Entrega Final Opazo Rozas

Tecnologías Aplicadas en Arquitectura. MARQ PUC 08’.Labarca_ Pinochet.

Martín Opazo_ Sebastián Rozas.

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INDICE:

IntroducciónEtapa 1: Investigación.

1.01 los campos magnéticos 1.02 estudio de las herramientas de campos magnéticos 1.03 experimentación de las herramientas de campos magnéticos

Etapa 2: Diseño.2.01 Definición de superficie.2.02 teselación.2.03 definición panel.2.04 diseño del sistema2.05 Planimetría

Etapa 3: Fabricación de componentes.3.01 despiece y corte láser.3.02 despiece y corte CNC3.03 modelo tallado CNC

Etapa 4: Montaje.4.01 Producción panel PAI4.02 Montaje4.03 Producto

Etapa 5: Conclusiones y proyección del trabajo.




1- Traspaso de datos de las fuerzas encontradas en cada punto de campo eléctrico de grilla. Trabajándolos como posibles profundidades en una superficie.

2- Trazado de distintas secciones en el campo eléctrico que puedan traducirse en surcos sobre la superficie.

3- Extracción de secciones dentro de campo de visualización de las partículas, que puedan crean perforaciones o sustracciones en la superficie.

1.01 Los campos magnéticos

El estudio de la herramienta de los campos magnéticos se enfoca en la búsqueda de las posibilidades que puede brindar para generar geometrías y patrones para la manufactura de un panel.

La utilización de estos mecanismos generativos requiere principalmente de 3 elementos: primero un campo en el que interactúen las fuerzas, segundo puntos de carga magnética y tercero la asignación de la carga a dichos puntos.

En términos de los patrones que se pueden conseguir




1.02 Estudio de las herramientas de Campos Magnéticos.

El estudio de la herramienta de los campos magnéticos se enfoca en la búsqueda de las posibilidades que puede brindar para generar geometrías y patrones para la manufactura de un panel.

La utilización de estos mecanismos generativos requiere principalmente de 3 elementos: primero un campo en el que interactúen las fuerzas, segundo puntos de carga magnética y tercero la asignación de la carga a dichos puntos.

En términos de los patrones que se pueden conseguir, estos dependen directamente del modo en que las fuerzas son representadas por el software.

Lo que ocurre en el espacio que se define tiene que ver con la capacidad de atraer o repeler partículas que cada punto según su carga determina .En este sentido, existen tres posibilidades de generar geometrías:

1- Traspasando los datos de las fuerzas encontradas en cada punto de campo eléctrico de grilla. Asignando a su dirección y cantidad de fuerza (dependiendo de la cercanía al punto cargado), un numero que pueda utilizarse para crear profundidades en una superficie.

2- Trazado de distintas secciones en el campo eléctrico que puedan traducirse en surcos sobre la superficie. O bien, utilizar dichas líneas de patrones para crear nuevas superficies.

3- Extracción de secciones dentro de campo de visualización de las partículas, que puedan crean perforaciones o sustracciones en la superficie.

1

1

2

2

3 3 3




A-generación de líneas de sección lados cortos.

B-generación de líneas de sección lados largos.

D-generación de superficies a partir de líneas de sección lados largos.

C-generación de superficies a partir de líneas de sección lados cortos.

A-generación de líneas de sección lados cortos.

B-generación de líneas de sección lados largos.

D-generación de superficies a partir de líneas de sección lados largos.

C-generación de superficies a partir de líneas de sección lados cortos.

superficie superior.

planos

puntos de atracción.

superficie inferior.

puntos de repelencia

1.03 Experimentación de las herramientas de Campos Magnéticos.

A partir del estudio de las herramientas de campos magnéticos se decide llevar a cabo una experimentación que pueda generar superficies , explorando las posibilidades formales que la herramienta ofrece, los mecanismos para llevar a cabo una forma que pueda finalmente ser tallada en el router CNC de 3 ejes y la capacidad de las fuerzas de hacerse visibles en el espacio al confrontar dos superficies.Se comenzó por definir un espacio para la aplicación de fuerzas, definido por dos planos paralelos y la disposición de puntos cargados magnéticamente dentro de ese espacio. La idea inicial es utilizar las líneas que genera las secciones de campo (posibles trayectorias de partículas al ser atraídas o repelidas por los puntos de carga) en relación a esos puntos para generar superficies con la herramienta loft. Frente a la imposibilidad de generar una superficie con todas las líneas que se producen en una plano (quedan superficies intersecadas), se decide generar 4 superficies por separado (una en cada lado del plano que define el espacio) y luego unirlas para tener la superficie final.




puntos de repelencia.

puntos de atracción. puntos de

repelencia. puntos de atracción.

superficie superpuetas.

Análisis de superficies.

aristas discontinuas.

desencuentros.

concavidades.

intersecciones.

El resultado grafica dos cosas principalmente: la interacción de los puntos según su tipo de carga y las dificultades que presentan las superficies resultantes para crear la continuidad necesaria para ser talladas por un router de 3 ejes.

Primero, en los gráficos de las superficies superpuestas se observa que los puntos de atracción unen ambas superficies, ya que las líneas de sección de campos llegan a ellos desde los bordes; a la vez que los espacios que se producen entre las superficies muestran aquellos lugares en los que se encuentran los puntos de repelencia

Segundo, el método de Loft y unión de superficies genera aristas muy finas, concavidades, desencuentros e intersecciones de la malla que dificultan el acceso a dichos puntos de el router CNC. Se debe entonces utilizar otro método para generar las superficies (sin tener que unir), se hace necesario estudiar la ubicación de los puntos de carga para evitar tensionar excesivamente la malla y no crear concavidades, y por último, manejar los bordes de la malla para configurar algún tipo de teselación.




2.01 Definición de Superficie. 1.0 Definición de espacio de trabajo. 2.0 Generación de líneas de sección de campo.

3.0 Bounding Box.

Planos.

Puntos de carga.

4.0 Contour.

La estrategia para la generación de la superficie a trabajar se basa en la idea de la elaboración de geometrías sucesivas las cuales son utilizadas por nuevas herramientas en cada de paso de la definición de la forma final de la superficie.

En términos de su diseño, se decide simplificar su diseño hasta el punto de tensionar la superficie con el mínimo de elementos que permitan al futuro panel definir una nueva superficie mayor variada, en su etapa de repetición y teselación.

Bajo estas condiciones, la primera tarea que correspondió hacer fue la definición de un espacio de trabajo en el cual las fuerzas magnéticas pudieran interactuar. Se plantean tres planos paralelos de 40x40cms separados por 2 cms entre sí, generándose un bastidor espacial para trazar las línea de sección de campo. Dentro de este espacio se colocan dos puntos magnéticos con carga positiva ubicados a 10 cms de los bordes que conforman las esquinas opuestas de los planos. Un punto se coloca bajo el plano inferior y el otro sobre el plano superior, tensionando la superficie a formarse en el bastidor espacial.

El siguiente paso es el trazado de las líneas de sección de campo por los bordes del bastidor. Estas líneas van subiendo de nivel, por lo que se parte de una esquina inferior y los segmentos van ascendiendo hasta el otro extremo del bastidor. De este modo se producen bordes en diagonal, que enriquecerán el agrupamiento de paneles, juntos con el área mas deprimida y elevada que tras se advierte con las líneas generadas por la herramienta de líneas de sección.

Estas líneas ya sirven de patrón para formar una superficie y tras intentos con distintas herramientas, se decide utilizar la triangulación de delunay.




2.01 Definición de Superficie.

Para dicha aplicación es necesario generar puntos que luego se unan óptimamente. Lo que se requiere es cortar las líneas a intervalos regulares por planos que son distribuidos en un “bounding box”. Este elemento contiene dentro de si al objeto que se selecciona dejando inscrito.

Con esta referencia es posible distribuir los planos de corte, los cuales son producidos por la herramienta “contour” a la distancia que uno estime conveniente, en este caso 5 mm.

Con estos puntos es posible aplicar la triangulación delunay que une óptimamente los puntos para generar la nueva superficie. En un principio unía con líneas que estaban fuera de la superficie lógica los puntos de carga, generándose errores nuevas superficies que entorpecían el resultado. El problema lo causaba la concentración de puntos cortados en esos lugares. Entonces se corrigieron los puntos reemplazando dichas concentraciones por un solo punto, lo que permitió que la triangulación generara una sola superficie sin intersecciones, ni líneas extras.

La superficie resultante presenta lugares en los que la triangulación se hace notoria, lo que afecta el resultado buscado de una superficie curva (aún cuando este formada por triángulos), por lo que se procede a suavizarla para lograr la mayor continuidad en el tallado que hará el router CNC.

Junto con la superficie, existe la idea de tallar en bajorrelieve las líneas de sección de campo magnético, las cuales son proyectadas sobre la superficie ya suavizada.

5.0 Triangulación Delaunay.. 6.0 Superficie suavizada.

7.0 Proyección de líneas de sección. 8.0 Superficie y líneas




2.02 Teselación.

La teselación considera 2 aspectos: el visual y el constructivo. Al decidir trabajar con un solo modulo simétrico aparece el problema de que la repetición de estos elementos sea solo la acumulación de estos sin posibilidad de configurar variaciones visuales. Por este motivo, se parte diferenciando el modulo al recortar la superficie deprimida dejando un agujero. A partir de este modulo se plantea generar una nueva unidad de 4 módulos que tiene un centro que concentra los agujeros de los módulos que van girando. Visualmente podría considerar que los módulos están en espejo, sin embargo al construirse un solo modulo este debe girar en la realidad.

Módulo inicial. Rotación. Par. Rotación. Rotación.

Panel Final.




El diseño del panel se elabora a partir de la superficie que se generó con el uso de las herramientas de campos magnéticos y el agujero que se agregó para definir la teselacion.

Las restricciones de su diseño pasan principalmente por los procesos productivos para llevarlo a cabo, restringiendo el tamaño (alto, ancho y profundidad) y la incorporación de un sistema de montaje en el mismo panel.

Elevación frontal.

Corte A-A’.

Pestaña 1 cm.para atornillar.

Perforación.

Elevación lateral.

2.03 Definición del panel.

Al pensarse que se probaran 2 moldes, uno de costillas cortadas en láser y otro tallado en el router, el panel no debe medir mas de 40 cm para ser cortado en el láser.

Frente al problema de ser termoformado, el molde tampoco debe superar los 40 cm por lo que se deja que la parte sólida del panel mida 38 cm, quedando una pestaña de 1 cm en todo el perímetro para ser atornillado a la futura estructura.

En cuanto a la profundidad, esta queda finalmente en 8 cms, teniendo cuidado de tallar la masa con la dimensión precisa (38x38 cmc), para que la fresa al tallar no tenga conflictos con el borde.




Con el objetivo de sacar partido al panel con agujero se plantea la posibilidad de que la estructura soportante de los paneles pueda ser revestida por ambas caras, conformando un tabique.

Este tabique permite a la teselación de paneles conformar un objeto auto soportante que deja mirar a través de él.

El armado del tabique implica la producción de una estructura de costillas interceptadas y ensambladas, cuyos cantos permiten a los paneles ser fijados con tornillos en las pestañas que tiene en su perímetro.

Pestaña 1 cm.para atornillar.

2.04 Diseño del sistema.

Los paneles se producirán de dos formas diferentes unos serán de costillas y los otros a partir de una pieza tallada, caracterizando cada lado del tabique por la textura que estos tendrán..

La unión entre ambos paneles requiere de un tubo de PAI el cual se termo formará a partir de las mitades de este “corazón”armado de costillas cortadas en láser.

Para la unión de este tubo los paneles dejaran pestañas que permitan que este se pueda pegar.

Panel termoformadoen PAI.

Costillas de terciado.

Tubo de PAI.

Paneltermoformadoen PAI.

Cara texturada.

Cara lisa




2.05 Planimetría del Tabique.

Elev

ació

n ta

biqu

e.

Plan

ta.

A

Cort

e A

-A’.




3.01 Despiece y corte láser.

Las costillas que ahí se presentan son fruto de división de la malla con la herramienta contour a intervalos de 2.5 mm.Los cortes se ejecutan sobre planchas de mdf de 3mm de 40 x 40 cm compradas pre dimensionadas.

Con el fin de optimizar las planchas, la piezas pequeñas fueron ubicadas en los paños llenos de las piezas mayores, llegando finalmente a utilizar solo 17 planchas para los 24 cortes.

El cortador se configura a 100% de potencia y velocidad 2.5.

Tras ser cortadas las planchas son pegadas y prensadas




3.01 Despiece y corte láser.

Los tubos que unirán los paneles de PAI, se moldearán en mitades, las cuales será formadas por costillas de mdf que se cortan en el láser para luego encolarse.




3.02 despiece y corte CNC.

El corte de la estructura se realizó en una placa de terciado de 9mm. Debido ala orden con se programó el corte los bordes se cortaron antes que los agujeros interiores, produciendo que la plancha empezara a saltar sobre la mesa, por lo que fue necesario cancelar el corte y omitir los agujeros.




3.03 modelo tallado CNC.

La producción del segundo molde utiliza la superficie generada en rhino y se corta “split”, un espacio de la misma dimensión que la del molde de costillas.

Materialmente el molde se compone de cuatro placas de mdf de 20 mm que encolan y se presentan el día anterior al tallado. El molde se hace de la dimensión exacta de lo que se quiere obtener, evitando dejar bordes ya que por la profundidad del tallado el programa muestra zonas en las que el mandril del router intersecarla la masa

Utilizando el programa visual mill, se programas 2 tareas: desbastado y finishing. La fresa utilizada es doble filo de 6.2 mm de diámetro.




4.01 PAI.

Los modelos obtenidos tanto de la maquina de corte láser y la CNC, posteriormente se les realiza ciertos ajustes para facilitar el proceso de termoformado y así permitir un desmolde sin mayores complicaciones. En el caso del molde tallado en la CNC, se pule su superficie con el fin de eliminar en parte su rugosidad (fig. c), al modelo cortado con láser se lijan sus bordes, redondeando los puntos en donde el modelo podría trabarse con el PAI. A ambos modelos se les realiza un corte diagonal en sus bordes con el fin de eliminar la resistencia al desmolde y agilizar el proceso de fabricación.(fig. a,b)

Ya los modelos ajustados se ubican en la maquina de termoformado, y se observa un primer problema o primer punto a modificar en el proceso. Los extremos mas altos de cada modelo deben ubicarse hacia el centro de la mesa de vacío (fig. d,e) , ya que si se ubican hacia fuera, la menor cantidad de material de PAI en el extremo de la plancha produciría paneles mas frágiles y débiles que se romperían con mayor facilidad.Otro aspecto a considerar fue la proximidad entre elementos sobre la mesa de vacío, ya que si la separación entre elementos no era la suficiente se producían fallas en el termoformado, por lo que se tuvo que considerar en cada moldeado, la proximidad entre elementos.(fig.f)

a b c

d e f

g h

i

A pesar de las consideraciones que se tuvieron en realizar ciertos ajustes para el desmoldamiento, igual se tuvieron problemas, realizando el desmoldamiento a través de cortes en los vértices con el fin de dañar lo menos posible los paneles de PAI .(fig. g)Finalmente los paneles resultantes se ajustaron a la medida de la cuadricula de la estructura.(fig.h,i)




4.02MONTAJE.

La estructura soportante se diseño para ser cortada en la maquina CNC y posteriormente solo ser ensamblada a través de un sistema simple de acoplamiento, en donde las piezas mas cortas o transversales se introducían por unas hendiduras ubicadas en los cuerpos verticales y mediante el giro se permitía el ensamble de las piezas. El proceso de corte no fue el optimo ya que posteriormente nos daríamos cuenta de que las hendiduras necesitarían un proceso mas individual que solo pertenecer al proceso de corte general. Al arrojar el problema se opto por terminar los cortes a mano utilizando una fresadora de corte manual, realizando las hendiduras necesarias en los elementos verticales de la estructura. Posteriormente se ensamblan las piezas y se refuerzan las uniones con ángulos silla de 4 tornillos,

ya que el hecho de hacer las hendiduras a mano no permitía un calce perfecto entre piezas.Al tratarse de una estructura con paneles por ambos lados, se necesito que fuera auto soportante, por lo que se diseño un soporte de pie el cual unido a unos pernos se hacia cargo de mantener de pie a la estructura.Los paneles de PAI se atornillaron a la estructura de madera con tornillos volcanita de ½ pulg. Permitiendo un rápido montaje de las piezas. Originalmente el diseño consideraba un tubo de PAI que uniría ambos paneles de cada lado de la estructura, a través de la abertura que posee cada panel, provocando así un efecto de bloque en el elemento constructivo, esto no fue posible hacerlo ya que la instalación del tubo fue dificultoso al encontrarse prácticamente en el interior de las estructura y no tener acceso limpio a la pieza.




4.03 PRODUCTO FINAL.




5.00 REFLEXION/PROYECCION.

El solo hecho de conocer como funciona una maquina, ya nos entrega un conocimiento que informa posteriormente al diseño. Importa, en la experiencia del trabajo, conocer las capacidades y límites de los procesos que se involucran en la fabricación, ya que a partir de estas podemos ofrecer diseños realizables o fabricables que aspiren a ser replicables en materia bajo mínimas diferencias con su concepción digital. Podemos responder a la fabricación digital con mayor precisión si se dominan los procesos que se involucran en la manufactura, entendiendo como se hace algo o como se haría algo, antes de hacerlo.

La experimentación es clave en conocer el funcionamiento optimo de los procesos, y es fundamental para identificar sus falencias y como responder a estas. Conociendo los limites de los procesos podemos ser capaces de saber lo que somos capaces de fabricar y la calidad de lo que fabricamos.

Podemos afirmar después de la experiencia del trabajo de diseño y fabricación que el dominio del proceso asegura la calidad en la producción y evita los riesgos en esta, es decir si se anticipa el funcionamiento del proceso se evitarían problemas en la producción.

Es interesante comenzar a entender que bajo la lógica de mercado actual, el tema de la fabricación se mueve de manera natural y que el “como se hace” es tan importante como “lo que se hace”, comprendiendo la importancia de ambas se podrían lograr mayores rendimientos en diseño a mas bajo costo.




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