Una nueva herramienta de diseño computacional puede convertir una lámina plana de plástico o metal en una forma tridimensional compleja, como una máscara, una escultura o incluso el zapato de tacón alto de una mujer.
Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon y el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana, Suiza EPFL, dicen que la herramienta permite a los diseñadores explotar total y creativamente una calidad inusual de ciertos materiales: la capacidad de expandirse uniformemente en dos dimensiones.la banda de goma, por el contrario, se contrae en una dimensión mientras se estira en otra.
"Estamos tomando una pieza plana de material y dándole la tendencia, o incluso el deseo, de doblarnos en una cierta forma tridimensional", dijo Keenan Crane, profesor asistente de informática y robótica en Carnegie Mellon.
En este caso, los investigadores estaban haciendo cortes hexagonales en láminas de plástico y metal flexibles, pero no normalmente estirables, para darles la capacidad de expandirse uniformemente, hasta cierto punto. Pero la herramienta de diseño podría ser útil para una variedad de materiales sintéticos, conocidos como materiales auxéticos que comparten esta misma calidad distintiva.
La capacidad de diseñar objetos complejos a partir de materiales auxéticos podría tener una amplia variedad de aplicaciones en biomecánica, bienes de consumo y arquitectura, dijo Mark Pauly, profesor asistente de informática y ciencias de la comunicación en EPFL.
Los investigadores presentarán su método el 27 de julio en la Conferencia Internacional de Gráficos por Computadora y Técnicas Interactivas SIGGRAPH en Anaheim, California.
Las técnicas de plegado al estilo Origami ya han ayudado a producir dispositivos como los stents cardíacos, que deben manipularse en la arteria estrecha de un paciente cardíaco y luego expandirse para mantener la arteria abierta, y los paneles solares que se despliegan después de ser lanzados al espacio.los materiales podrían usarse de manera similar, al tiempo que explotan sus capacidades adicionales.
Por ejemplo, las láminas plegables pueden formar fácilmente superficies de curva única, como cilindros, pero los materiales auxéticos también pueden aproximarse a superficies de doble curva, como esferas, utilizando solo piezas planas.
"Los artistas y diseñadores han jugado con estos materiales, pero en última instancia, se han visto limitados por las cosas que podrían crear a mano", dijo Crane. "Queríamos ver qué podría hacer si involucrara la computación".
En particular, trabajaron con Mina Konakovi ?, estudiante de doctorado en EPFL, para usar geometría conforme para mapear las superficies de estos materiales auxéticos. Así como las hojas auxéticas se expanden uniformemente en dos dimensiones, la geometría conforme estudia mapas entre espaciosdonde las longitudes se reducen y expanden uniformemente. Un desafío clave para conectar los dos es abordar la dura realidad física de que los materiales reales solo pueden expandirse tanto, dijo.
Las láminas de metal y plástico, alteradas con cortes para otorgarles cualidades auxéticas, son materiales convenientes para explorar cómo crear estos diseños complejos, dijo Crane. En este estudio, se cortó una serie de hendiduras hexagonales en las láminas para crear elementos triangulares quepudieron rotar en relación con sus vecinos, lo que les permitió expandirse de manera uniforme.
Basado en un modelo digital tridimensional, la herramienta computacional puede determinar el patrón de ranuras necesario para que la hoja se ajuste a la forma deseada. Este patrón puede transferirse a un cortador láser para comenzar el proceso de fabricación. Los investigadores utilizaroneste proceso para hacer un zapato de tacón alto para mujer, una escultura, un top de moda para mujer, una pantalla de lámpara y máscaras faciales.
Por ahora, determinar cómo doblar la hoja cortada con láser para lograr la forma tridimensional es un poco complicado, reconoció Crane. Para formar una máscara, por ejemplo, la hoja perforada se colocó sobre un molde de la cara ypresionó en posición. La solución final, que no se abordó en este estudio inicial, sería utilizar materiales que automáticamente se coloquen en posición, dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Carnegie Mellon . Original escrito por Byron Spice. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :