La madera se considera un material de construcción atractivo tanto para fines estéticos como ambientales. La construcción de objetos de madera útiles requiere estructuras y formas complicadas de conectar los componentes. Los investigadores crearon una nueva aplicación de diseño en 3D para simplificar enormemente el proceso de diseño y también proporcionar instrucciones para la fresadora.para producir de manera eficiente los componentes diseñados. Los diseños no requieren clavos ni pegamento, lo que significa que los artículos fabricados con este sistema se pueden ensamblar, desmontar, reutilizar, reparar o reciclar fácilmente.
La carpintería es una práctica tan antigua como la humanidad misma. A partes iguales de arte e ingeniería, ha dado forma figurativa y literalmente al mundo que nos rodea. Sin embargo, a pesar de su ubicuidad, la carpintería es una habilidad difícil y que requiere mucho tiempo, lo que genera precios relativamente altos paraartículos de madera hechos a mano como muebles. Por esta razón, muchos muebles de madera que nos rodean a menudo, al menos hasta cierto punto, están hechos por máquinas. Algunas máquinas pueden ser altamente automatizadas y programadas con diseños creados en computadoras por diseñadores humanos.puede ser un desafío muy técnico y creativo, fuera del alcance de muchos, hasta ahora.
Investigadores del Departamento de Informática Creativa de la Universidad de Tokio han creado una aplicación de diseño 3D para crear componentes estructurales de madera de manera rápida, fácil y eficiente. Lo llaman Tsugite, la palabra japonesa para carpintería, y a través de una sencilla interfaz 3D, los usuarioscon poca o ninguna experiencia previa en carpintería o diseño 3D, puede crear diseños para estructuras de madera funcionales en minutos. Estos diseños pueden instruir a las fresadoras para tallar los componentes estructurales, que los usuarios pueden ensamblar sin necesidad de herramientas o adhesivos adicionales.siguiendo las instrucciones en pantalla.
"Nuestra intención era hacer que el arte de la carpintería estuviera disponible para personas sin experiencia específica. Cuando probamos la interfaz en un estudio de usuario, las personas nuevas en el modelado 3D no solo diseñaron algunas estructuras complejas, sino que también disfrutaron haciéndolo", dijo el investigador.Maria Larsson. "Tsugite es fácil de usar, ya que guía a los usuarios a través del proceso paso a paso, comenzando con una galería de diseños existentes que luego se pueden modificar para diferentes propósitos. Pero los usuarios más avanzados pueden pasar directamente a un modo de edición manual.para una mayor creatividad de forma libre ".
Tsugite ofrece a los usuarios una vista detallada de las juntas de madera representadas por lo que se conocen como vóxeles, esencialmente píxeles 3D, en este caso pequeños cubos. Estos vóxeles se pueden mover en un extremo de un componente que se va a unir; esto ajusta automáticamente los vóxelesal final del componente correspondiente de manera que se garantice que encajarán firmemente sin necesidad de clavos o incluso pegamento. Se pueden unir dos o más componentes y el algoritmo del software se ajustará en consecuencia. Los diferentes colores informan al usuario sobre las propiedades delarticulaciones, como la facilidad con que se deslizarán juntas, o problemas como posibles debilidades.
Algo que hace que Tsugite sea único es que tendrá en cuenta el proceso de fabricación directamente en los diseños. Esto significa que las fresadoras, que tienen limitaciones físicas, como sus grados de libertad, tamaño de herramienta, etc., solo reciben diseños que puedenAlgo que ha afectado a los usuarios de impresoras 3D, que comparten un ancestro común con las fresadoras, es que el software para impresoras 3D no siempre puede estar seguro de cómo se comportará la máquina, lo que puede provocar impresiones fallidas.
"Hay una gran investigación en el campo de los gráficos por computadora sobre cómo modelar una amplia variedad de geometrías de juntas. Pero ese enfoque a menudo carece de las consideraciones prácticas de fabricación y propiedades del material", dijo Larsson. "Por el contrario, la investigación en los camposde la ingeniería estructural y la arquitectura pueden ser muy minuciosos en este sentido, pero es posible que solo se preocupen por algunos tipos de juntas. Vimos el potencial de combinar las fortalezas de estos enfoques para crear Tsugite. Puede explorar una gran variedad de juntas ypero los mantiene dentro de límites físicos realistas ".
Otra ventaja de incorporar limitaciones de fabricación en el proceso de diseño es que los algoritmos subyacentes de Tsugite tienen más facilidad para navegar por todas las diferentes posibilidades que podrían presentar a los usuarios, ya que las que son físicamente imposibles simplemente no se ofrecen como opciones. Los investigadores esperan seguir adelanterefinamientos y avances que Tsugite puede ampliarse para diseñar no solo muebles y estructuras pequeñas, sino también edificios enteros.
"Según la ONU, la industria de la edificación y la construcción es responsable de casi el 40% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono. La madera es quizás el único material de construcción natural y renovable que tenemos, y la carpintería eficiente puede agregar más beneficios de sostenibilidad", dijoLarsson. "Cuando se conectan maderas con carpintería, a diferencia de las fijaciones metálicas, por ejemplo, se reduce la mezcla de materiales. Esto es bueno para clasificar y reciclar. Además, las juntas sin pegar se pueden desmontar sin destruir los componentes del edificio. Esto abre la posibilidad deedificios que se desmontarán y volverán a montar en otro lugar. O que se sustituyan las piezas defectuosas. Esta flexibilidad de reutilización y reparación añade beneficios de sostenibilidad a la madera ".
Esta investigación está respaldada por el número de subvención JST ACT-I JPMJPR17UT, el número de subvención JSPS KAKENHI 17H00752 y el número de subvención JST CREST JPMJCR17A1, Japón.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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