TDX II Análisis, procesos, materialidad

Biomimesis.

Taller de diseño experimental Análisis procesos y materialidad Tutor. Ma. D. A. Gibsy Estrada

Diego Pineda Tinajero.

MDA

FAU M

Universidad Michoacana de San Nicolásde Hidalgo

Taller de diseño experimental Junio del 2021 Tutor Ma. D. A. Gibsy Estrada

Coordinador deMaestría Axel Becerra Santacruz

Maestría en Diseño Avanzado

2

MDA

FAU M

1.0

Contenido.

Índice 1.0 Contenido

Pág. 3

2.0 Relación de gráficos

Pág. 4

3.0 Introducción

Pág. 5

4.0 Objetivos

Pág. 7

5.0 Metodología

Pág. 8

6.0 Análisis

Pág. 10

7.0 Exploraciones diagramáticas

Pág. 17

8.0 Definición morfológica

Pág. 23

9.0 Exploración de configuraciones

Pág. 29

10.0 Configuración del sistema

Pág. 31

11.0 Procesos de fabricación digital

Pág. 36

12.0 Procesos de fabricación analógica

Pág. 40

13.0 Reflexiones

Pág. 56

14.0 Bibliografia

Pág. 58 3

Relación de gráficos.

2.0

MDA

FAU M

CONTENIDO 1.0 Metodología experimental 2.0 Proceso emergente de diseño Biomimética 3.0 Diagrama de sistema natural 4.0 Composición ósea de las serpientes 5.0 Identificación de variables 5.0 Exploraciones morfológicas.

6.0 Evolución diagramática del brick 7.0 Identificación de ángulos del brick 8.0 Evoluciones diagramáticas 9.0 Simplificación de la morfología 10. Definición de la morfología 11.0 Vista isométrica de la morfología 12.0 Diagrama de la morfología 13.0 Vistas generales de la forma 14.0 Definición de las conexiones 15.0 Diagrama de conexiones 16.0 Exploración de configuración 1 17.0 Exploración de configuración 2 18.1 Crecimiento de sistema.

18.2 Crecimiento de sistema.

18.3 Crecimiento de sistema.

18.4 Crecimiento de sistema.

19.0 Proceso de fabricación 20.0 Simulación de impresión 3D. 21.0 Forma de impresión.

23.0 Resultado de impresión 3D.

24.0 Caja de papel batería.

25.0 Relleno de plastilina 26.0 Molde de silicón 27.0 Experimentación de materiales.

28.0 Obtención de primeras piezas 28.1 Resultado piezas de yeso 29.0 Selección de material 30.1 Sistema 30.2 Sistema 30.3 Sistema 30.4 Sistema 31.1 Especulación 31.2 Especulación 31.3 Especulación 31.4 Especulación

4

Introducción.

MDA

El

siguiente

trabajo

corresponde

FAU M

al

taller

experimental del segundo semestre de la Maestría de

Diseño Avanzado de la facultad de Arquitectura de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

El taller de diseño experimental, pretende abordar la elaboración de un sistema a través de un enfoque biomimetico, imitando la naturaleza para afrontar los

3.0

problemas a los que nos enfrentamos en el día a día, saliendo de la caja y abriendo un mundo de amplias posibilidades para resolver diversas problemáticas.

5

MDA

FAU M

Biomimética.

El proceso de diseño bio inspirado es muy amplio y requiere del conocimiento e intervención de varias disciplinas, por lo que el concepto de “Diseño Bio Inspirado” o biomimética se refiere al entendimiento del diseño basado en evidencia biológica. (“Biological first principles for design competence.” Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing, Cambridge UniversityPress, 2010)

Proceso de Diseño Emergente.

El taller experimental pretende analizar como método emergente la innovación en procesos de diseño sustentable, para nuestro caso de estudio pretende realizar un análisis de un sistema natural como patrones de crecimiento y proliferación.

6

FAU M

MDA

4.0

Objetivos.

General.

A

partir

de

una

metodología

hibrida

experimental

emergente (Biomimética), generar un sistema material con base en el análisis de sistemas naturales (patrones

de

crecimiento,

comportamiento

y

proliferación),

mediante el desarrollo de modelos análogos y digitales para su exploración morfológica.

Secundarios.

A partir de un sistema de modulación, crear un sistema autoportante, escalable y replicable.

Llevar acabo un proceso de iteración, donde sea una evolución constante, mediante la reflexión continua del proceso de diseño.

7

MDA

FAU M

5.0

Metodología.

Exploración

Definición

Idear

Prototipar

Evaluar

1.0 Metodología experimental

Proceso de Diseño Experimental.

Los procesos experimentales como medios de innovación son procesos que pretenden resolver problemáticas desde una perspectiva distinta, donde a partir de constantes iteraciones y variables, se generan resultados 8

MDA

FAU M

2.0 Proceso emergente diseño biomimético

de

Proceso de Diseño Emergente.

El taller experimental pretende analizar como método emergente la innovación en procesos de diseño sustentable, para nuestro caso de estudio pretende realizar un análisis de un sistema natural como patrones de crecimiento y proliferación.

9

MDA

Sistema óseo de las

FAU M

Serpientes

6.0

Análisis.

como fuente de inspiración.

El sistema óseo de cualquier ser vertebrado son un caso fenomenal de la ingeniera de la naturaleza.

Funcionan mediante un sistema regido por un eje central mediante la cual les permite el movimiento.

En nuestro caso analizaremos el cuerpo de las serpientes, está recorrido por un gran número de vértebras. Estas son más cortas, anchas y numerosas que las de otros reptiles. Aunque su número depende de la longitud de la especie, suelen ser más de 100.

Se trata de unos huesos aplanados que están unidos por los discos. Estos discos son relativamente flexibles y permiten la ondulación de su cuerpo.

(Herrera, 2018)

10

FAU M

Sistema Óseo.

100 a 300 Vertebras

Cada vertebra contiene un par de costillas

Ligereza en la composición de la estructura

Unidos fuertemente por discos intervertebrales.

6.1

Sistema natural.

MDA

Sistema vertebral flexible 3.0 Diagrama de sistema natural

11

MDA

FAU M

Composición sistema óseo Arco reunal Costillas dorsales

Cuerpo vertebral

Costillas

4.0 Composición ósea de las serpientes

12

MDA

FAU M

6.2

Justificación.

MDA

Movimiento de las

FAU M

Serpientes

Al tener un cuerpo muy alargado, los órganos de todos los sistemas. Los órganos de las serpientes están adaptados para cumplir dos funciones vitales básicas: facilitar la digestión de grandes piezas y desplazarse.

El cráneo y la mandíbula tienen una articulación que puede dislocarse para permitir el paso de presas más grandes que la propia cabeza de la serpiente sin necesidad de masticar.

La habilidad de su movimiento depende de la combinación de flexibilidad en la espina dorsal, una fuerte musculatura y de su escamas ventrales en la parte inferior.

14

FAU M

MDA

5.0 Identificación variables

Crecimiento ordenado.

Ligereza.

de

Simplificación.

Variables del sistema.

Lo que se puede observar en el análisis de este sistema son 3 grandes virtudes y posibilidades de proliferación: -Crecimiento ordenado.

-Ligereza.

-Simplificación.

15

MDA

FAU M

16

FAU M

MDA

7.0

Exploraciones diagramáticas.

Head

Branch

5.0 Exploraciones morfológicas.

Branch

Branch

Branch

Como primeras exploraciones diagramáticas, se identifico la manera de proliferación del sistema, en el cual se establecieron la manera de crecimiento y las posibles ubicaciones de las conexiones.

17

MDA

FAU M

Primera exploración morfológica.

5.0 Primeras exploraciones morfológicas

Como primeras exploraciones morfológicas, se trato de entender el comportamiento de nuestro primer Brick, partiendo de la extracción de una vertebra del sistema óseo.

18

MDA

7.1

FAU M

Evolución diagramáticas.

6.0 Evolución diagramática del brick

Para la evolución de nuestro brick, primero se comenzó a analizar la manera de simplificar la pieza, de esta manera tener un mayor control de ella, Nuestra pieza esta coformada por un Head y 2 Branch los cuales nos servirán para lograr un crecimiento ordenado.

19

MDA

FAU M

7.0 Identificación de ángulos del brick

Para esta parte del proceso, se pudo definir los ángulos de nuestra pieza, durante nuestro proceso fue importante esta identificación, debido que gracias a ellos podíamos definir un proceso en el cual no tuviera problemas en su crecimiento por algún choque entre las piezas.

20

MDA

FAU M

Evoluciones.

8.0 Evoluciones diagramáticas

31

MDA

FAU M

Evoluciones.

9.0 Simplificación de la morfología

22

MDA

8.0

FAU M

Definición morfológica.

10. Definición de la morfología

23

MDA

FAU M

11.0 Vista isométrica de la morfología

24

MDA

FAU M

12.0 Diagrama de la morfología

25

MDA

FAU M

13.0 Vistas generales de la forma

26

MDA

FAU M

Conexiones.

14.0 Definición de las conexiones

27

MDA

FAU M

15.0 Diagrama de conexiones

28

MDA

9.0

FAU M

Exploración de configuraciones.

16.0 Exploración de configuración 1.

En esta primer exploración, el sistema crece a partir de la unió de Head-Head y Branch-Branch, obteniendo un crecimiento limitado.

29

MDA

FAU M

17.0 Exploración de configuración 2.

En esta segunda opción el crecimiento es a partir de un Head-Branch, por lo que el crecimiento a vista es caótico, pero sin embargo es muy controlado, por lo que fue la opción que definimos para nuestro sistema

30

MDA

10.0

FAU M

Configuración del sistema

18.0 Crecimiento de sistema.

31

MDA

18.1 Crecimiento de sistema.

FAU M

32

MDA

18.2 Crecimiento de sistema.

FAU M

33

MDA

18.3 Crecimiento de sistema.

FAU M

34

MDA

18.4 Crecimiento de sistema.

FAU M

35

19.0 Proceso de fabricación Iteración

Modelado 3D

Impresión

Detallado

Prueba

El proceso se inició en un modelado mediante el programa de Rhinoceros, para posteriormente pasar a la impresión por adición o mejor conocido como impresión 3D.

11.0

Proceso de fabricación digital.

FAU M

MDA

20.0 Simulación de impresión 3D.

36

MDA

FAU M

21.0 Forma de impresión.

Para la impresión 3D se procedió en 2 partes, con una calidad mejor de impresión en las zonas de las conexiones y con una menor resolución en la zona que no contiene conexiones para posteriormente unirlas.

37

MDA

FAU M

La impresión por adición o impresión 3D consiste en la colocación de capas de material que se solidifican y crean el modelado, en nuestro caso fue de filamento PET el material que se utilizó y una impresora 3D. Estas capas en su interior crean una trama, la cual le funciona como soporte en su interior, de igual manera durante su proceso de fabricación para que la pieza no se deformara por la gravedad mientras se solidifica, la impresión crea soportes de ayuda que posteriormente se retiran de una manera muy sencilla, manteniendo el modelo como en su forma original

22.0 Proceso de impresión.

38

MDA

FAU M

23.0 Resultado de impresión 3D.

Al unir la pieza se procedió a lijar y a unir las 2 partes, en este proceso se usó adhesivo industrial para la unión.

Posteriormente para comprobar su funcionamiento se imprimió solo una parte de las conexiones, es para poder ver si las conexiones tenían las dimensiones correctas para proceder a crear el molde de silicón

39

12.0

Proceso de fabricación análoga.

MDA

FAU M

24.0 Caja de papel batería.

Para realizar el molde de silicón se procedió a realizar como primer paso una caja de papel batería de manera manual, esta con 2 cm sobrantes de cada lado del brick, esto para posterior mente colocar nuestra pieza y realizar la primer parte del molde negativo de nuestro brick

40

MDA

FAU M

25.0 Relleno de plastilina.

Como siguiente paso se relleno de plastilina la caja de papel batería hasta la mitad de nuestra pieza, esto para poder realizar nuestro molde de silicón en 2 partes, como se muestra la foto, esto es para llenar primero una mitad de silicón y posteriormente la siguiente parte.

41

MDA

FAU M

26.0 Molde de silicón.

Para el colado del molde se uso 1 kg de silicón, 500 ml de diluyente y un gotero de catalizador, el proceso fu el siguiente: primero se mezclo el silicón con el diluyente hasta crear una consistencia lo suficientemente liquida para que pudiera entrar en todas las partes del brick, posteriormente se le agrego el catalizador para su endurecimiento, se mezclo durante 3 min y fue vertido, el tiempo de secado fue de 6 hrs y se consiguió la primer parte del molde, posteriormente se retiro la plastilina y se colo la otra mitad con el mismo proceso, pero en la cara del molde se le colocó vaselina como desmoldante, esto para que el silicón no se unificara con el que ya estaba existente, se le colocó un popote para poder lograr el vaciado de las piezas.

42

MDA

FAU M

Experimentación de materiales.

27.0 Experimentación de materiales.

Chocolate

Yeso

Parafina

Como parte del proceso de la experimentación de materiales se realizaron experimentaciones con 3 materiales distintos, esto para poder comprender de que manera trabajan y así poder realizar la mejor elección para nuestro sistema.

43

MDA

FAU M

Primeras exploraciones.

28.0 Obtención de primeras piezas

250 ml de agua

100 g de yeso

45 min de fraguado

Para poder crear la primer pieza se tuvo que experimentar con la composición de los materiales hasta lograr el resultado esperado, en este caso fue hasta el 3er intento en el cual se pudo obtener una pieza completa.

44

MDA

FAU M

28.0 Resultado piezas de yeso

45

MDA

FAU M

Selección de material.

29.0 Selección de material

100 g de Parafina

Baño María

Vaciado en molde

25 min de fraguado

Se eligió la parafina como material final, su elaboración consiste en volver liquida la cera mediante baño maría para posteriormente hacer su vaciado en el molde y refrigerar por 25 min, se eligió este material debido a la forma de las conexiones, ya que necesitamos un material que nos permitiera desmoldar antes de su total fraguado ya que las conexiones no permitía el desmoldar cuando estaba totalmente fraguado.

46

MDA

Formación de sistema.

FAU M

30.0 Sistema

47

MDA

FAU M

30.1 Sistema

48

MDA

FAU M

30.2 Sistema

49

MDA

FAU M

30.3 Sistema

50

MDA

FAU M

30.4 Sistema

51

MDA

FAU M

31.1 Especulaciones

52

MDA

FAU M

31.2 Especulaciones

52

MDA

FAU M

31.3 Especulaciones

52

MDA

FAU M

31.3 Especulaciones

52

13.0 Reflexiones

MDA FAU M

10

MDA

FAU M

Reflexiones finales.

En la actualidad cada vez se apuesta a buscar soluciones a problemas con un pasamiento lateral para crear soluciones creativas, los procesos de diseño experimental nos brindan la oportunidad de desarrollar estos pensamiento de una manera muy creativa.

El resultado de un proceso se obtendrá por la cantidad de iteraciones que este obtenga en su curso, el poder trabajar mediante la modulación nos permite lograr infinidad de resultados, obedeciendo a una lógica, el crecimiento siempre estará bajo un control, lo que mas me gustó de trabajar bajo este sistema de modulaciones fue el poder llegar a un caos visual, quizá un poco complicado el saber como se logró la forma final, pero al poderlo observar, te das cuenta que es el resultado de muchas iteraciones.

Los procesos inspirados en la naturaleza requieren de un análisis profundo para poder entender como la naturaleza resuelve los problemas de una manera muy bien desarrollada.

Durante nuestro proceso y en las diversas iteraciones desarrolladas pudimos identificar distintas problemáticas que quizá en un diseño computacional no las hubiéramos detectado, el poder meter las manos en la elaboración física de los materiales siempre nos harán desarrollar aun mejor nuestros procesos en cada ocasión, en lo personal agradezco en general a la academia y a nuestra tutora la maestra Gibsy en poder brindarnos la oportunidad de trabajar estos procesos que siempre tenemos resultados muy satisfactorios.

10

MDA

14.0

Bibliografía

-CASTAÑEDA-ORTEGA, J. C., MORALES-MÁVIL, HERNÁNDEZ-SALAZAR, Y. L. T. DE LAS SERPIENTES.

FAU M J.

E.,

&

-CÁRDENAS, L. E. R., & CORTÉS, L. R. (2000). EXPLORACIÓN AL DISEÑO EXPERIMENTAL. CIENCIA E INGENIERÍA NEOGRANADINA, 9, 51-59.

-GARCÍA ALVARADO, R., & LYON GOTTLIEB, A. (2013). DISEÑO PARAMÉTRICO EN ARQUITECTURA; MÉTODO, TÉCNICAS Y APLICACIONES. HERNÁNDEZ-SAMPIERI, R., & TORRES, C. P. M. (2018).

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN (VOL. 4). MÉXICO^ ED. F DF: MCGRAW-HILL INTERAMERICANA. -HERRERA, F. C., VALENCIA, R. S. C., & DÁVILA, C. A. C. ASPECTOS ANATOMOFISIOLÓGICOS DE LAS SERPIENTES. “SERPIENTES VENENOSAS”, CUADRO DEL MAESTRO JUAN CARLOS SUÁREZ., 38.

-SCANFERLA, C. A. (2010). EL ORIGEN Y EVOLUCIÓN TEMPRANA DE LAS SERPIENTES (DOCTORAL DISSERTATION, UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA).

HERNÁNDEZ-SAMPIERI, R., & TORRES, C. P. M. (2018).

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN (VOL. 4). MÉXICO^ ED. F DF: MCGRAW-HILL INTERAMERICANA. PAGINAS WEB http://ciencia.unam.mx/leer/891/biomimetica-tecnologia-queimita-a-la-naturaleza https://www.simbiotia.com/biomimesis/ http://www.acmor.org/articulo/biomimetica-la-ciencia-de-imitarla-naturaleza https://www.youtube.com/watch?v=C7GHimefyRg

10

MDA

FA U M

10