE IDEE CONCETTUALI SELEZIONE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO DEI PNEUMATICI SISTEMA DI RIMESCOLO MANICO SISTEMA DI APPOGGIO SCALDARE LACQUA CORPO E SPORTELLO ATTREZZI NECESSARI PROGETTAZIONE CONCETTUALE PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO COSTRUZIONE PROTOTIPO Pest BRAINSTORMING Analisi SWOT WORK BREAKDOWN STRUCTURE (WBS) Diagramma di gantt Risk Management Check List 4 P ANALISI FUNZIONALE Mission statement BENCHMARKING Specifica obiettivo Quality Function Deployment Brainstorming CONCEPT SCREENING e SCORING Specifica finale FASI DI COSTRUZIONE 40 Principi triz CAD ( SOLID WORKS) Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) Specifiche e disegni DISEGNI, SCHEMI MANUALE DI ISTRUZIONE Documenti di informazione e promozione REVIEW REVIEW REVIEW

ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI BISOGNI ANALISI DELLE RISORSE DISPONIBILI ANALISI DEL PROCESSO DI LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI SELEZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO DEI PNEUMATICI SISTEMA RIMESCOLO PANNI MANICO E SUO SISTEMA DI ROTOLAMENTO SISTEMA DI APPOGGIO DEL MANICO SISTEMA PER SCALDARE LACQUA CORPO E SPORTELLO LAVATRICE STRUMENTI NECESSARI FASI DI COSTRUZIONE PROGETTAZIONE CONCETTUALE PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO COSTRUZIONE PROTOTIPO PROGETTAZIONE PRELIMINARE BRAINSTORMING ANALISI FUNZIONALE SOLID WORKS CONCEPT SCREENING e SCOORING Le fasi di sviluppo del Progetto

Per: Il contesto Economico - Sociale Pi del 39% della popolazione totale e 2/3 della popolazione rurale del Per vive al di sotto della soglia di povert; I bambini sono i pi vulnerabili e meno protetti. Alta la disparit tra zone urbane e rurali e tra le varie regioni: un quarto della popolazione non ha accesso ai servizi sanitari, nonostante l'assistenza sanitaria gratuita dal 2002. I livelli dei tassi di mortalit, povert e malnutrizione tra i gruppi indigeni sono il doppio di quello delle medie nazionali; il Per ha uno dei pi alti livelli mondiali di disuguaglianza tra redditi. Basso tasso di alfabetizzazione nelle zone rurali. Numerosi gli episodi di violenza sulla donna, in parte conseguente al diffuso problema dellalcolismo.

Livitaca: Analisi delle Esigenze La piccola citt di Livitaca posta nella regione di Cuzco, sulle Ande Peruviane a 3800 metri s.l.m. dove vive una popolazione poverissima afflitta da problemi legati alla malnutrizione e scarsa igiene, causa di numerose morti soprattutto in et infantile. La quasi totalit delle abitazioni: NON HA servizio di elettricit; NON HA acqua corrente; NON HA servizio di scarico; NON HA acqua potabile. Lassenza di tali infrastrutture causa primaria di malattie Lassenza di tali infrastrutture, indispensabili per garantire un adeguato livello igienico-sanitario, causa primaria di malattie. lavatrice incremento della qualit della vita Il progetto di costruzione di una lavatrice, utilizzabile in assenza di rete idrica ed elettrica, porterebbe senza dubbio a un incremento della qualit della vita della popolazione di Livitaca.

Lavatrice: Analisi dei Bisogni Alimentazione a forza umana Riduzione dellimpiego di sforzo/fatica rispetto al lavaggio tradizionale Minimizzare il deterioramento degli indumenti Semplicit di apprendimento per lutilizzo Resistenza meccanica del sistema Minimizzare gli interventi di manutenzione e riparazione Facilit di trasporto Possibilit di utilizzo su terreni scoscesi/sconnessi Massimizzare lutilizzo di materiali di recupero e a costo 0 nella costruzione Producibilit a livello locale BRAINSTORMING

Analisi delle Risorse Disponibili lutilizzo di materiali di recupero Successivamente alla Analisi del Processo di Lavaggio si reso necessario fare un inventario dei materiali disponibili sul territorio di Livitaca utilizzabili per il nostro progetto, dato che uno dei requisiti lutilizzo di materiali di recupero. Linventario ci stato fornito dai volontari di ISF presenti sul territorio Peruviano e comprende: Nella citt di Cuzco comunque presente un grosso store, il Maestro in cui reperibile oggettistica di bricolage

Analisi degli Attrezzi Disponibili Indispensabile per la progettazione anche conoscere quali attrezzi sono disponibili sul territorio di Livitaca sfruttabili per la costruzione della lavatrice. Anche questo inventario ci stato fornito dai volontari di ISF presenti sul territorio Peruviano e comprende: Metri a rotella; Pale, zappe, picconi; Filo di piombo, livella; Tronchesine, pinze; Martelli; Cacciaviti; Seghe; Trapani; Colla.

Analisi del Processo di Lavaggio Prima di effettuare le fasi di progettazione vera e propria della lavatrice stato necessario analizzare nel dettaglio le fasi del processo di lavaggio degli indumenti sfruttando lo strumento dellAnalisi Funzionale L'analisi funzionale una tecnica di ricerca ed organizzazione delle funzioni che trova generalmente applicazione a monte della fase di concezione del prodotto, ma che pu essere applicata anche dopo la definizione del progetto per l'analisi delle criticit di singole parti d'opera. Abbiamo dunque individuato 5 fasi duso: 1.Lutilizzatore inserisce panni sporchi, sapone e acqua nella lavatrice; 2.La lavatrice lava i panni; 3.La lavatrice risciacqua i panni; 4.La lavatrice centrifuga i panni; 5.Lutilizzatore estrae i panni puliti.

Analisi del Processo di Lavaggio Grazie allAnalisi Funzionale abbiamo potuto individuare i 5 elementi fondamentali per un lavaggio ottimale: 1.Acqua per diluire e/o pretrattare le macchie; 2.Tensioattivi per rompere i legami tra la macchia e il tessuto; 3.Agitazione meccanica per la rimozione delle macchie; 4.Risciacqui post-lavaggio per eliminare il detergente dalle fibre; 5.Asciugatura per eliminare l'eccesso di acqua residua dagli indumenti senza deformarli eccessivamente.

PROGETTAZIONE PRELIMINARE ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI BISOGNI ANALISI DELLE RISORSE DISPONIBILI ANALISI DEL PROCESSO DI LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI SELEZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO DEI PNEUMATICI SISTEMA RIMESCOLO PANNI MANICO E SUO SISTEMA DI ROTOLAMENTO SISTEMA DI APPOGGIO DEL MANICO SISTEMA PER SCALDARE LACQUA CORPO E SPORTELLO LAVATRICE STRUMENTI NECESSARI FASI DI COSTRUZIONE PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO COSTRUZIONE PROTOTIPO PROGETTAZIONE CONCETTUALE BRAINSTORMING ANALISI FUNZIONALE SOLID WORKS CONCEPT SCREENING e SCOORING Le fasi di sviluppo del Progetto

Analisi dei Prodotti Sostitutivi Sono stati individuati alcuni dispositivi, gi disponibili sul mercato internazionale, che permettono di lavare Indumenti in assenza di corrente elettrica ed acqua corrente, che sono stati analizzati per un azione di benchmarking sia in questa fase delle prime scelte che in quella successiva per la definizione della specifica finale (effettuata utilizzando il Quality Function Deployment): WANDER WASH LAUNDRY PODSOLAR WASHERSCRUBBA BICI LAVADORA GIRADORA

I Nostri Concept fase creativa Analizzato il processo di lavaggio, I prodotti sostitutivi gi presenti sul mercato ed essendo entrati in possesso della lista dei materiali e degli utensili utilizzabili iniziata la vera e propria fase creativa. I concept sono raggruppati in 4 macrocategorie: Lavatrici a manovella; Lavatrici a pedali; Lavatrici manuali; Lavatrici ludiche. Di seguito sono riportati i principali concept, da noi ideati, che hanno preceduto la realizzazione della Lavadora Rodillo.

Lavatrici a Manovella Lavatrice Betoniera Lavatrice Insalatiera A Manovella con Bidone Verticale A Manovella con Bidone Orizzontale Lavatrice a Leva A Manovela con Ruote Dentate

Lavatrici a Pedali Lavatrice Bicicletta Lavatrice a Pedali e Cinghia Lavatrice a pedaleSinger Lavatrice Pedal

Lavatrici Manuali Lavatrice Barile 2 Lavatrice Barile 1

Lavatrici Ludiche Lavatrice altalena Lavatrice Palla

Selezione delle Idee Concettuali CONCEPT CRITERIADEFGH Sforzo umano necessario al funzionamento RIFERIMENTO ---0+ Solidit della struttura --000 Facilit di trasporto --0-- Producibilit a livello locale 00-00 Ridotto numero di componenti 00-+0 Capacit di carico 00--- Ingombro ridotto 000++ Stabilit della struttura ---00 Tempo limitato per la costruzione 00-00 Totale segni +00022 Totale segni -44622 Totale degli 0955355 Punteggio netto0-4 -600 Graduatoria122311 Continuare?SINO SI CONCEPT SCREENING Si determina il concept ritenuto migliore e si valutano tutti gli altri concetti tramite confronto con tale idea di riferimento. Il confronto viene svolto sulla base di alcuni criteri ritenuti requisiti fondamenti per il prodotto. Si utilizza la seguente matrice:

Selezione delle Idee Concettuali CONCEPT SCORING Ad ogni concept si attribuisce un punteggio sul soddisfacimento di ogni criterio. Ad ogni criterio si assegna un peso ottenendo cos un punteggio totale dato dalla media pesata dei voti. Si veda la seguente matrice: Concept AConcept GConcept H CriteriPesoPunteggio Voto pesato Punteggio Voto pesato Punteggio Voto pesato Sforzo umano necessario al funzionamento 215105121363 Solidit della struttura 113333 3 Facilit di trasporto 155751151 Producibilit a livello locale 185903543 Ridotto numero di componenti 854032418 Capacit di carico 35153 3 Ingombro ridotto 5315525315 Stabilit della struttura 11333555333 Tempo limitato per la costruzione 85403243 Punteggio totale446266245 Graduatoria123 Continuare?SINO

PROGETTAZIONE PRELIMINARE ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI BISOGNI ANALISI DELLE RISORSE DISPONIBILI ANALISI DEL PROCESSO DI LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI SELEZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO DEI PNEUMATICI SISTEMA RIMESCOLO PANNI MANICO E SUO SISTEMA DI ROTOLAMENTO SISTEMA DI APPOGGIO DEL MANICO SISTEMA PER SCALDARE LACQUA CORPO E SPORTELLO LAVATRICE STRUMENTI NECESSARI FASI DI COSTRUZIONE PROGETTAZIONE CONCETTUALE COSTRUZIONE PROTOTIPO PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO BRAINSTORMING ANALISI FUNZIONALE SOLID WORKS CONCEPT SCREENING e SCOORING Le fasi di sviluppo del Progetto

Corpo e Sportello Lavatrice I barili di plastica sono attualmente utilizzati in Per come contenitori di liquidi vari o semplicemente di acqua piovana. Tali barili sono dotati di un ampio tappo a incastro che potr essere sfruttato come sportello della lavatrice. lamiera Per il corpo cilindrico si dovuto scegliere tra barili in plastica o in lamiera, entrambi facilmente reperibili sul territorio. pi ottimale la plastica stato ritenuta pi ottimale la plastica per le seguenti caratteristiche: leggerezza La leggerezza per minimizzare lo sforzo nelluso della lavatrice; idrorepellenza Lidrorepellenza e la resistenza alla corrosione considerato il contatto con acqua e detersivi; facilit di lavorazione La facilit di lavorazione; economicit L'economicit; isolamento L'isolamento termico e meccanico (vibrazioni).

Manico e suo Sistema di Rotolamento manicotubi in ferro zincato Il manico composto da tubi in ferro zincato opportunamente accoppiati tramite raccordi; altri materiali sono risultati poco robusti per questa funzione. tubo solidale al corpo della lavatrice Si prevede linserimento di un tubo che attraversi lasse del corpo cilindrico, dotato di guarnizioni che permettano di renderlo solidale al corpo della lavatrice. stata progettata questa soluzione perch se il tubo non fosse solidale al cilindro bens al manico, allora dovrebbe rimanere fermo durante il rotolamento della lavatrice e ci provocherebbe un sovraccarico sul foro di inserimento del manico nel barile. sistema di rotolamento Il sistema di rotolamento basato sullutilizzo di tubi cilindrici di diversa dimensione: i tubi del manico hanno diametro maggiore rispetto a quello che attraversa lasse del barile, pertanto possono essere inseriti luno dentro laltro (consigliata la lubrificazione delle parti in contatto).

Uso dei Pneumatici Due pneumatici Due pneumatici sono collocati esternamente al corpo della lavatrice in modo da svolgere le funzioni per cui sono progettati: agevolare il rotolamento; agevolare il rotolamento; sostenere il carico; sostenere il carico; ammortizzare; ammortizzare; minimizzare lusura dellelemento intorno a cui sono posti minimizzare lusura dellelemento intorno a cui sono posti. La loro presenza permette al barile di non poggiare direttamente a terra, diminuendo cos la possibilit che lo stesso entri in contatto con elementi che possano danneggiarlo.

Sistema di Appoggio del Manico sistema di appoggio posizione di riposo Il sistema di appoggio ha lo scopo di permettere il mantenimento del manico in una posizione di facile afferraggio quando la lavatrice in posizione di riposo. struttura tubolare a U noningombrante Il sistema costituito da una struttura tubolare a U integrata nel manico. In questo modo non risulta ingombrante per lutente durante lutilizzo. Sar sufficiente posare il manico per posizionare la lavatrice in unubicazione stabile su qualsiasi terreno che presenti una pendenza inferiore a 20.

Filtro per lAcqua Il filtro si ottiene impilando due secchi bucati sul fondo e inserendovi un panno allinterno di ognuno dei contenitori. La base dei contenitori sar forata in pi punti in modo da permettere un passaggio pi veloce dellacqua. Il supporto scelto per il filtro ispirato agli spiedi poich risulta semplice da costruire e permette una buona stabilit. I due spiedi possono essere creati semplicemente intrecciando del comune fil di ferro o utilizzando stecchi di legno della giusta lunghezza/spessore non disponibile acqua corrente sistema di filtraggioeliminare detriti Nelle zone rurali del Per non disponibile lacqua corrente, dunque necessario approvvigionarsi direttamente dai corsi dacqua. Si pertanto ritenuto indispensabile progettare un sistema di filtraggio per eliminare la maggior parte dei detriti presenti nellacqua.

Sistema Rimescolo Panni Il sistema consiste nel fissare delle bottiglie ad un filo che tagli diametralmente il corpo cilindrico. Il filo verr da un lato fatto passare dal foro per il manico e fissato sotto la guarnizione; dallaltro verr fatto uscire dal foro adibito ad accogliere il tappo del barile e fissato sotto il pneumatico. Le bottiglie saranno forate centralmente alla loro base e private dei tappi, in modo da permettere il passaggio del filo e reinserirlo nella bottiglia successiva. Saranno inoltre forate lateralmente per permettere il graduale riempimento di acqua (durante il ciclo d lavaggio) e garantire una maggiore interazione coi panni. agitazione meccanica bottiglie di plastica forate Lagitazione meccanica uno degli elementi che agevola il processo di lavaggio; nel nostro concept lagitazione meccanica viene generata da bottiglie di plastica forate inserite nel barile.

Sistema per Scaldare lAcqua Questa facilissima operazione permette di portare lacqua da una temperatura di 18 C ad una temperatura di 30 C in circa 2 ore in giornate soleggiate. Tale temperatura ottimale per il lavaggio dei capi. La colorazione pu avvenire con qualsiasi colorante reperito sul posto. Per aumentare la temperatura dellacqua si pensato di colorare il corpo della lavatrice di nero.

PROGETTAZIONE PRELIMINARE ANALISI DEL CONTESTO ANALISI DEI BISOGNI ANALISI DELLE RISORSE DISPONIBILI ANALISI DEL PROCESSO DI LAVAGGIO ANALISI DEI PRODOTTI SOSTITUTIVI GENERAZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI SELEZIONE DELLE IDEE CONCETTUALI FILTRO PER LACQUA USO DEI PNEUMATICI SISTEMA RIMESCOLO PANNI MANICO E SUO SISTEMA DI ROTOLAMENTO SISTEMA DI APPOGGIO DEL MANICO SISTEMA PER SCALDARE LACQUA CORPO E SPORTELLO LAVATRICE STRUMENTI NECESSARI FASI DI COSTRUZIONE PROGETTAZIONE CONCETTUALE PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO COSTRUZIONE PROTOTIPO BRAINSTORMING ANALISI FUNZIONALE SOLID WORKS CONCEPT SCREENING e SCOORING Le fasi di sviluppo del Progetto

Attrezzi Necessari Gli strumenti necessari per la costruzione della Lavadora Rodillosono: Forbici, coltelli e punteruoli per tagliare e forare le superfici; Seghetti e lime per migliorare la finitura delle superfici tagliate. Andiamo ora a vedere nel dettaglio i passi da seguire per costruire la Lavadora Rodillo! N.B. Utensili e materiali utilizzati per la costruzione sono stati scelti previa verifica della disponibilit nella zona di Livitaca; le foto delle fasi di costruzione sono state inserite nel manuale di istruzioni per il montaggio per superare qualsiasi barriera linguistico- culturale!

Fasi di Costruzione: Il Filtro Inserire il secondo panno nel secondo secchio e fissarlo allesterno con una corda. Inserire un panno nel primo secchio impilare il secondo secchio e inserire gli spiedi nei fori effettuati. Impilare i due secchi ed effettuare due forature parallele per accogliere i due spiedi di supporto. Effettuare una foratura di grandi dimensioni sul fondo in, corrispondenza del centro, e altri fori di dimensioni minori.

Fasi di Costruzione: Lavadora Effettuare una foratura in corrispondenza dellasse centrale del tappo del barile e ripetere loperazione sul fondo del barile. Praticare con un punteruolo dei fori sul corpo delle bottigliette e sul fondo per farci passare la corda. Fissare la corda al tubo, inserire la guarnizione e introdurre il tubo nel foro precedentemente praticato sul fondo del barile. Inserire i due pneumatici sul corpo del barile aiutandosi con un martello.

Fasi di Costruzione: Lavadora Formare il manico e il sistema di appoggio tramite laccoppiamento di tubi e raccordi. Da notare la presenza necessaria dei dadi centrali di raccordo; la loro assenza renderebbe impossibile il serraggio della struttura Inserire il manico nel tubo passante per lasse del barile.

Fasi di Costruzione: Lavadora LA LAVADORA RODiLLO TERMiNATA E PRONTA ALLUSO!!!

Test di Lavaggio test di lavaggio Terminata la costruzione del prototipo viene effettuato un test di lavaggio per validarne il funzionamento FUNZiONA!!!

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