RepRap: la máquina que se replica a sí misma.

Darwin es el nombre de la primera versión de un plotter 3D de fabricación artesanal. Solo esto ya es interesante, en una época en que la impresión tridimensional está pasando de la utopía a los hechos y de la exclusividad al gran público. Sin embargo este ejemplar, o generación de ejemplares no solo es interesante per se sino por ser el producto de una iniciativa ciertamente visionaria. Se trata de la primera versión de RepRap, un plotter 3D de patente libre que imprime piezas de plástico. Como está hecho en parte de piezas de plástico, puede reproducirlas y así crear un duplicado de las suyas para la construcción de otro ejemplar. De este modo se afirma que es una máquina capaz de autoreplicarse, al menos parcialmente.

Con independencia de su utilidad inmediata y de si su capacidad de replicación es real o solo aparente, lo más relevante parece la constatación de que gracias a internet y al concepto de "conocimiento libre" que sin duda es la revolución del siglo XXI, el público en general estará en disposición de acceder libremente a una serie de posibilidades desconocidas hasta la fecha, tales como la fabricacición personal. Según esta filosofía las personas podrán elaborar productos a medida y personalizados sin depender de los criterios comerciales de la industria, gracias a estas máquinas capaces de imprimir en tres dimensiones prácticamente cualquier objeto.

En un primer impulso inicial y en un plazo relativamente breve ya se ha producido la segunda generación de RepRap, denominada Mendel. La filosofía se mantiene y aproximadamente por 400€ se pueden comprar los componentes necesarios para su construcción. En el sitio web de RepRap se pueden descargar gratis todas las instrucciones y el software necesario para su construcción y puesta en marcha.

Esta experiencia, procedente del espíritu inconformista de un investigador de la universidad de Bath, Adrian Bowyler que la concibió en 2004, está relacionada con el concepto FabLab del MIT. En efecto, para extender el concepto de la fabricación personalizada el MIT fomentó la creación de FabLabs por todo el mundo, aunque sus fines no necesariamente deban ser sociales. En Barcelona se encuentra el del Iaac, que construyó su casa solar para el concurso Solar Decathlon Europe 2010. En este sentido es el primero en aplicar la filosofía FabLab a la construcción de viviendas. La autoconstrucción se invoca como mecanismo de producción opuesto a la industrialización, como medio de adaptarse a las necesidades concretas sin chocar con las rigideces industriales (inversiones, infraestructuras, rentabilidad). En esta línea el FabLab de Barcelona ha progresado en una pequeña realización de vivienda de autoconstrucción de bajo coste, inspirada en las construcciones precarias de Caracas, llamada Rancho Digital.

Desde este blog se lanza una nueva idea: la de que en el futuro próximo la fabricación personal dirigida hacia la autoconstrucción pueda generar viviendas de bajo coste adaptadas a las necesidades y los materiales disponibles en comunidades de escasos medios alejadas de los nucleos urbanos. Esta revolución necesita aún de experiementos que como Darwin y Mendel demuestren la viabilidad de la idea, pero al menos la idea está enunciada. En cualquier caso hace solo cinco años estas máquinas estaban aún por construir.

RepRap, FabLabhouse, Rancho Digital

White wing reloaded: un prototipo de casa solar de competición.

White wing fué el primer prototipo de casa solar de competición proyectado por el equipo de la Universidad Politécnica de Madrid para su participación en el concurso Solardecathlon 2007. Tras alcanzar la fase de anteproyecto fue abandonado en favor de otra propuesta que fue la que finalmente se construyó. Este prototipo radical estaba inspirado entre otras cosas en los aviones solares.

Las razones por las que este prototipo fue abandonado fueron diversas, si bien en esencia se centraban en la falta de soluciones tecnológicas adecuadas que hicieran viable este proyecto. La falta de tiempo y de un procedimiento fuerte de desarrollo de soluciones técnicas novedosas estuvieron en la base de este abandono.

 Los retos planteados por este prototipo eran múltiples. Por un lado tenía una cubierta en voladizo de unos 12 metros, parecida al ala de un avión. Esto obligaba a pensar en un concepto estructural que aunase bajo peso y alta resistencia, lo que seguramente conduciría a un semimonocasco de fibra de carbono. En segundo lugar la caja de vidrio que constituía el cerramiento fundamental de la casa adolecía de no disponerse de un cerramiento transparente de alta eficiencia que permitiese confiar en sus prestaciones en condiciones de concurso.

La doble piel de vidrio considerada en un principio dejaba mucho que desear, sobre todo en fachada este, donde se preveían ganacias solares excesivas en las primeras simulaciones realizadas por los expertos. En cuanto a pérdidas nocturnas, tampoco se alcanzaban valores aceptables, dado el elevado factor U de toda la envolvente. Finalmente, anque no menos que los anteriores, estaba la construcción modular del conjunto y la resolución industrial de piezas complejas como la zona de sección variable donde el pilar se convierte en ala.

En su momento se comenzó a explorar el concepto estructural de ampio voladizo de aproximadamente doce metros, proponiendo como base de trabajo soluciones tomadas de la construcción aeronáutica. Para su mejor comprensión, comunicación y desarrollo de soluciones técnicas se construyó un primer modelo a escala 1/50, con largueros principales de madera contrachapada de 3mm de espesor y costillas de madera de balsa.

Con posterioridad al modelo a escala 1/50 se comenzó a construir un modelo más grande, esta vez a escala 1/6, para poder explorar soluciones de todo tipo más cercanas a la realidad. Este modelo serviría como laboratorio de soluciones que además podrían probarse sucesivamente. Sin embargo hasta la fecha solo se construyó una primera versión de la estructura, que incluía nuevos conceptos estructurales y que mostraba algunas de las debilidades del diseño inicial. Esta versión fué objeto de una exposición en la Escuela Técnica superior de Arquitectura de Madrid.

Con respecto a otro de los escollos encontrados en el prototipo, a saber la ineficiencia de la caja de vidrio, el equipo de Flyerone ha estudiado soluciones innovadoras como el vidrio con cámara de agua en circulación, que puede convertirse en una fuerza en vez de una debilidad del prototipo, a la vista de los extraordinarios resultados obtenidos en los experimentos realizados en condiciones de intemperie real.

Con el tiempo se han descubierto una serie de cosas: el prototipo White Wing sigue después de cinco años siendo una propuesta radical, después de ver los prototipos que se presentarán al concurso Solardecathlon 2011 en EE.UU el próximo mes de octubre; el desarrollo de soluciones técnicas revolucionarias, como el vidrio con cámara de agua circulante pueden convertir la idea de este prototipo en un concepto ultraeficiente; el trabajo con modelos a escala de prototipos de viviendas eficientes, aunque incipiente está mostrando sus primeros beneficios.

En consecuencia parece que este concepto que a pesar de su innegable atractivo resultaba tan disparatado inicialmente desde el punto de vista de su eficiencia energética, ha pasado a convertirse en una apuesta vigente hacia una arquitectura solar de máximas prestaciones. Por ello su estudio se ha retomado en el Deparatamento de Construcción y Tecnología Arquitectónicas de la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid, dentro de las actividades de una asignatura de Master de nueva creación llamada Técnicas de Diseño y Experiementación con Prototipos.

Blog de la asignatura.

What's next?-Volar invertido en el salón.

Una de las ilusiones más largamente ansiadas por los aficionados a los helicópteros de radio control ha sido poder volar en el salón de su casa. Hasta hace unos pocos años esto era imposible. Sin embargo en los últimos años este sector ha evolucionado de manera exponencial, con los pequeños helicópteros coaxiales primero y monorotores de paso fijo después. De todas las marcas destaca con nitidez E-Flite, con sus modelos pequeños MCX y MCR, que ya se han comentqado en este blog. No pueden decirse sino excelencias de estas pequeñas maravillas que reponden dócilmente a los controles del mando que además es libre de interferencias, y que permiten pasearse por la casa con vuelo de precisión sin golpear cuadros ni plantas y aterrizar en calquier sitio. Después de esto parecía todo conseguido, sin embargo faltaba algo esencial: poder hacer acrobacia en el salón con un helicóptero de paso variable que permitiese volar invertido.

Varias eran las barreras que limitaban este logro: complegidad mecánica (dificil de miniaturizar), peso del modelo, tamaño de los servos, duración de la batería, estabilización de cola, precio excesivo, poca durabilidad, etc. Sin embargo parece que E-Flite lo ha hecho de nuevo, al menos como primera versión. 25 centímetros de rotor principal es suficientemente pequeño, 45 gramos es suficientemente ligero, 3 minutos de vuelo aunque corto es un tiempo suficiente para hacer acrobacias, es robusto como sus hermanos menores, su precio inicial  rondará probablemente los 200 dólares y sobre todo, puede volar invertido.

En los ultimos años estamos viendo alcanzarse algunos logros largamente esperados como el coche de radio control a 1/32 (HPI) que nos va a permitir adaptar carrocerías de scalextric. Lo que hace tan solo una década parecía imposible o prohibitivo hoy resulta banal. Nos acostumbramos a gran velocidad a teléfonos de ultima generación inimaginables en las películas de ciencia ficción del siglo pasado. La investigación debe aprovechar este impulso para avanzar hacia soluciones arquitectónicas eficientes, que seguramente tendrán un gran sustrato electrónico. Esto además se puede y se debe explorar con modelos muy pequeños, porque son baratos y rápidos de construir.

El  principal avance técnico que ha permitido este prodigioso helicóptero es el giróscopo electrónico de tres ejes, que ha permitido simplificar la mecánica eliminando la barra estabilizadora y reduciendo peso. Su estabilidad y agilidad, además, se ven reforzadas por este sistema. La electrónica sustituye, optimiza y simplifica la mecánica. Este es el concepto que ya hace tiempo mejora el rendimiento de los automóviles, por poner un ejemplo. Confiamos en que la electrónica, que además puede probarse en modelos muy pequeños, sea uno de los motores del cambio arquitectónico del siglo XXI.

Blade MCP, RC Groups

UAV(Unmanned Aerial Vehicles): la revolución de los micro aparatos

Aunque desarrollados inicialmente con fines militares, estos ingenios cada vez encuentran más aplicaciones civiles, en casos de incendio, terremoto, inundacion u otras catástrofes. Son capaces de adentrarse en zonas peligrosas para el ser humano y realizar reconocimientos, tomas de datos y transportar pequeñas cargas.

Su definición es la de aeronaves no tripuladas, que a menudo son de pequeño tamaño aunque su variedad es grande. A medida que la electronica se miniaturiza y se abarata aumentan las posibilidades de estos modelos, que van desde la reproducción a escala de  modelos reales para su desarrollo inicial hasta modelos específicos con un propósito determinado como los aviones solares de la NASA.

Resulta increible que en fechas tan tempranas como 1917 ya se estuviese experimentando con la posibilidad de construir aviones teledirigidos, desgraciadamente con el propósito nada inocente de crear verdaderos torpedos volantes. Pero no fué hasta 1924 cuando se realizó el primer vuelo con éxito pilotado por radio control.

Una de sus aplicaciones civiles más notables es la de servir de banco de pruebas para nuevos conceptos en aviación. Es el caso del X-48B, que ha servido para experimentar en vuelo el concepto "blended-body-wing" de nuevo avión de pasajeros de la Boeing,

También existen UAV de tipo helicóptero que permiten realizar vuelos estacionarios en caso de necesitar el mantenimiento de una imagen fija enfocada durante un tiempo.

En la actualidad la empresa de base tecnológica Usol surgida de la Universidad Politécnica de Madrid desarrolla varios modelos de UAV para fines civiles tales como prevención de incendios forestales o elaboración de cartografía. Es muy probable que en un futuro no muy lejano no sea extraño contemplar estos aparatos como algo natural realizando sus funciones cotidianas de servicio.

Space Ship Two: primeros vuelos de prueba.

El sueño de volar a la estratosfera está más cerca cada vez de los que ya han reservado billete en Virgin Galactic. Los ensayos de la primera nave comercial que viajará al espacio, Space Ship Two, van poco a poco realizándose. Uno de los más interesantes es el de planeo y aterrizaje, ya que su motor cohete solo sirve para alcanzar la altura necesaria para escapar de la atmósfera terrestre.

Ni tan siquiera puede despegar por si mismo, sino que debe ser elevado por la nave nodriza White Knigth Two hasta una altura suficiente para su lanzamiento. Por lo tanto han resultado igualmente determinantes los ensayos de despegue, vuelo y aterrizaje del conjunto.

Ya solo resta la prueba definitiva, es decir el vuelo espacial inaugural de Space Ship Two, que es el doble de grande de Space Ship One que ya lo logró, batiendo de paso el record mundial. Esta entrada es continuación de otra sobre el genial artífice de esta nave, Burt Rutan.

Los primeros vuelos comerciales al espacio están previstos para 2012, si bien es muy probable que se retrasen algo. Desde este blog estaremos atentos a este acontecimiento histórico, que tal vez permita convencer a la humanidad de la pequeñez del planeta y de la necesidad de conservarlo.

Virgin Galactic

French connection: Le Corbusier, Henri Farman y Gabriel Voisin. Por Benito Lauret y Graciela Ovando.

¿No fue Buckminster Fuller quien decía aquello de construir casas como aviones? Bueno, pues le Corbusier ya hablaba de ello mucho antes. De hecho Edward Ford en su libro "Los Detalles de la Arquitectura Moderna" explica que la cubierta de Ronchamp estaba inspirada en las alas del Goliath, primer avión de pasajeros de la historia, diseñado y construido por Henri Farman.

Pero ambos eran deudores de un personaje poco conocido y sin embargo de una demostradísima genialidad. Gabriel Voisin, inventor de la primera casa prefabricada, de aviones pioneros, de automóviles de lujo, de carreras y del  mismísimo "biscuter".

En el segundo número de la revista l'Espirit Nouveau (1920) le Corbusier ya ensalzaba el admirable logro de Voisin de construir casas prefabricadas en su factoría de aviones.

Henri Farman comenzó a volar en los aviones que en 1907 fabricaba y comercializaba Voisin. Gabriel Voisin inició sus estudios de arquitectura en l'Ecole des Beaux Arts (1899) a los 19 años, pero su pasión de inventor le hizo abandonarlos pronto en favor de volar con algo más pesado que el aire. Fundó su factoría en 1905 con su hermano y Louis Blériot. Durante la 1ª Guerra Mundial  su Voisin III fue el primer avión aliado en entrar en combate y derribar un avión enemigo.

Sin embargo al terminar la guerra y perder sus contratos con el ejército, Voisin se planteó el hacer casas prefabricadas. A pesar de los elogios de le Corbusier, el sector de la construcción francés lo vió como una amenaza, lo que convenció a Voisin de abandonar el proyecto en favor de la producción de automóviles.

Sus primeros modelos fueron automóviles de lujo, pero con una visión diferente para la época, utilizando carrocerías ligeras de aluminio. De hecho llegó a crear un modelo llamado laboratorio (1923) con carrocería aerodinámica y monocasco de aluminio.

Uno de los afortunados clientes de Voisin era precisamente le Corbusier, que diseño la planta baja de la Villa Savoya teniendo en cuenta el radio de giro de su Voisin.

Debido a su longevidad Gabriel Voisin a sus setenta años todavía tuvo tiempo de seguir produciendo diseños sorprendentes. En los tiempos de la posguerra (1950) propuso un automóvil ultraeconómico u ultraligero: el biscuter. Construido en aluminio, como solía, no tenía puertas ni ventanillas, ni tampoco marcha atrás, pero costaba poco más que una moto de la época. Sus intentos no tuvieron un éxito inmediato en Francia, hasta que la empresa española Autonacional comenzó a producirlos en 1953. Cerca de 40.000 unidades se produjeron durante la década siguiente.

Gabriel Voisin falleció finalmente a los 93 años (1973) sin pena ni gloria, tras sobrevivir sus últimos años con una menguada pensión.

Voisin.

Micro Spitfire: un nuevo hito en la miniaturización.

2,7 gramos es la nueva marca establecida por la marca Plantraco para sus aviones de radio control. La escala es 1/72, ya conocida por los modelistas por ser la más pequeña en la que se realizan aviones ligeros en kits de plástico para armar (los aviones de pasajeros y los portaaviones están todavía a escalas menores).

Sin embargo lo más llamativo del caso es que las dimensiones y las proporciones del avión se respetan casi con absoluta fidelidad, lo que en principio es contrario a casi todo el conocimiento acumulado sobre el comportamiento de los modelos a escala, especialmente de aeroplanos. La clave es absolutamente empírica, como ya es conocido entre los aeromodelistas: hazlo suficientemente ligero y volará.

Se trata por tanto de un logro notable que aporta un interrogante apasionante: cómo se han burlado las leyes de la escala para producir una réplica a escala que sin embargo es capaz de volar. Si se procede a calcular el peso relativo que tendría un verdadero Spitfire reducido a esta escala se aprecia que debería pesar unos nueve gramos, casi tres veces más de lo que pesa el modelo. Por otra parte la velocidad mínima de planeo del modelo real era de 131km/h, lo que escalado daría 1,8km/h, que claramente es una velocidad insuficiente para el modelo. A pesar de su reducido tamaño muy bien podría requerir una velocidad cercana a los 8km/h para poder volar, lo que resulta 4 veces más velocidad que la resultante de escalar la velocidad. Multiplicando la mejora en peso por la mejora en velocidad nos acercamos a las 12 veces, lo que todavía es menos de la sexta parte del factor de escala (72).

Estas pequeñas maravillas nos hacen albergar la esperanza de poder experimentar con pequeños prototipos de viviendas que manteniendo sus dimensiones y utilizando los factores de escala adecuados, representen acertadamente el comportamiento energético del modelo real, con la ventaja de ahorrar mucho dinero al no tener que construirlo. 

Además la miniaturización de la electrónica es un hecho fehaciente, al observar el tamaño mínimo del receptor (en comparación con una cuchilla X-acto) y su peso de solo 0,38g, capaz de gobernar dos canales, motor y actuador magnético de cola, con control proporcional de 64 etapas de giro a cada lado.

Plantear el estudio experimental con un modelo de vivienda digamos a una escala 1/10 (10%), con sensores de medida y una pequeña instalación domótica no parece a la vista de estos aviones una propuesta tan descabellada, o ¿tal vez si?

Plantraco

Forma libre: el desafío tecnológico para la nueva arquitectura.

Somos muchos los que desde la atónita contemplación de algunas propuestas recientes de Zaha Hadid nos preguntamos: ¿cómo demonios se construye eso?. También somos muchos los que nos preguntamos hasta cuándo tendremos que esperar para que los métodos de la superingeniería estén a disposición del arquitecto modesto.

Parece que la carrera de la informática hacia el control del diseño y la fabricación de formas complejas podría darnos alguna sorpresa en los próximos años. En las escuelas de arquitectura empieza a haber máquinas CNC (Computer Numerical Control), y los futuros arquitectos se familiarizan con la producción de piezas directamente a partir de sus dibujos en el ordenador.

Sin embargo de la teoría a la práctica hay mucho trecho. Esencialmente estamos hablando de problemas de presupuesto y de industrialización de la construcción. Por ello es muy importante saber cual es el coste de las cosas antes de lanzarse a hacer propuestas extravagantes. Parece que hay buenos investigadores poniéndose manos a la obra para encontrar la manera de construir formas complejas a partir de un reducido catálogo de paneles con unas características básicas. Por ejemplo, tomemos como base el proyecto del National Holding Headquarters, Abu Dhabi, de Zaha Hadid.

Siempre se puede recurrir a la socorrida "diagrid" reivindicada por Norman Foster, consistente esencialmente en una malla de triángulos que envuelve cualquier superficie con paneles planos triangulares. Verbigracia "de Blob" en Eindhoven, Holanda, de Massimiliano Fuksas.

Su defecto fundamental es que para adaptarse bien a formas muy curvadas, da una malla muy tupida. Además tiene un peso formal demasiado intenso frente a paneles cuadrangulares más neutros. Estrategia: estudiar el despiece mediante un repertorio de piezas más o menos complejas que por combinación puedan componer las extrañas curvaturas del edificio, racionalizando al mismo tiempo su fabricación.

Para ello el equipo de investigación de Helmut Pottman ha desarrollado un procedimiento de despiece de esta fachada a partir de seis tipos de paneles que van desde el panel plano, hasta el completamente irregular (custom), pasando por el tórico y el esférico. Su herramienta informática les permite graduar el grado de giro y desfase de los paneles adyacentes para obtener diversos grados de aproximación a la forma original. Lo más maravilloso del caso es que estos pasos sucesivos permiten contabilizar la cantidad de paneles que hay que fabricar de cada tipo y el coste total relativo de cada versión, reflejando una serie de cinco iteraciones que van desde la versión todo "custom" a la versión "todo plano", pasando por cantidades decrecientes de paneles curvos, con presupuestos correlativamente decrecientes.

Se podrá arguir que se trata una vez más de un diseño artístico realizado de espaldas a la realidad constructiva, que luego han de racionalizar los ingenieros para poder construirlo de la manera más fiel posible. Puede ser, pero que nadie se quede tranquilo con estas afirmaciones porque desde el MIT se hacen intentos muy serios para crear motores de diseño partiendo de los condicionantes de fabricación, es decir "from the bottom up". Axel Kilian esta desarrollando lo que el llama "exploradores de diseño", que generan geometrías con unas premisas determinadas, por ejemplo estar creadas con superficies desplegables en formas planas, es decir, que se pueden fabricar a partir de planchas planas de material.

Es lo que llamaríamos un recortable de papel, pero generado en el ordenador por un algoritmo matemático. La ventaja para el diseñador estriba en la velocidad con que se pueden hacer probaturas y la confirmación de que se pueden depiezar de un modo determinado, pudiendo estudiar y negociar este despiece con el fabricante.

Helmut Pottman, Axel Kilian.