Introduction: Experiencia Ingenierías Makerspace UPB - Fabricar Con Código

By Research Profile
About: Love making things and helping others make things.
Tinkercad Projects »

En este tutorial vas a participar en un pequeño ejercicio de ingeniería, donde conformarás un equipo de trabajo, resolverás un problema por medio del diseño y la fabricación de un dispositivo a medida, haciendo uso de herramientas y recursos disponibles.

Alcance de la actividad: habilidades básicas del ingeniero

Usaran herramientas de diseño como dibujo a mano, bocetos, diseño asistido por computador (CAD) e impresión 3D para la fabricación, aunque estas cosas solo son una excusa para que se prueben en las habilidades esenciales de un ingeniero (cualesquiera que sea la especialidad):

  1. identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ciencia y matemáticas.
  2. aplicar diseño de ingeniería para producir soluciones que satisfagan las necesidades especificadas, considerando múltiples aspectos de importancia para la sociedad y el planeta(...),
  3. comunicarse de manera efectiva con diversas audiencias,
  4. reconocer responsabilidades éticas y profesionales en situaciones de ingeniería y hacer juicios informados, considerando múltiples aspectos de importancia para la sociedad y el planeta(...),
  5. trabajar en equipo de manera efectiva, en un ambiente colaborativo e inclusivo, estableciendo metas, planeando tareas y cumpliendo objetivos,
  6. desarrollar y ejecutar experimentos, análisis e interpretación de datos, usando juicio ingenieril para obtener conclusiones,
  7. adquirir y aplicar nuevo conocimiento según lo necesite, usando estrategias de aprendizaje apropiadas.

Adaptado de ABET (Criteria for Accrediting Engineering Programs, 2022 - 2023 - ABET).

Reto: Macetas y semilleros a la medida

Van a asumir el rol de ingenieros que van a iniciar un emprendimiento de diseño y fabricación de macetas y semilleros a medida y al instante. En este momento, están desarrollando su producto estrella, un servicio de "diseña tu maceta o semillero":

  • volumen personalizado,
  • marcación en alto relieve,
  • múltiples formas diferentes.

En esta experiencia aprovecharemos el poder de la programación para diseñar y fabricar objetos físicos funcionales, haciendo modificaciones con mínimo esfuerzo.

Supplies

Para esta experiencia necesitan conformar un equipo de 4 o 5 integrantes (la actividad se puede hacer individual pero no es recomendable). Además, se requieren los siguientes elementos de trabajo:

  1. computador o tableta por equipo.
  2. lápiz y papel para cada miembro.
  3. Acceso (presencial o remoto) a las impresoras del Makerspace UPB

Step 1: Requerimientos (5 Minutos)

  • Desarrollar un sistema que permita generar modelos tridimensionales de macetas con
  1. múltiples formas (por lo menos 5 formas geométricas diferentes)
  2. texto en alto relieve
  3. agujero de desagüe
  • Los modelos deben poderse modificar en menos de 10 segundos
  • Los modelos generados deben poder imprimirse en impresoras 3D tipo FFF (Fabricación por Filamento Fundido).

Step 2: Secuencia De Fabricación (Algortimo - 5 Minutos)

  1. Cada miembro del equipo va a escoger una forma geométrica básica. Por ejemplo:
  2. Miembro 1 escoge un cubo
  3. Miembro 2 escoge un cilindro
  4. Miembro 3 escoge un triángulo
  5. Miembro 4 escoge un hexágono
  6. Cada uno dibuja la forma escogida (no importa si cree no saber dibujar, desde que se entienda la forma). OJO, SOLO DIBUJE LA FORMA GEOMÉTRICA BÁSICA.
  7. Describa qué le tendría que hacer a esta forma para convertirla en una maceta que cumpla con las restricciones establecidas. Puede realizar las siguientes acciones:
  8. Remover material
  9. Agregar material
  10. Crear nuevas formas
  11. Cambiar de tamaño y proporción a cualquier forma

Si completaron el último paso, se puede decir que acaban de desarrollar un algoritmo, es decir, una secuencia de pasos para lograr algo a partir de tareas más simples.

Con el algoritmo en mente, pasaremos a implementarlo con la herramienta de diseño: CodeBlocks de TinkerCAD

Step 3: Diseño De Detalle - Conociendo La Herramienta (5 Minutos)

Esta parte requiere que el guía de la actividad le entregue al equipo una hoja con información para acceder a la plataforma. Solicítela si no la tiene:

  1. Ingresar a https://www.tinkercad.com/joinclass
  2. Escriba el código de clase que está en la guía
  3. Clic en "Unirse con Apodo"
  4. Ingrese el apodo proporcionado por el guía
  5. Crear -> Bloques de Código
  6. Seleccione y arrastre una forma cualquiera, en este caso un cubo hacia la zona gris del medio.
  7. Presione el botón "reproducir" para ver cómo se construye lo descrito por medio del bloque "cubo"

Explore diferentes alternativas de lo que puede hacer con las herramientas de código de CodeBlocks. Luego pasaremos a implementar el algoritmo completo (una forma, no es la única).

Step 4: Diseño De Detalle - Codificando El Diseño (15 Minutos)

Ahora vamos a construir el código de la imagen, revisando el resultado después de poner cada bloque de código para saber que todo está bien.

  • Puede orientarse por los colores de los bloques para encontrarlos en las paletas.
  • Para crear variables, debe usar el botón "Create number variable" para cada cantidad (ancho y alto).
  • Atención a la forma de los bloques, no es lo mismo un bloque en forma de rombo que uno en forma circular.

Una vez logre replicar el código, modifíquelo para crear una matera para cada miembro del equipo, acorde a la figura original.

Step 5: Exportación

Ahora vamos a exportar el diseño a un archivo compatible con la siguiente etapa. Lo que necesitamos es un archivo tipo malla de triángulos o vértices. Existen varios formatos compatibles, por ahora usaremos el más difundido, llamado .STL.

Sigan las instrucciones como se muestra en las imágenes, y obtendrán un archivo .STL listo para ser procesado en la siguiente etapa.

Nota: el botón de exportar se encuentra en la esquina superior derecha.

El archivo exportado debe ser subido al enlace indicado por el guía de la experiencia.

Step 6: Impresión 3D

Ahora con un diseño 3D, ¡podemos pasar a imprimir en el Makerspace UPB!

Para esto debemos seguir este tutorial: Makerspace UPB: Usando Las Impresoras 3D Del Makerspace Biblioteca : 5 Steps - Instructables

Step 7: Reflexión

Esta es una experiencia muy corta, que nos sirve como excusa para abordar las habilidades del ingeniero. Recordémoslas:

  1. identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ciencia y matemáticas.
  2. aplicar diseño de ingeniería para producir soluciones que satisfagan las necesidades especificadas, considerando múltiples aspectos de importancia para la sociedad y el planeta(...),
  3. comunicarse de manera efectiva con diversas audiencias,
  4. reconocer responsabilidades éticas y profesionales en situaciones de ingeniería y hacer juicios informados, considerando múltiples aspectos de importancia para la sociedad y el planeta(...),
  5. trabajar en equipo de manera efectiva, en un ambiente colaborativo e inclusivo, estableciendo metas, planeando tareas y cumpliendo objetivos,
  6. desarrollar y ejecutar experimentos, análisis e interpretación de datos, usando juicio ingenieril para obtener conclusiones,
  7. adquirir y aplicar nuevo conocimiento según lo necesite, usando estrategias de aprendizaje apropiadas.

Adaptado de ABET (Criteria for Accrediting Engineering Programs, 2022 - 2023 - ABET).

Si todo salió bien, el proceso de fabricación continuará y estará listo en un lapso de 2 horas desde que inician las máquinas a imprimir.

Para quienes quieren aprender sobre el proceso de impresión, pueden seguir este tutorial:

Makerspace UPB: Usando Las Impresoras 3D Del Makerspace Biblioteca : 5 Steps - Instructables

Y si no cuentan con espacio para terminar la segunda parte, pueden contactarnos a luismiguel.aristizabal@upb.edu.co.

¡Éxitos!