DISEÑO Y MANUFACTURA DE OBJETOS ESTÉTICOS
UTILIZANDO LA METODOLOGÍA DE PUNTA DEL DISEÑO GEOMÉTRICO

Fco. Eugenio López Guerrero

Cuerpo Académico Sistemas Integrados de Manufactura
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León.
Av. Universidad S/N, Apdo. Postal 9-"F", CP. 66451, San Nicolás de los Garza, N.L., México.
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"Generated by 'Sculpture Generator 1' by Carlo H. Séquin, UC Berkeley" (Archivo STL)

 

RESUMEN
El diseño de geometrías ornamentales utilizando formas generadas matemáticamente ha estado presente desde el momento en que la intención de la obra de arte se abstrajo en la forma dejando de lado su función. Hoy en día existe una generación de artistas que intentan sacar el mayor provecho de las metodologías y las herramientas tecnológicas de punta para crear su arte.

Este trabajo no entra al debate sobre las cualidades artísticas de los objetos, métodos y procesos, pero como contribución ofrece un panorama claro de aplicación de nuevas herramientas de creación. Por medio de ellas es posible encontrar relaciones que permitan obtener objetos que por otros medios serían hasta hoy imposibles de construir. El presente incluye solamente la solución al problema geométrico, por medio de la mezcla de diferentes procesos que incluyen la captura, edición y fabricación de modelos geométricos. Se muestra un método que incluye los procedimientos de diseño geométrico por computadora, procesamiento de fotorrealismo y fabricación en prototipos rápidos y a gran escala.

Palabras clave: ingeniería inversa, digitalización 3D, diseño geometrico, prototipos rápidos.

 

INTRODUCCIÓN
El diseño geométrico por computadora (CAGD por sus siglas en inglés) se ha desarrollado a partir de la necesidad de modelar curvas y superficies "complejas", también llamadas de "forma libre" o "biológicas". Estas se refieren a aquellas entidades que intentan reproducir aquellas geometrías que no son producto de una ecuación primitiva (como por ejemplo las cónicas).
El arte, la ciencia y la tecnología han evolucionado juntos. Históricamente los avances en cualquiera de estas áreas influyen directamente en la transformación de las otras dos. Esta condición del pensamiento tiene múltiples ejemplos a lo largo de la historia, donde personajes que han sido estudiosos de la ingeniería, matemáticas, arquitectura y diseño han dado destacadas muestras de manifestaciones artísticas. Esta multidisciplinaridad, se observa en el mundo del arte contemporáneo, abriéndose las posibilidades en nuevas prácticas del quehacer artístico.
En la actualidad la tecnología, el arte y la ciencia están estrechamente ligados a la vida diaria por lo tanto la creación artística no escapa de su influencia como fenómeno cultural, por el contrario es deseable que las tres áreas encuentren en su evolución la capacidad de integrar su aportaciones en una armoniosa vinculación.
Hay escasa publicación de estudios sobre el uso de tecnología en el arte desde una aproximación equilibrada. Los trabajos adolecen de ser estrictamente técnicos o bien rigurosamente artísticos. En algunos casos se concretan a enlistar y analizar la obra de artistas característicos de escultura abstracta en donde las relaciones entre la tecnología y el arte son solo inferidas.

Este trabajo parte de la base que no hay registro en México de artistas que produzcan como aquí se plantea. Al ser métodos con tecnología de punta, existen en el país solamente algunos lugares dotados con este equipo, por lo que donde hay se usa en el ambiente de producción y negocios. Sin embargo, se demuestra en este estudio que hay una demanda significativa de elementos estéticos que solo pueden ser elaborados a través de herramientas tecnológicas avanzadas, especialmente en la arquitectura y en la escultura. Como los trabajos del arquitecto Frank O Gehry desarrollados con software CATIA que originalmente fue diseñado para elaborar componentes relacionados con la aeronáutica.

OBJETIVOS
El objetivo general de este trabajo fue XXX por medio de diferentes metodologías para capturar, editar e imprimir en prototipos rápidos. Esta tecnología tiene la ventaja de ser un proceso rápido y con buen nivel de precisión. Adicionalmente presenta la ventaja de que una vez capturada la geometría, es posible fabricar réplicas de diferentes tamaños y materiales.

Los objetivos particulares fueron:

Este trabajo se centra en la reconstrucción geométrica. Parte de la premisa que la obra de arte establece un ejercicio de contemplación, sujeto al objeto por cuanto sea visto como realidad contemplada.


Impresión en prototipo rápido. (a) Capas de impresión y (b) pieza producida en la máquina ZCorp.

 

ARTE Y TÉCNICA

En Marzo del 2005, con estudiantes de la Stony Brook, elaboraron este modelo matemático que es exhibido en el vestíbulo del Centro de Estudiantes de la Stony Brook.

 

 

EL PROCESO COMPLETO DE CONSTRUCCIÓN.

1) TRATAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO DE GEOMETRIA EN RHINOCEROS

La metodología no ayuda al diseño de esculturas ni acelera el proceso creativo que lleva a la misma. A continuación se describirá detalladamente el proceso que se llevo a cabo para la creación de la escultura. Se inicia el proceso importando la geometría a rhinoceros mediante el comando open. Se debe de tener cuidado de escoger el tipo de archivo con el cual se desea importar la geometría (en este caso se uso esterolitografia STL) que aparece en la pestaña inferior al nombre.
Figura 2. Ventana para abrir un archivo en rhinoceros 4.0

La dimensión de la geometría inicialmente es 7.746 x 8.683 x 5.547 mm. La dimensión mínima de la escultura son 30 cm, se necesita hacer la figura 34.5 veces más grande. Se escala mediante el botón scale en la barra de comandos a la izquierda , se selecciona la geometría y se da enter. Se pide un punto para escalar por lo que usaremos el 0, 0,0 (el centro desde la vista de arriba), luego nos pedirá una escala para el objeto, esta la obtenemos dividendo el área de trabajo (30 cm) entre la dimensiónmás grande de la geometría (8.683mm), y damos enter.
Para trabajar en el plano XY es necesario rotar la figura. Para lograrlo se debe hace clic en el botón "Rotate3D", posteriormente se selecciona la figura y se presiona la tecla enter. El programa pedirá un eje X, luego una segunda línea que será el eje Y(o paralela). Finalmente el segundo punto de referencia en el cual tecleamos 90 figura 4.

 
Figura 3. Modelo escalado y rotado. Medidas: largo=27.883cm ancho=30cm alto=21.684cm

El siguiente paso es dividir la geometría en capas de 3.2 milímetros, esto se debe a que el material con el que trabajaremos será trovicel con un espesor de 3 milímetros e imprimiremos cada capa individualmente en papel bond con espesor de .09 milímetros, cada capa será unida entre sí con pegamento. Al sumar los espesores del trovicel, el papel bond y el pegamento nos da un espesor total promedio de 3.2 milímetros figura 5.
Para realizar el seccionamiento de las partes se da clic en contour y seleccionar la geometría; después se dibuja una línea en el eje Z para la cual se crearan planos ortogonales para dibujar los contornos. Después debemos de ingresar la distancia que habrá entre capas (3.2 mm).
Figura 4. División de la geometría en 42 capas.

Con las capas hechas procedemos a eliminar todas las capas menos la primera y guardar el archivo como "capa1", deshacemos el eliminar y borramos ahora todas las capas menos la segunda y grabamos como "capa2"; así hasta tener todas las capas grabadas en un archivo para cada una.

Analizando las capas una por una escogemos puntos de unión en la geometría, los puntos deben de tener un área efectiva de unos 9mm2en mínimo en 2 capas anteriores para facilitar el posicionamiento de la pieza.Estos se posicionan mediante el botón point y un clic en la geometría (es conveniente escoger puntos de referencia que tengan material una capa antes).
Figura 5. Puntos de referencia de la capa 21.


Ya teniendo las capas se procede a imprimir las capas en hoja tamaño oficio. Para ello solo se da clic en menú archivo, imprimir, seleccionamos el área de impresión y la escala 1:1 de impresión. Al imprimir debemos de cuidar que toda la geometría este dentro de la hoja (de no ser así el área de impresión se puede mover en la pestaña de escala con el botón mover).

DESCRIPCION DEL PROCEDIMIENTO DE MANUFACTURA DE LA ESCULTURA

1.- Puntos de unión

Siguiendo con el proceso de fabricación de la escultura, las 41 capas de la figura han sido almacenadas en 41 archivos de RINO (.3dm), la cuales fueron nombradas y numeradas en orden ascendente.

La impresión de las capas fue la siguiente fase del proceso. Es importante mencionar nuevamente que cada una de las capas cuenta con puntos de unión y puntos de unión posterior. Los puntos de unión son aquellas marcas que se perforan para unir la pieza A a la pieza B. Los puntos de unión posterior son aquellos que tienen la función de establecer la referencia que la siguiente pieza (C) necesitara.

 

Figura 6.- Tres capas consecutivas (A, B, C), marcadas donde se ha señalado los puntos de unión de color rojo y los puntos de unión posterior (coordenadas de todos los puntos se encuentran almacenados para su consulta al momento de ensamblarlos).

2.- Estampado

Al tener las capas impresas en papel se procede a pegarlas sobre la superficie del material que se utilizo para darle volumen a la figura, en este caso se monto sobre placas de trovicel. El pegamento utilizado fue lápiz adhesivo como lo muestra la siguiente imagen.

 
Figura 7. a) Montaje de la hoja de papel sobre la superficie del trovicel; b) acabado final.

3.- Corte

Una de las etapas más complicadas del proceso fue cuando se removió el material excedente de la capa. Este proceso lo hemos dividido en 3 secciones.

Sección 1

En esta sección se extrae la pieza completa de la placa entera de trovicel. Se realiza un corte no detallado tomando una distancia considerable al borde de la pieza final como lo muestran las siguientes imágenes. El primer corte es el más sencillo debido a que se toma una tolerancia muy grande con respecto a la distancia de corte al borde de la capa, la finalidad es extraer de las placas de trovicel ya que es la pieza que nos interesa para poder proceder a eliminar los excedentes de material no deseado.

A continuación se muestra una imagen que muestra la manera en la que las capas se extraen de las placas de trovicel.

 

 

 
       

 

 
Fotografías de la construcción de las capas en trovicel y unidas con pegamento. Trabajo realizado por estudiantes en mi curso de CAD/CAM

 
Fotografías de la versión final . Trabajo realizado por estudiantes en mi curso de CAD/CAM

 

 
   

 
   

 

 

 

 

MUESTRA DE ALGUNOS ARTISTAS CONTEMPORANEOS

 

 

Carlo H. Séquin

 

Bathsheba Grossman

 

Keizo Ushio

 

Helaman Ferguson