BOCETOS DE AUTO

Después de estar explorando diferentes formas de autos, me gustaría mucho trabajar con un auto convertible con curvas suaves y estilo deportivo. La opción que más me gusta es como la penúltima color gris.

BOCETOS, MODELOS Y PROTOTIPOS

BOCETOS, MODELOS Y PROTOTIPOS 

Este artículo argumenta la frecuente interacción que existe hoy en día entre diseñadores e ingenieros. Esto con el fin del desarrollo de un producto (New Product Development NPD).  En casi todos los objetos existe el intercambio de conocimiento de ambas ramas debido a que se busca constantemente nuevas oportunidades de mercado, evaluar la manufactura de un producto y sus ventas.

Al estar leyendo este artículo se me vino a la mente la clase de “Metodologías del Diseño” en esta, trabajábamos  juntos con ingenieros para la elaboración de un barco que funcionara sólo con el viento.

Recuerdo que para llegar a la idea final  fue necesario utilizar varias herramientas para darnos a entender. Yo y mi compañera diseñadora dibujábamos propuestas y ellos también, como fue difícil entender su idea, prefirieron traer material y engranes para que entendiéramos bien su idea y así poderles ayudar también.

Llegamos a una buena propuesta, para esto fue importante una buena organización e investigación de ambas partes para tener todos claro la finalidad y la idea principal.

Según la lectura existen diferentes representaciones: la interna (la cognitiva) y la externa (forma visual ya sea en 2D o 3D). Estas representaciones ayudan a crear una imagen mental del producto igual para todos.

Goel menciona la importancia de hacer bocetos para visualizar las ideas, dibujos y modelos (renders) 3D, dibujos técnicos y prototipos para verificar el diseño final.  Tanto los ingenieros como diseñadores tienen sus características y cada uno aporta en el desarrollo de un producto pero la manera de trabajar y el vocabulario de cada uno es muy diferente.

Los ingenieros generan más detalles técnicos de manufactura basada en calidad, desempeño y costo. Usan principios de ingeniería, mecanismos y ubican problemas de producción.

Los diseñadores utilizan una representación visual por medio de bocetos o modelos 3D. Se enfocan más en la apariencia y el uso que tendrá el producto.

Si no se saben entender ambas gamas, se crearán conflictos ya que no solo manejan diferente vocabulario, sino también pueden tener diferente cultura o prioridades distintas. Es vital la investigación para que todos estén en el mismo contexto.

La lectura menciona como herramienta para este entendimiento la taxonomía que yo lo resumiría como el acuerdo de la información de ambas carreras. La estructura de la taxonomía es: bocetos, dibujos, modelos y prototipos.  

Todos son muy importantes, se explica cada uno de ellos, a grandes rasgos, el bocetaje se usa para representar elementos claves o un diseño sin muchos detalles. Los dibujos son líneas que determinan una forma, aquí se pueden verificar aspectos de diseño como su estructura, forma, dimensiones, material, etc. Los modelos son objetos no funcionales pero que describen la apariencia visual del objeto, reproduce un aproximado de sus propiedades funcionales, ayuda a entender el diseño en 3D. Por último los prototipos son los que soportan el diseño ya que se puede verificar antes de producirlo, se analiza su funcionalidad, forma (como se ve y siente) y su desempeño.

La Taxonomía se evalúa en 4 matrices:

1.      Ortogonalidad: asegura que no hay superposición de información sin taxonomía, a veces la representación de diseño tiene más de un propósito por lo que se deben hacer categorías.

2.      La que abarca: cobertura de la clasificación, categorías apropiadas para ser entendida de la misma manera por ingenieros o diseñadores ( se pueden omitir ciertos pasos).

3.      La de precisión: la taxonomía es muy detallada, se captura mucha información, se usan ejemplos visuales e imágenes.

4.      Usabilidad: facilidad de entendimiento y comunicación de la taxonomía.

Considero para concluir, que esto de acuerdo con la elaboración de la Taxonomía en el proceso de diseño, ya que tanto diseñadores como ingenieros tiene sus propios términos para comunicarse y deben entenderse completamente qué es lo que quiere el otro para poder ahorrar tiempo, evitar errores y llegar a la solución deseada.

TECNOLOGÍAS PROTOTIPADO RÁPIDO

Estas tecnologías de Prototipado Rápido me parecieron muy interesantes, desde el semestre pasado observé que se podía obtener de ellas diversas figuras como la carcasa de un coche en escala y después se podía pintar dando como resultado un bonito coche pequeño parecido a un juguete. Ahora que analizamos los diferentes procesos de Prototipado que existen veo, que lo que vi, fue una pieza obtenida de la Z Corp, es decir del proceso 3D Printing.

Creo que cada proceso tiene sus ventajas, casi todos buscan analizar la pieza antes de hacer grandes producciones, en la mayoría de los casos, primero se analiza cómo será el objeto, sus dimensiones, funcionamiento, estética, etc.

Los procesos son:

Estereolitografía SLA

Fused Deposition Modelling   FDM

Sinterización selectiva por láser   SLS

3D Printing

Laminated object manufacturing   Lom

Cada uno, tiene sus características específicas, por lo que se elegirá la mejor opción dependiendo de las necesidades de la persona. Hablando del SLA creo que lo más importante es que se obtiene una pieza con gran detalle. Es caro ya que usa resinas foto poliméricas y luz ultravioleta para solidificarlo; pero si sacrificamos eso aunado de que es un proceso lento, obtendremos una pieza bien muy hecha.

El FDM es un proceso que se añade ABS policarbonato o ceras y polímero para dar soporte, en este proceso podremos obtener piezas pensadas para probas su funcionamiento, forma y encaje. Es un proceso lento y tiene que tener material de soporte. Se le puede aplicar muchos procesos de transformación.

El SLS, usa polvos metálicos o termoplásticos creados por capas, es confiable ya que son piezas resistentes, que soportan humedad y temperaturas elevadas, no necesita columnas de soporte. No son piezas pensadas principalmente por su estética ya que tiene acabado rugoso y poroso.

El proceso que más me agradó fue el 3D printing pensado para muchas aplicaciones ya que se obtiene una pieza con la forma casi idéntica de cómo sería la pieza, tiene buen acabado y la gran ventaja de que no es muy caro, es rápido y puede imprimir en muchos colores ¡hasta 39 000!  Utiliza resina o cerámica en polvo y se endurece la pieza con polímero líquido.

Por último está el proceso de Lom, su ventaja es que se pueden utilizar termoplásticos como PVC de material, metal, y papel con adhesivo. Considero que es un proceso complejo ya que cuenta con muchos pasos, pero tiene bajo costo. Para materiales no muy detallados y para obtener patrones rápidos.

Son herramientas muy útiles que nos ayudan a obtener el mejor diseño de nuestro futuro objeto entre otras ventajas anteriormente mencionadas.

HERRAMIENTAS Y TECNOLOGIAS PARA EL DESARROLLO DE TECNOLOGIAS EN TRES DIMENSIONES

En este artículo, se analiza principalmente 3 tecnologías asociadas al diseño y a su fabricación: Prototipado Virtual, Ingeniería Inversa y Prototipado Rápido, se explica en qué consiste cada una y se mencionan aplicaciones y ejemplos.

También se mencionan que las empresas buscan ventajas competitiva utilizando innovación tecnológica con herramientas como CAD (dseño asistido por ordenador) CAM y CAE. Todo con el fin de conseguir productos a menor costo, tiempo de elaboración y mejor calidad.

Para empezar me gustaría recalcar rápidamente la diferencia de cada tecnología mencionada:

PROTOTIPADO VIRTUAL: Modelo tridimensional, permite visualización en comportamiento en condiciones reales, detección de fallos, realización de planos, reproducción del ciclo de vida del producto, simulación de procesos de fabricación y funcionamiento. Suponen ahorro de tiempo, dinero y material. 

INGENIERÍA INVERSA: El diseño en formato computacional se obtiene a partir de un modelo físico existente. Se reconstruye la geometría incorporando el modelo CAD al proceso de diseño. Hay posibilidad de repetición, modificación, análisis, simulación animación etc.

PROTOTIPADO RÁPIDO: En poco tiempo se obtiene partiendo de un modelo CAD, un prototipo físico preciso y funcional, se aproxima al producto final,  hay limitaciones en cuanto al proceso y material.

Partiendo de estos conceptos, podemos analizar que dependiendo de las necesidades de la empresa serán utilizadas estas tecnologías. En el caso del Prototipado Virtual, se utiliza el ordenador CAD que acorta la fase de diseño y adelanta la llegada al mercado un producto, esto debido a que se puede obtener un diseño virtual que ayuda a la simplificación de tareas y prevención de errores porque permite visualizar el diseño y someterlo a pruebas a los que sería sometido un producto antes de existir.  Para mí es una manera casi 100% segura de saber que un producto funcionará bien y no tendrá fallas. Ayuda mucho en ahorro de dinero en prototipos físicos que pueden a la mera hora no funcionar adecuadamente.

También CAD detecta colisiones o interferencias, análisis de tolerancias, visualización de acabado superficiales, generación simplificada de planos, etc. También existe CAD 3D el cual genera planos de fabricación a partir de un modelo, permite el trabajo con sólidos paramétricos o con superficies, texturizan (utilizan render), facilitan intercambio de información con clientes y  modelos para prototipos rápidos.

He tenido la oportunidad de trabajar con el programa Rhino, el cual me permitió analizar la forma 3D de diferentes diseños que trazaba en la computadora, podía percibir errores, proporciones, podía incorporarle al diseño colores, texturas, acabados, etc. Muy útil antes de la fabricación de cualquier cosa.

En cuanto a la Ingeniería Inversa, es el proceso de reconstrucción de forma informática de una pieza sin necesidad de documentación, partiendo de un modelo físico para obtener el modelo CAD. Está ligada con los avances en el campo de la metrología. Esta necesidad surgió desde hace años, en 1975 Brown y Sharpe crean la una maquina de medir x coordenadas.

Para entender mejor este proceso es necesario tener en cuenta que para la reconstrucción en 3D, existe una separación en  2 fases de la digitalización: el modelo virtual en 3D  y la mecanización,  ambos procesos se automatizan mediante CNC.

El digitalizado 3D permite capturar los puntos de medida con mayor precisión y velocidad se clasifican en 2 grupos: sistemas por y sin contacto con el objeto a digitalizar. Mediante los sistemas por contacto se obtienen las coordenadas de los puntos, son adaptables a máquinas tridimensionales empleadas para control dimensional.

Las opciones de sistema por contacto está el sistema láser, sistemas de visión activa mediante emisión y recepción de luz, la cual permite calcular sistemas de proyección d luz blanca y receptor de cámara CCD

La siguiente fase es la mecanización: reconstrucción de las superficies matemáticas q se apoyan en las nubes de puntos obtenidos en la digitalización a través de software CAD para obtener modelo 3D virtual.

Esta ingeniería inversa es de mucha utilidad en la industria automotriz con el cálculo y control de formas complejas, en la Industria médica con las prótesis o implantes. En aplicaciones artísticas como en la joyería o reconstrucción de monumentos. Esto debido a que ya se comprobó la funcionalidad de un objeto, que trabaja de forma correcta pero que al pasarlo a CAD se puede mejorar o modificar ciertas partes.

También dependiendo del producto y el tamaño de producción se busca el menor costo y tiempo de fabricación.

Por último está el Prototipado Rápido. En éste se fabrican  piezas tridimensionales con geometría arbitraria. Se parte del modelo CAD mediante proceso rápido, se usan tecnologías aditivas de fabricación  x capas.

Su principal aplicación es en la obtención de prototipos de componentes de plástico de complejidad geométrica cada vez más elevada en plazos d tiempo. El tiempo de salida del mercado es muy reducido y tiene poco costo.  Facilita la comunicación, la realización de estudios de mercado o hacer publicidad del producto.

Utiliza tecnologías como: Estereolitografia (SLA), utiliza resina fotosensible y se polimeriza x laser, la pieza se sitúa sobre una mesa en el interior de un recipiente de resina liquida. Se usa para obtener gran precisión y buena estética; no es usada para comprobar  funcionalidad pues son frágiles.

El Sinterizado Selectivo x Laser (SLS), utiliza materiales termoplásticos en polvo q sinterizan (unión de granos de polvo sin llegar al punto de fusión del material) por la acción del calor aportado por un laser de CO2. Buenos para ser sometidos a pruebas funcionales, inadecuado para prototipos estéticos ya que tiene un acabado rugoso.

Impresoras 3D, se agrupan sistemas basados en deposición de material liquido a través de pequeñas toberas sobre una mesa de desciende al ser aportada cada capa. Se usan materiales como  cera, plástico fundido o resina liquida que solidifica x efecto de la luz ultravioleta.  Los de cera se usan en modelos conceptuales.

Los prototipos en ABS son apropiados en aplicaciones funcionales. Y los fabricados en resina fotosensible, también son para lograr precisión y estética.

Para concluir, considero que las empresas necesitan estar capacitadas para saber manejar el programa CAD, así como de conocer los materiales que se pueden usar en el Prototipado Rápido para elegir la mejor opción.  Debido a la demanda de las impresoras 3D, se ha buscado mejorar este proceso, que tenga bajo mantenimiento y mayor facilidad de uso. El mayor potencial de crecimiento: es dar el salto de prototipado, a la fabricación del producto final.

Dependiendo de lo que se requiera se tomará la mejor decisión de qué tecnología usar con el fin de analizar una pieza y evitar el mayor margen de error. Optimizar tiempos,  disminuir costos y conseguir una excelente calidad en los productos.