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Casos de estudio del sector educativo

La impresión 3D significa aprendizaje práctico y un mejor futuro

Con la impresión 3D en el laboratorio y la sala de clases, los investigadores de hoy y los científicos, ingenieros y diseñadores del mañana resuelven los desafíos del mundo.

Use modelos elaborados con Objet 3D para ir más allá de CAD

Componente robótico

El interés de BRML en la cinemática y el diseño mecánico nace de considerar que muchos diseñadores dependen demasiado de las herramientas de diseño computacional y resultados de software. Por el contrario, BRML se concentra en formular preguntas significativas y buscar una comprensión fundamental de los problemas y procesos en estudio. Fascinado por la profundidad y complejidad del arte del análisis y síntesis de los cuerpos en movimiento y del diseño de mecanismos, el Dr. Wolf y su equipo usaron herramientas de cinemática, como los modelos en 3D para ofrecer una mirada a sus modos de operación.

BRML desarrolla estructuras mecánicas, estrategias de control y planificación de movimiento para mecanismos híper redundantes. Un robot redundante posee al menos un grado adicional de libertad sobre lo requerido, a fin de poder compensar restricciones simples. Por ejemplo, usar una configuración de codo arriba versus codo abajo para alcanzar una posición deseada. Los robots híper redundantes tienen muchos más grados de libertad que lo necesario, lo que les permite manejar más restricciones, como las que se presentan en volúmenes altamente complejos, mientras que al mismo tiempo pueden realizar una variedad de tareas. BRML usa una impresora 3D Connex350 de Objet para crear modelos robustos y completamente funcionales que investigan la cinemática, criterios de diseño y estrategia de control para estos complejos mecanismos. Se enfocan en robots híper redundantes ya sea que estén montados sobre una base fija (como la trompa de un elefante) o sean unidades libres (como un robot serpiente).

El laboratorio se concentra en la cinemática y robótica en áreas que pueden tener un impacto y contribuir directamente a la ciencia y sociedad. Por ejemplo, su trabajo en dispositivos médicos y robótica mejora y permite la ejecución de nuevos procedimientos médicos que antes no eran posibles; y su trabajo en robótica de búsqueda y rescate permite una detección mejor y más rápida de sobrevivientes, a la vez que reduce el riesgo de lesiones en el personal de búsqueda y rescate. Para estas aplicaciones y otras, BRML usa la impresora 3D Connex350 de Objet para crear los modelos robóticos de alta calidad y operativos que se requieren.

La impresora 3D multi materiales Connex350 responde a los exigentes requerimientos de BRML

La avanzada impresora 3D multi materiales Connex350 está actualmente a prueba en la facultad de ingeniería mecánica, principalmente en lo concerniente a investigación en una amplia variedad de campos. En este momento está a disposición de todos los investigadores de la facultad, así como de investigadores de otras facultades del Technion. Otros campos en los que ya se ha utilizado la impresora Connex350 es en robótica médica, biorobótica y biomecánica, y aeronáutica. La impresora Connex350 también sirve como herramienta para varios proyectos de estudiantes, y en una gama de usos pedagógicos.

Después de un completo estudio sobre las tecnologías de impresión 3D disponibles en todo el mundo, BRML concluyó que la impresora 3D Connex350 de Objet era el sistema óptimo para responder a su amplia variedad de campos de investigación. Esto debido a que la impresión por capas es capaz de lograr estándares de alta resolución y superficies lisas. La combinación en un solo proceso constructivo de estas propiedades con una amplia gama de características mecánicas, como capacidades de tracción, flexión y resistencia al impacto, redunda en una mayor fortaleza de los materiales de impresión. Esta fortaleza adicional permitió a BRML crear piezas durables susceptibles de ser sometidas a pruebas físicas reales y uso funcional.

El sistema Connex350 brindó a BRML la posibilidad de imprimir estructuras complejas en un único proceso constructivo, capaces de cubrir la mayoría de los requerimientos de diseño y estructurales. Por ejemplo, el laboratorio necesitaba crear una cubierta rígida con una capa protectora, de modo que usó el material FullCure720 para la cubierta y TangoPlus tipo caucho para incorporar absorción de impacto, resistencia a golpes y el coeficiente de fricción dinámica requerido (figura 1). Según la exhaustiva investigación del equipo, la impresora Connex350 es el único sistema de impresión 3D en el mundo que puede entregar esta clase de combinación de propiedades físicas en un único proceso constructivo.

La tecnología Objet mejora los métodos de investigación

Según Oded Salomon, ingeniero de investigación en biorobótica, es importante “enfatizar el enorme avance en el modo en que estamos realizando nuestra investigación hoy en día, en comparación a cómo lo hacíamos hace un año. El sistema Connex350 de Objet nos permite crear modelos realmente funcionales, susceptibles de ser sometidos a pruebas físicas reales, y solo en cosa de días. Esto nos permite lograr los resultados deseados en menos tiempo y con menores costos”.

Hoy en día, BRML es capaz de producir piezas operativas; en el pasado, cuando debían usar máquinas convencionales, esto mismo tomaba mucho tiempo. El diseño industrial que incorpora la tecnología Objet es totalmente diferente al modelo CNC convencional, ya que permite la creación de modelos complejos y sobremoldeados que no podrían fabricarse mediante el uso de otras tecnologías. Como explica Oded Salomon, “el diseño mediante CAD está muy bien, pero realmente no hay comparación con la sensación de tener en la mano un modelo funcional Connex350”.

Hoy en día, BRML puede incorporar consideraciones de construcción más complejas en su diseño, una de las consecuencias de contar con la “increíble tecnología de matriz de Objet”.

Ahorro de dinero y tiempo mientras a la vez se obtienen mejores resultados

La tecnología Objet comprime la cantidad de tiempo que BRML necesita para llegar al producto final, lo que en investigación robótica significa que pueden revisar y comparar muchos más conceptos en un tiempo considerablemente menor. Esto crea mejores modelos de manera más rápida, lo que a su vez es un ahorro de costos. En consecuencia, BRML ahora es capaz de afinar el diseño del modelo escogido en un menor período de tiempo, con lo que se logran mejores resultados generales.

El uso de la impresora Connex350 permite a BRML localizar errores mucho más temprano en el ciclo de diseño, lo que es beneficioso al momento de diseñar un robot serpiente que incorpora muchas vértebras. Resulta crucial identificar todos los errores en el diseño; el hallazgo temprano de estas fallas ahorra mucho dinero en el proceso total. Además, contar con un sistema rápido de generación de prototipos que no requiere ninguna infraestructura especial, permite a BRML ubicar el equipo en un área muy accesible. Otros sistemas necesitarían un recinto separado que cumpliera con requerimientos ambientales específicos. El Dr. Alon Wolf explica que BRML agradece que la tecnología Objet no esté sujeta a este tipo de restricciones. “Ubicar la impresora Connex350 en una oficina común es aún más atractivo y da mayor peso a las palabras «compresión de tiempo» y accesibilidad”.

La adopción de la tecnología Objet hace de BRML un ganador

BRML provocó un gran impacto en la reciente Conferencia Israelí de Robótica (CIR 2008), donde presentó sus robots serpientes. los que fueron creados con la ayuda de la tecnología Objet. Para el laboratorio, esto trajo valiosa publicidad y les ha significado la atención de varios programas científicos de la televisión y radio israelíes. Además de lo anterior, algunos robots fueron inscritos en el concurso de proyectos de pregrado del Technion y ganaron prestigiosos premios.

Los científicos individuales también ganaron gracias al uso de los modelos generados con tecnología Objet. Su investigación recibió mucha publicidad y algunos de sus descubrimientos han sido patentados gracias a los prototipos operativos que fueron elaborados por medio de esta tecnología. Uno de los factores clave para alcanzar este logro es contar con la impresora Connex350 dentro de la misma facultad, donde es factible asegurar la confidencialidad.

El Dr. Wolf resume el valor de contar con las capacidades de generación de prototipos de Objet 3D al alcance de la mano: “En lo concerniente a la investigación en robótica, esta tecnología es ESENCIAL. En el mundo de la investigación en robótica, nada se compara con la capacidad de sostener en tus manos la última idea loca que se te ocurrió por la noche, a la mañana siguiente”

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