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El arte de la impresión 3D
Como parte de nuestro informe especial sobre fabricación, preguntamos Neri Oxman , profesor del MIT Media Lab y artista reconocido internacionalmente cuyo trabajo forma parte de la colección permanente del Museo de Arte Moderno de Nueva York, para crear una escultura que ilustre el futuro de la manufactura. (Vea una galería de imágenes aquí).
Lo que produjo, en colaboración con el profesor de ciencia de materiales del MIT. Craig Carter , es una poderosa demostración de las posibilidades de la impresión 3-D, utilizando técnicas que aprovechan las capacidades de las impresoras 3-D en formas que las técnicas de fabricación convencionales no pueden.
La impresión 3-D abarca una variedad de tecnologías, desde cabezales de inyección de tinta montados en pórticos que pueden depositar plásticos capa por capa para formar modelos intrincados, hasta sistemas más recientes basados en láser que sinterizan polvos metálicos para fabricar piezas duraderas para aviones. Las impresoras 3-D se han utilizado principalmente para la creación de prototipos, pero también se están convirtiendo en una opción para la fabricación y, eventualmente, incluso se pueden utilizar para imprimir edificios, dice Oxman. Pero los diseñadores y arquitectos aún no han aprendido a aprovechar sus capacidades.
Oxman, que se formó como arquitecto, dice que los edificios se diseñan hoy teniendo en cuenta los componentes de los que pueden estar hechos: láminas de madera contrachapada, paneles de vidrio, vigas de acero y columnas de hormigón. Como resultado, esos diseños son limitados, de la misma manera que los ladrillos de Lego restringen las formas que los niños pueden construir. Existen limitaciones similares en la fabricación convencional; hay algunas formas que simplemente no se pueden construir con moldes y herramientas de mecanizado existentes, y los diseñadores han tenido que diseñar con estos límites en mente.
Oxman está explorando formas de romper con el pensamiento de diseño convencional mediante la búsqueda de patrones y procesos que se encuentran en la naturaleza y el uso de ecuaciones que definen estos procesos para generar nuevos diseños. Los resultados son a menudo formas y estructuras sorprendentes que solo se pueden hacer con impresoras 3-D.
Para ayudar a desarrollar los algoritmos necesarios, Oxman se ha asociado con Carter. En algunos casos, los algoritmos proporcionan una nueva estética, pero también pueden tener aplicaciones prácticas, como variar la estructura para ayudar a soportar cargas. Para una escultura, un modelo de una silla reclinada chaise longue, el equipo combinó algoritmos tomados de la naturaleza con un mapa de la presión que un cuerpo ejerce sobre una silla. El resultado depende de dónde determinen los algoritmos que la silla debe ser blanda para brindar comodidad y dónde debe ser rígida para brindar apoyo.
Para la escultura para la que Oxman hizo Revisión de tecnología , ella y Carter no tenían las mismas limitaciones estructurales impuestas por una silla. Los únicos requisitos eran que el resultado se viera como un cubo y que tuviera las palabras Making the Future en un lado. El cubo resultante no es un objeto práctico, pero ilustra su enfoque del diseño.
Los algoritmos que definen la forma de la escultura se basan en procesos naturales. Uno es la desmezcla de dos fluidos. A altas temperaturas, el aceite y el vinagre, por ejemplo, se vuelven completamente solubles, pero a medida que la solución se enfría, los dos fluidos comienzan a separarse.
Escribe un conjunto de ecuaciones basadas en lo que sabe sobre termodinámica y la cinética de los materiales, y las ecuaciones desarrollan estas estructuras que parecen fluidos que se separan, dice Carter. La escultura resultante parece como si ese proceso se hubiera congelado y se hubiera cortado un cubo del centro de los líquidos. Para hacer las letras, Carter introdujo otras ecuaciones que provocaban que un fluido se sintiera atraído por las letras y el otro fuera repelido. (Para ver una animación de cómo se mueven los fluidos para crear las letras, creada por Carter, haga clic en aquí .)
Oxman y Carter jugaron con los algoritmos hasta que alcanzaron la forma final que querían, luego enviaron el archivo de diseño asistido por computadora resultante a la empresa de impresión 3D Objet para hacer el cubo de seis pulgadas.
La tecnología utilizada para hacer el cubo consiste en una impresora de inyección de tinta para colocar una capa de tinta polimérica, que se expone a la luz ultravioleta para curarla. Esto requiere imprimir una estructura de soporte de sacrificio hecha de un polímero blando que se pueda eliminar con un chorro de agua.
Los diseños de Oxman incluso superan los límites de las impresoras 3D existentes: el cubo era tan complejo que resultó imposible eliminar todo el material de soporte de su centro. Sin embargo, empujar los límites de la impresión 3D es en parte su objetivo. De hecho, su laboratorio en el MIT está desarrollando nuevos tipos de impresoras 3D.
El laboratorio de Oxman también está desarrollando sistemas robóticos que podría imprimir grandes estructuras de hormigón para edificios. El nuevo sistema robótico se está diseñando para poder variar la densidad del hormigón, haciendo posible el uso de hormigón denso y fuerte donde sea necesario para soporte, y hormigón poroso ligero para muros sin carga, para ahorrar costes de materiales. . Eventualmente, incluso puede ser posible imprimir concreto que sea tan poroso que sea translúcido, reduciendo la necesidad de iluminación interior.
Oxman continúa impulsando los diseños con su arte. Ella dice que el enfoque utilizado para Revisión de tecnología cube podría servir como base para una de las 18 esculturas de una nueva exposición que está desarrollando para el Centro Pompidou de París. La exhibición se abrirá esta primavera.