Design for mass personalization in digital manufacturing context

Diversifying customer needs and fierce mass-market competition drive the industry to seek new solutions. The advancements in digital manufacturing enable Mass Personalization (MP) to answer individual customer needs. Design for Mass Personalization (DfMP) envisages profound product variability with active customer participation to answer specific needs efficiently. Conventional design methodologies lack in designing for such product variability and customer involvement that can answer specific needs. Addressing the lack of design methods in DfMP to exploit digital manufacturing, this thesis presents a design methodology for MP, focusing on the utilization of manufacturing flexibility in developing personalizable products and eliciting customers' specific needs through effective customer participation. The presented methodology proposes a flexible and adaptable seed design architecture, and an interactive customer co-creation process. Proposed DfMP framework structures a design process where the designer facilitates customer co-creation over a modifiable seed design. A two-phase process guides the designer through the development of a user-modifiable design and demonstrates how to facilitate user involvement in reaching personalized designs. The development of seed design, construction of design space, and management of solution space with a design solution algorithm are elaborated. The methodology is verified through two case studies and an industrial application example. The first case study includes the functional, ergonomic, and esthetical personalization of a shoe that is manufactured by 3D printing and digital knitting. The study is supported by interviews with experts to evaluate the design process and content of the study. The potential of the DfMP methodology is largely confirmed by the experts. The second case study demonstrates the functional personalization of a saxophone mouthpiece to tailor the performance for musicians. The findings are verified through a user study with saxophone players. The proposed co-creation scenario is successfully tested with players, and the ability of the methodology to cater to their specific needs is demonstrated. Both case studies show the potential of the methodology to deal with coupled MP cases and provide for personal needs. Finally, an application on FARO dental lights is exampled to illustrate the use in a practical setting of a commercial product. The outcome of this research contributes to DfMP to exploit the flexibility that emerging digital manufacturing technologies provide to enable meeting diverse customer needs efficiently and effectively. A systematic approach to DfMP will allow expanding MP to more products and act as a foundation for the customer co-creation oriented design in the context of this emerging paradigm.

La diversificazione delle esigenze dei clienti e l'agguerrita concorrenza del mercato di massa spingono il settore a cercare nuove soluzioni. I progressi nella produzione digitale consentono la Personalizzazione di Massa (MP) per rispondere alle esigenze individuali dei clienti. Il Design per la Personalizzazione di Massa (DfMP) prevede una profonda variabilità del prodotto con la partecipazione attiva del cliente, per rispondere in modo efficiente alle esigenze specifiche. Le metodologie di progettazione convenzionali non sono in grado di progettare una tale variabilità del prodotto e un coinvolgimento del cliente in grado di rispondere a esigenze specifiche. Affrontando la mancanza di metodi di progettazione nella DfMP per sfruttare la fabbricazione digitale, questa tesi presenta una metodologia di progettazione per la MP, concentrandosi sull'utilizzo della flessibilità della fabbricazione per sviluppare prodotti personalizzabili ed elicitare le esigenze specifiche dei clienti attraverso un'efficace partecipazione dei clienti. La metodologia presentata propone un'architettura di seed design flessibile e adattabile e un processo interattivo di co-creazione del cliente. Il quadro DfMP proposto struttura un processo di progettazione in cui il progettista facilita la co-creazione del cliente su un seed design modificabile. Un processo in due fasi guida il designer attraverso lo sviluppo di un design modificabile dall'utente e dimostra come facilitare il coinvolgimento dell'utente nel raggiungimento di design personalizzati. Vengono elaborati lo sviluppo del seed design, la costruzione dello spazio di progettazione e la gestione dello spazio di soluzione con un algoritmo di soluzione del design. La metodologia è verificata attraverso due casi di studio e un esempio di applicazione industriale. Il primo caso di studio comprende la personalizzazione funzionale, ergonomica ed estetica di una scarpa prodotta con la stampa 3D e la lavorazione a maglia digitale. Lo studio è supportato da interviste con esperti per valutare il processo di progettazione e il contenuto dello studio. Il potenziale della metodologia DfMP è ampiamente confermato dagli esperti. Il secondo caso di studio dimostra la personalizzazione funzionale di un bocchino per sassofono per adattare le prestazioni ai musicisti. I risultati sono verificati attraverso uno studio sugli utenti con sassofonisti. Lo scenario di co-creazione proposto viene testato con successo con i musicisti e viene dimostrata la capacità della metodologia di soddisfare le loro esigenze specifiche. Entrambi i casi di studio mostrano il potenziale della metodologia di trattare casi MP accoppiati e di soddisfare le esigenze personali. Infine, viene mostrata un'applicazione sulle lampade dentali FARO per illustrare l'uso in un contesto pratico di un prodotto commerciale. Il risultato di questa ricerca contribuisce alla DfMP per sfruttare la flessibilità che le tecnologie emergenti di fabbricazione digitale offrono per consentire di soddisfare le diverse esigenze dei clienti in modo efficiente ed efficace. Un approccio sistematico alla DfMP consentirà di espandere la MP a più prodotti e fungerà da base per la progettazione orientata alla co-creazione del cliente nel contesto di questo paradigma emergente.