Moldes digitales, mirando más allá de la impresión 3D : Benjamin Peters en TEDxBeaconStreet

Un molde reconfigurable controlado digitalmente es un dispositivo típico de la ciencia ficción. Al igual que los juguetes pin art, un molde digital está formado por un denso conjunto de pines paralelos en movimiento que pueden generar rápidamente cualquier superficie que deseemos. Al ser consciente de los beneficios potenciales que un dispositivo de este tipo puede tener en la fabricación y creación de prototipos, Ben ha desarrollado una tecnología que hace que un molde digital de bajo coste y de alta resolución sea una realidad.

Empecemos hablando
sobre la impresión 3D.

La impresión 3D se parece
mucho a la impresión normal,

pero es en 3D.

(Risas)

Pero no este tipo de 3D.

Es más parecido a esto.

La impresión 3D se refiere a
técnicas de fabricación aditivas

que construyen objetos
capa por capa,

empezando desde cero

y terminando con un objeto
físico completo.

Una exageración común es decir

que la impresora 3D es como
un replicador de Star Trek:

puedes fabricar cualquier cosa.

Además, puedes crear objetos
geométricos complejos

usando una amplia gama de materiales

como plásticos, polvos y metales.

La impresión 3D
tiene sus limitaciones.

Y por eso existen diferentes
tipos de impresoras 3D.

Hay tantas variedades

como tipos de técnicas
de fabricación aditiva

dentro del campo de la impresión 3D.

Pero la verdadera magia de la impresión 3D

no está en ser un replicador de Star Trek.

Está en cómo la usamos.

Los diseñadores
usan las impresoras 3D

para generar partes
en el mundo real.

Es decir, eliges un diseño,

lo mandas a la impresora
y ella te lo imprimirá.

Luego puedes tomar esa
parte con tus manos

hacer ajustes o cambiar el diseño

e imprimir otra parte nueva.

Por eso se usa en diseño iterativo,

ya que realmente se pueden comprobar
las partes en el mundo real.

Y por eso, es una
herramienta realmente útil.

Una desventaja de la impresión 3D
es su lentitud.

A la izquierda tenemos una bonita
copa pequeña impresa en 3D

con pajita incluida.

¡Muy bien!

Lleva casi la misma cantidad
de tiempo imprimir

o fabricar la copa

que 100 paquetes de
50 vasos de plástico,

o sea, [5000] vasos de plástico.

Por lo que es la cantidad
del tiempo de fabricación

lo que hace que su precio
esté sobrevalorado.

Este proceso aditivo
de capas es bastante lento

en comparación con la técnica
de fabricación formativa.

Yo empecé a mostrar
interés en la impresión 3D

en mi último curso en el MIT.

Yo quería crear una impresora

que fuese realmente rápida y barata

y que pudiera usar una
amplia variedad de materiales.

Así que me desilusioné
un poco al descubrir

que todos esos objetivos eran

aquellos en los que la industria de
la impresión 3D ya estaba trabajando.

(Risas)

Decidí darle un enfoque diferente

para lograr gran impacto en este campo.

Empecé a investigar las tendencias
en herramientas de fabricación,

y pueden ver en este gráfico

que la flexibilidad y la velocidad

de impresión en un
proceso de fabricación

son inversamente proporcionales.

La impresión 3D de la
izquierda es muy flexible,

pero muy lenta,

y la de los moldes de inyección de
la derecha, de los legos, es muy rápida.

Solo se pueden fabricar aquellas
partes que el molde puede hacer.

Y yo necesitaba algo que
fuese rápido y flexible.

En lugar de tecnología de punta

fuera de serie,

descubrí

un campo poco conocido, llamado
"pin tooling" reconfigurable,

del cual probablemente
no hayan oído hablar.

Básicamente, la idea es
tener mejores pines,

ajustables en altura,

con los cuales

puedes generar una superficie
para usarla como molde

o para usarla en otras aplicaciones.

Esto es ciencia ficción; no es real.

(Risas)

Pero me sorprendió descubrir
algunas cosas interesantes.

Este es el primer modelo de
"pin tooling" reconfigurable,

del año 1863, hace 150 años.

En comparación con la impresión 3D,

el primer modelo en
impresión 3D es de 1984,

hace 29 años.

Si la técnica de "pin tooling" reconfigurable
es una idea genial y antigua,

¿por qué no hay herramientas
de pines reconfigurables?

Mientras, existen muchas impresoras 3D
diferentes a la venta.

Bien, resulta que son
difíciles de fabricar.

Esto es un juguete pin art,

con el que seguro están familiarizados.

Este es el ejemplo más clásico de una
herramienta de pines reconfigurables.

Si yo tuviese que convertir esto
en algo electrónicamente reconfigurable,

tendría que añadir un motor a todos
y cada uno de estos pines, ¿verdad?

Y hay unos 1000 pines en este tipo
de juguetes baratos de oficina.

Mil motores son muchos motores

y eso supone un importante
desafío en ingeniería.

Probablemente hayan visto este video

que se publicó la semana pasada.

Es una buena demostración de cómo
funcionan los pines reconfigurables

que algunos de mis amigos
hicieron en el MIT Media Lab.

Este mecanismo está accionado
de forma individual,

porque cada pin lleva su propio motor.

Hay 900 pines en una resolución de 3 pulgadas

que se usan en interfaces táctiles

y para hacer superficies experimentales.

Así que, si yo quisiera una superficie
de alta resolución para usarla como molde,

¿por qué no puedo?

¿Por qué no puedo hacer que esta
superficie sea de súper alta resolución?

Matemáticas. Esa es la razón.

(Risas)

Las matemáticas pueden conmigo en este caso.

Cuando aumento la resolución,

obtengo la escala cuadrática del área.

Largo x ancho, es el área

y es un término no lineal.

Así que, cuando nos movemos
en altas resoluciones

esto se convierte en un gran problema.

Tenemos una enorme cantidad
de pines que controlar,

un número enorme de motores,

y solo con eso se convierte
en algo totalmente inviable,

y todo se viene abajo.

Ante la falta de esperanza,

decidí hacer esto para mis
cursos de Doctorado y Máster.

(Risas)

Mi proyecto de fin de carrera.

Y hace que llevo trabajando
en ello unos 3 años.

He desarrollado un número de técnicas

que accionan los pines y los mueven.

Estos son algunos de los prototipos.

En realidad gané un premio
gracias a uno de ellos,

y esa es la razón
por la que estoy aquí,

porque después de ganar
el premio me llamaron.

No tenía muchas esperanzas
en ninguno de ellos,

hasta hace poco, y eso es

sobre lo que quería hablar hoy.

Tuve una idea interesante

cuando estaba trabajando
en otro proyecto,

no en el de los pines reconfigurables,

sino en otra máquina

que tenía muchas vibraciones.

Ocurrió que le añadí una parte

y los tornillos en esa parte
empezaron a soltarse.

Fue muy frustrante al principio,

pero luego me di cuenta
de que realmente podía usar

este modelo de vibraciones
para sacar tornillos,

que es también un buen método de
obtener una accionamiento lineal

si movemos algo a lo
largo de su eje.

Así que decidí aplicar esto

en el "pin tooling" reconfigurable.

Y aquí está.

Y realmente funciona muy bien.

Esto es un conjunto de tornillos

que siguen un patrón
específico de vibración

y que causa que ciertos tornillos

se desajusten y se ajusten de nuevo.

Funciona así:

Esto es un esquema de accionamiento.

Tenemos desplazamientos dentro
de este conjunto de tornillos

Si los desplazamos justo aquí,

alrededor del tornillo que
quieres girar y lo recolocas,

obtienes un par de fuerzas no lineales
aplicadas a uno de los tornillos,

y obtienes movimiento, genial.

Y lo más genial de todo esto es que
los únicos mecanismos que necesitas,

los únicos motores que necesitas
para este conjunto

son los de las piezas en los bordes.

Así, los bordes siempre
van a escalar de forma lineal

proporcionalmente con la resolución,

e inversamente proporcional
al número de pines

este término cuadrático tan enorme.

Todos los pines se comportan
como pequeños tornillos.

Los tornillos son muy baratos,

y puedes obtener accionadores
lineales baratos en los bordes

de la vibración.

Esto funciona muy bien
con altas resoluciones

porque la proporción se hace cada vez mayor

conforme la resolución es más alta,

la proporción entre los términos lineales
y cuadráticos dentro del conjunto

¿Hasta aquí bien?

(Risas)

Después de hacer este proyecto

me sentí bastante seguro

y ahora más, ya que he dejado
esto en el pasado,

y que esta superficie de pines en alta
resolución puede convertirse en realidad,

y pueden ver uno de estos
en su escritorio

descargar un archivo

y reconfigurar la superficie

como la de un archivo cualquiera
que encuentran en la Web

y usarlo como herramienta de diseño

ya que pueden usarlo como molde

en lugar de imprimir objetos
en 3D, capa por capa,

o pueden usarlo también con impresoras 3D.

Esto es un primo hermano de la impresión 3D

frente a cualquier tipo de sustitución.

Y aquí esta, este es el terreno de juego

de los moldes digitales
como la próxima herramienta

que ayude a moldear y dar forma

al futuro de la fabricación personal.

Es todo.

(Aplausos)