Robots naturales

Por: Andreína Rangel

Dos grandes de la arquitectura y el diseño vuelven a unir fuerzas para crear una nueva pieza que levanta la barrera de los límites entre la biología y la robótica para demostrarnos que el futuro de la arquitectura quizás se encuentre en la misma naturaleza

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Desde hace algunos años la Universidad de Stuttgart ha facilitado el programa de investigación que se lleva a cabo todos los años entre el Instituto de Diseño Computacional (ICD) y el Instituto de Construcción de Estructuras y Diseño Estructural (ITKE) a fin de incentivar a un equipo de jóvenes arquitectos, biólogos, ingenieros y paleontólogos a explorar nuevas formas arquitectónicas que se lleven a cabo robóticamente. Los resultados son cada vez más sorprendentes, y la prueba reside en el proyecto que se llevó a cabo entre el 2013-2014, un pabellón construido con tecnología robótica con base en la estructura de una de las capas del armazón de un escarabajo.

El foco del proyecto tuvo dos aristas que se desarrollaron al mismo tiempo, diseño estratégico de investigación biomimética en fibras naturales de conchas y desarrollo de nuevos métodos de fabricación en estructuras de fibras de polímeros reforzado. La idea era generar una nueva técnica robótica de trenzado de doble fibra que redujera el trabajo de creación de moldes al mínimo mientras se mantuviera la libertad de las figuras geométricas en la construcción. Para ello se aplicaron principios de estructuras de naturaleza ligera que se desarrollaron en conjunto con el Instituto de Evolución y Ecología y el Departamento de Paleobiología de la Universidad de Tübingen.

En esta oportunidad, el modelo biológico escogido fue el Elytron, una concha que protege las alas y el abdomen de los escarabajos. Su estructura probó ser una de las más adecuadas para esta investigación por su naturaleza morfológica ligera con un sistema de doble capa y las propiedades mecánicas de su compuesto de fibra natural. La forma de conocer el Elytron fue a través de una tomografía de alta definición en 3D del escarabajo. La misma no solo mostró su morfología estructural de doble capa, sino una trabécula en forma de columna curva que une la parte superior e inferior de las capas.

Los materiales escogidos para este proyecto fueron fibra de vidrio y carbón con refuerzos de polímeros. Se determinó que eran los más adecuados para el pabellón por sus cualidades de alto desempeño (gran fuerza/ poco peso) y el potencial para generar una diferenciación a través del posicionamiento del trenzado. Usualmente, los métodos convencionales requieren moldes que luego generen las formas, sin embargo, con materiales moldeables y resistentes se alcanzan las metas geométricas y la organización de los materiales de acuerdo a los principios transferidos del Elytra.

El proceso de trenzado y fabricación fue llevado a cabo gracias a un mecanismo robótico desarrollado para construir módulos geométricos de doble curvatura sin cuerpo. El mecanismo consiste en dos robots de seis axis que colaboran en una especie de danza para tejer las fibras de acuerdo a un marco de acero. A medida que se van definiendo los bordes de cada marco de acero, la geometría curva de doble capa emerge por la tensión ejercida entre las dos fibras que se encuentran en recíproca deformación.

El resultado de todo este proceso fue un prototipo biomimético de 36 elementos fabricados individualmente cuyas geometrías están basadas en el Elytra de los escarabajos. Cada elemento tiene capas de fibras individuales y diferentes entre ellos que permiten formar una estructura que cubre un área total de 50 m², un volumen de 122 m³ y pesa tan solo 593 kg. Con todo lo antes dicho, es más que evidente que cada vez son más los principios biológicos aplicables a la arquitectura y a la fabricación robótica, pues esta investigación multidisciplinaria abre caminos en la eficiencia de la reciprocidad entre materiales y construcción ligera.

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