Introducción

Dentro del mundo artístico, se dice que a la Naturaleza no le gusta la simetría absoluta, ya que siempre encontraremos pequeñas imperfecciones en aquello que observamos, empezando por nuestros propios rostros o incluso las constelaciones. SIn embargo, nos vemos atraídos por los casos donde observamos cierto componente matemático de carácter exacto en muchas formaciones naturales: la lava volcánica repentinamente enfriada, el patrón que encontramos en la coliflor romanescu o el patrón generado en la superfície de las burbujas de la espuma.

Para este trabajo, de todos los patrones naturales observados, escogeremos la combinación de uno de los patrones naturales más conocidos de la naturaleza y uno de los objetos geométricos más curiosos y complejos: el hexágono y el fractal.

Hexágono

Polígono de seis lados y seis vértices. Al inscribirlo dentro de una circunferencia (hexágono regular), esta pasa por todos sus vértices. La estructura del hexágono en la Naturaleza puede verse en infinidad de lugares: desde formaciones volcánicas hasta el conocido patrón hexagonal en los panales de abejas.

Estas estructuras son, con permiso de las estructuras triangulares de las que se deriva, una de las más fuertes y resistentes que se conoce, pero a diferencia de dichas formaciones triangulares, la cobertura resultante gana en eficiencia, llenando cualquier superficie sin superposiciones innecesarias y conservando gran parte de su fuerza estructural.

Fractal

Se trata de figuras basadas en la repetición de patrones a escalas proporcionales, repitiendose de manera iterativa, recursiva e infinita (fractal matemático) ya sea ampliando la escala o reduciéndola. Podemos encontrar fractales naturales en las estructuras de algunos cristales, la superfície en las burbujas de las espumas o incluso en algunos patrones vegetales (la coliflor romanescu, etc).

Curiosamente, los usos del fractal se aplican a conceptos tan dispares desde la simulación de fluidos complejos, la medicina, la compresión de imágenes digitales o el análisis financiero.

El Proyecto: El Panal de Nieve

Inspirados por composiciones naturales como la Calzada de los Gigantes (Irlanda), donde el enfriamiento repentino de la lava ha solidificado la piedra en una serie de escalones hexagonales de diferente altura, utilizaremos una composición hexagonal para encapsular diferentes formas de cristal de nieve. Esta composición se extrusionará en diferentes profundidades para generar una composición 3D que utilizaremos como decoración o incluso como difusor acústico.

¿Qué es un difusor acústico?

Estas piezas no solo cumplen una función estética: panelándolas sobre la pared conseguimos que las ondas acústicas que se produzcan en la estancia se dispersen de manera óptima por la estancia, consiguiendo no solo aislar el sonido externo, sino también mejorar el audio existente en la estancia: música reproducida, variedad y claridad en los tonos de voz, menor contaminación acústica…

El efecto puede potenciarse ampliando la composición en la pared. No obstante, si se desea, podemos darle un sencillo uso decorativo enfocando el proyecto hacia un tamaño menor o de sobremesa.

Proceso

1.- A partir del boceto inicial, haremos los trazados iniciales con cualquier programa vectorial, recomendando específicamente Adobe Illustrator en este caso, ya que algunos procesos posteriores los realizaremos con herramientas específicas de este programa. Dicho patrón inicial lo compondremos para un tamaño base de 100×100 cm, resultando en una composición ajustada a 100×97,42

Para construir el patrón de cristales de hielo usaremos las herramientas de rotación y composición del programa de Adobe. He recomendado el uso de este programa, pero podremos usar cualquiera si se dispone de las herramientas equivalentes.

2.- A continuación, exportaremos el archivo vectorial a nuestro programa 3D favorito. En mi caso he escogido Blender por su versatilidad y su condición de programa de distribución libre.

Tras exportar los archivos vectoriales en SVG, los importaremos en Blender donde convertiremos los trazados en mallas editables. Primero compondremos el patrón hexagonal, simplificando el número de caras y realizando extrusiones a diferente altura con cada cara. Una vez hecho este paso, realizaremos lo mismo con cada copo de nieve, pero en vez de modificar la distancia de extrusión, modificaremos su altura para hacerla coincidir con su hexágono correspondiente.

3.- Para reducir la carga poligonal y optimizar los archivos STL finales de exportación, utilizaremos en primer lugar el modificador Booleana, prescindiendo de la malla sobrante que intersecciona entre superfícies. Una vez hecho esto, uniemos todas las mallas y triangulizaremos su estructura con el modificador correspondiente.

El prototipo puede realizarse en cualquier impresora 3D compatible con STL.

Prototipo

Presentación con tres piezas (ejemplo de panelado a tres colores)

Prototipo II

Alternativa para figura de sobremesa

Para la creación de la figura alternativa de sobremesa, simplemente realizaremos una ampliación de la pieza original en su eje Z, disminuyendo posteriormente la altura de la base. Se recomienda un acabado en PLAtraslúcido o un material similar.

Bibliografía

https://www.anid.cl/blog/2022/03/02/investigan-la-formacion-de-patrones-en-la-naturaleza/#:~:text=En%20la%20naturaleza%20existen%20patrones,la%20piel%20de%20algunos%20peces.
https://www.climatizacionparapiscinas.es/noticias/hexagono-forma-mas-eficiente-naturaleza-inspiracion-diseno-fairland
https://es.wikipedia.org/wiki/Patrones_en_la_naturaleza
https://webs.um.es/jmz/DiseGrafSimula/alumnos_08_09/german_ros/index.files/fractal1_Intro%201.html
https://www.freepik.es/

Todos los derechos de las imágenes utilizadas en este trabajo son de sus respectivos autores. Fuente: Wikipedia y Freepik.es (licencia premium)

Titulo: La onda en la superficie del agua.

MATERIALES USADOS.

Autodesk Fusión 360

Imagen como base: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm#

PASO 1: BUSQUEDA DE LA IMAGEN

Para el procedimiento de este busto de una onda se ha utilizado el programa Fusion 360. Primero se buscó una imagen para utilizar como referencia, tras una búsqueda exhaustiva acabe encontrando la siguiente imagen en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm# mediante Google imágenes.

SEGUNDO PASO: CREAR EL LIENZO

Con la Imagen ya escogida la llevé al programa Fusion 360 y la puse como lienzo en la dimensión x, tras esto alteré su tamaño para que fuera de 250 mm de ancho

TERCER PASO: CIRCULOS SUPERIORES

Ahora empecé a crear los círculos de la parte superior siguiendo la forma de la plantilla con la herramienta circulo de diámetro central del menú de boceto.

QUARTO PASO: CREACIÓN DEL PLANO DE ABAJO

Ya con la parte superior de la onda hecha empecé con los círculos inferiores, pero antes para poder hacerlos tuve que crear un nuevo plano a -5mm en el eje Y, gracias a la herramienta de construir.

QUINTO PASO: CIRCULOS INFERIORES.

Ya con el segundo plano hecho en este empecé a crear los círculos inferiores de la misma manera que hicimos con los superiores.

SEXTO PASO: UNION DE LOS CIRCULOS.

Una vez ya teníamos los dos niveles de círculos empezamos a unirlos entre ellos gracias a la herramienta de sublevación.

SEPTIMO PASO: CURVAR LOS LADOS Y CERRAR EL CENTRO.

Gracias a la herramienta de empalme seleccionamos todos los lados superiores he inferiores y les dimos una curvatura para que tuviera la forma adecuada de onda lisa, y cerramos el centro con la herramienta de superficie de contorno.

OCTAVO PASO: CREARLE LA PLATAFORMA.

Ya en este paso ya tenemos la forma de la onda hecha, simplemente tenemos que crearle un base para que no sea completamente liso y estable, para eso cogemos la última de las líneas inferiores y extruimos hacia abajo unos 10 mm luego creamos una superficie en la parte inferior y ya tendremos la base hecha.

Materiales de Impresión:

Para su impresión 3D se recomienda utilizar el ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) un material popular en la impresión 3D. El ABS es conocido por ser resistente y duradero, lo que podría ser beneficioso para una exposición en un museo y aun mas en este caso en el que la gente lo tocara. Eso si, hay que tener cuidado a la hora de imprimir con este material porque durante el proceso puede liberar gases tóxicos durante el proceso de impresión, por lo que se trabajar con el en un entorno bien ventilado.

Resultado Final.

Titulo:

Figura de elefante con encaje para niños pequeños.

Descripción:

PEC 3 de la asignatura de Fabricación Digital de la UOC, de los archivos de corte y grabado para una cortadora laser, para hacer una figura con encajes de un elefante para niños de entre 3 a 6 años.

Suministros:

Programas:

Programa Utilizado para hacer los archivos de corte y grabado: Inkscape 1.2.2

Imágenes:

Para este proyecto se utilizo una imagen como base para dibujar encima sacada de Pinterest creado por Péricles Terto: https://www.pinterest.es/pin/514395588663853422/

Primer Paso: Creación de los contornos

Lo primero de todo fue buscar una imagen que sirviera como base para el dibujo. . En Pinterest encontré la imagen perfecta (https://www.pinterest.es/pin/378865387408277492/ ) . Llevé la imagen a Inkscape y empecé a dibujar encima del dibujo en una capa el contorno de las piezas, la cual será el archivo de corte para la cortadora laser.

Cada pieza tiene un pequeño segmento por donde que irán enganchando las distintas partes, para hacer estas partes puse una pieza encimas de otras y creando puntos y moviéndolos les di la forma y el tamaño que quería. Una vez acabado todas las piezas de corte y las piezas me quedo este resultado:

Segundo Paso: Piernas delanteras

Para las piernas hice primero las de atrás con la perspectiva trasera del elefante y luego las cloné. Finalmente con la herramienta de control de nodos modifique la forma de las piernas clonadas para que fueran un poco distintas a las piernas trasera, que fueran mas delgada un que la espalda tuviera un poco de joroba.

Tercer Paso: Grabado

Con la forma de los distintos cortes hecha tenia hice el archivo de gravado para el cuerpo y la cara para que se pueda ver mejor al elefante.

Con el corte y el grabado ya acabado tenemos el dibujo del elefante completado.

Cuarto Paso: Cambio de formato del archivo.

Ya con todos los dibujos hechos separe la capa de corte y de grabado y cambie los guarde en el formato .dxt para llevarlo luego a la cortadora laser para la hora de cortar.

Video del montaje una vez ya tengamos las piezas

PDF de la PEC