Desarrollan técnica impresión 3D para programar el comportamiento del material

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Investigadores del laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL, por sus siglas en inglés) del MIT; desarrollaron el llamado “Programmable Viscoelastic Material” (PVM), que es un tipo de material que se utiliza en impresoras 3D y que permite lograr robots “más seguros, resistentes y precisos en sus movimientos”.

Mediante esta técnica, se puede programar el comportamiento del material en un objeto impreso en 3D, de manera que se ajuste a los niveles exactos de dureza y elasticidad que se necesitan en cada momento, protegiendo así al objeto o su contenido de daños.

La aplicación de este tipo de material amortiguador puede alcanzar desde equipos deportivos hasta aviones no tripulados; pasando por teléfonos, cascos y zapatos.

Los materiales “viscoelásticos”, tales como caucho y plástico que se utiliza a menudo como amortiguadores para la absorción de golpes; aunque son baratos y fáciles de encontrar, por lo general no son factibles de personalizar, por lo cual es necesario fijar su nivel de rigidez y elasticidad.

Entonces, para crear una solución más a la medida de cada requerimiento, un grupo de investigadores de CSAIL, utilizó la impresión 3D para diseñar con precisión las propiedades de absorción de choques de un material, de manera de que proporcione niveles de amortiguación específicos para aplicaciones particulares.

“Es difícil de personalizar los objetos blandos usando métodos de fabricación existentes, ya que se tiene que hacer el moldeo por inyección o algún otro proceso industrial,” dijo el investigador Jeffrey Lipton. En cambio, “la impresión 3D abre más posibilidades”.

Los investigadores de CSAIL encontraron que su técnica de “material viscoelástico programable” (PVM) podría aplicarse a diversos objetos, pero un artículo particular para la que deseaban aplicar la técnica fue a un robot en forma de cubo que se mueve por rebote utilizando flejes metálicos a modo de patas de canguro.

Utilizando una impresora 3D estándar, los investigadores combinaron un sólido, un líquido, y un material similar a la goma de Stratasys para crear en 3D una capa externa impresa para el robot, que reduce su capacidad de rebote y por lo tanto disminuye el riesgo de daño de sus componentes internos: dos motores, un microcontrolador, una batería y una unidad de sensores de medición inercial.

Dijo el director CSAIL Daniela Rus, “Estos materiales nos permiten la impresión en 3D de robots con propiedades viscoelásticas, las cuales se pueden introducir por el propio usuario al momento de imprimir como parte del proceso de fabricación”.

Mediante el ajuste de la proporción de líquido, los investigadores pueden hacer el material más o menos elástico. El éxito de la prueba con el robot cubo, ha llevado a los investigadores a creer que la tecnología podría utilizarse para mejorar la vida útil de los aviones no tripulados, como los que están siendo desarrollados por Google y Amazon, así como para los componentes que absorben los golpes en los cascos. En este caso por ejemplo, ciertas partes podrían ser impresas en 3D para el máximo confort, mientras que otros podrían ser diseñadas para una máxima capacidad de absorción de choques, como y cuando sea necesario.

“Mediante la combinación de varios materiales para conseguir las propiedades que están fuera del alcance del material de base, este trabajo lleva al límite lo que es posible imprimir”, comentó Hod Lipson, profesor de ingeniería en la Universidad de Columbia y co-autor del trabajo. “Por encima de todo, ser capaz de hacer esto en un solo trabajo de impresión eleva el nivel de la fabricación aditiva”.

Fuente:

http://groups.csail.mit.edu/drl/wiki/images/3/30/2016_MacCurdy-Printable_Programmable_Viscoelastic_Materials_for_Robots.pdf

Ver Video:

https://youtu.be/zrRs4GXxjVA

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La exposición humana a la contaminación

urbanoHasta ahora la mejor manera de medir la exposición humana a la contaminación del aire urbana es mediante el estudio de los niveles de calidad del aire en lugares fijos. Pero un estudio dirigido por investigadores del MIT, demuestra que el uso de la telefonía móvil podría ayudar a estudiar este grave problema con un mayor nivel de detalle.

El estudio se centró en la ciudad de Nueva York y para él se utilizaron los datos de la telefonía móvil para rastrear el movimiento de las personas de manera de obtener una imagen más detallada del grado de exposición a la contaminación en un medio urbano determinado. Para lo cual los investigadores dividieron a la ciudad de Nueva York en 71 distritos, encontrándose en 68 de ellos que los niveles de exposición a material particulado (PM) fueron significativamente diferentes al contabilizarse el movimiento diario de 8,5 millones de personas, con respecto a los niveles medidos por la extensa red de monitoreo de la calidad de aire de la ciudad, que alcanza a 155 localizaciones.

Con la nueva investigación realizada en Senseable City Lab del MIT, la exposición humana a la contaminación del aire puede ser cuantificada con precisión en una escala sin precedentes; considerando los movimientos de varios millones de personas utilizando los datos de ubicación del teléfono celular y la información sobre la medida de contaminación del aire en un barrio. El estudio revela dónde y cuándo los neoyorquinos están en mayor riesgo de exposición a la contaminación del aire, con importantes consecuencias para el medio ambiente y la política de salud pública.

Los investigadores creen que este método de estudio se puede aplicar de manera amplia y crear nuevos niveles de detalle en un importante ámbito de análisis urbano y ambiental.

“Hasta ahora, gran parte de nuestra comprensión de los efectos de la contaminación atmosférica en la salud de la población se ha basado en la relación entre la calidad del aire y la mortalidad y / o morbilidad, en una población que se supone que está en su posición de hogar todo el tiempo “, dice Marguerite Nyhan, investigadora que dirigió el estudio como investigadora postdoctoral en el Sensable City Lab. “La contabilidad de los movimientos de la gente va a mejorar nuestra comprensión de esta relación. Los resultados serán importantes para la evaluación de la salud de la población a futuro”.

Para realizar el estudio, los investigadores examinaron 121 días de datos desde abril a julio de 2013, el uso de muchos tipos de dispositivos inalámbricos de distintos proveedores, y el entrecruzamiento de los datos del teléfono con la información de la Encuesta de la contaminación del aire de la Comunidad Ciudad de Nueva York.

El resultado son “dos mapas diferentes” que representan la exposición a PM, uno que muestra la exposición que tendría una población estática en el hogar, y otro que muestra los niveles de exposición reales dada la dinámica de la movilidad urbana. Mediante este análisis, los investigadores creen haber demostrado una nueva forma para que líderes de la ciudad, los funcionarios de la salud y los planificadores urbanos puedan obtener datos sobre los niveles de contaminación y analizar sus opciones de política.

Fuente:

http://senseable.mit.edu/urban-exposures/

Ver Artículo publicado en Environmental Science & Technology

El MIT premia proyecto argentino de ahorro energético

confortEl prestigioso Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) organizó una competencia internacional denominada Climate Colab; cuyo objetivo es aprovechar la inteligencia colectiva de miles de personas de todo el mundo para hacer frente al cambio climático global.

Para lo cual el Centro de Inteligencia Colectiva del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), ha desarrollado una plataforma de crowdsourcing donde la gente trabaja con expertos y entre sí para crear, analizar y seleccionar las propuestas detalladas de qué hacer con el cambio climático.

Con el objetivo de dar una respuesta a la consigna de ¿Cómo puede la industria innovar para afrontar los retos de sostener un clima saludable y cumplir con las exigencias sociales de bienes y servicios?; un proyecto energético elaborado por ingenieros y estudiantes argentinos obtuvo el primer premio de la competencia.

Este proyecto premiado está orientado al ahorro de energía y a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero por el uso de los equipos de aire acondicionado residenciales, mediante la regulación de la industria a nivel mundial para que todo equipo nuevo de aire acondicionado trabaje a un mínimo de 25ºC (77ºF); lo cual requerirá de los gobiernos de todo el mundo para el establecimiento de un régimen regulatorio global para todos los fabricantes de aire acondicionado. Para los equipos que ya están en uso, se plantea la utilización de un controlador intermedio inteligente, dispositivo que permitirá que el aire acondicionado gaste menos y brinde más confort, según indicó un comunicado del ITBA.

El proyecto fue coordinado por el ingeniero Eduardo Fracassi, líder de la iniciativa de Sensibilización de Cambio Climático y coordinador del grupo del Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA), que integran un total de nueve estudiantes de esa institución.

La propuesta permitiría ahorrar 14,07% del consumo de energía por el uso de equipos de aire acondicionado residencial en todo el mundo, ó 1,68% del suministro mundial de energía; lo que representa un ahorro de 327 TWh / año equivalentes y unos 29500 millones de dólares ahorrados por año.

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Según los autores del trabajo, la humedad relativa es factor muy importante para el confort humano y en este sentido 25ºC (77ºF) es una temperatura que está dentro de la zona de confort por casi todos los valores de humedad relativa; además el ahorro de energía demuestra una gran sensibilidad al cambio de temperatura, ya que cambiar esta de 23 a 25°C, permite incrementar el ahorro de energía en un 350%.

De lograr implementarse la propuesta a nivel global, se estima que además de los ahorros indicados de energía y dinero, se reducirían las emisiones en 194 MtCO2e/año en todo el mundo.

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Como referencia de la magnitud que significan estos valores, en el estudio se indica que un ahorro de 194 MtCO2e es equivalente a las emisiones de gases de efecto invernadero de países como Vietnam, Emiratos Árabes Unidos, Argentina o Venezuela; un ahorro de 327 TWh es igual a la bioenergía generada en el mundo en 2011 o a la energía consumida por el Reino Unido o Italia por año y, 29500 millones de dólares es igual al PIB de países como Paraguay, Letonia, Camerún, Trinidad y Tobago o Bolivia.

Ver proyecto completo

Descargar video sobre la propuesta:

Fabrican robots en 3D con sus sistemas hidráulicos incorporados

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Las máquinas hidráulicas aprovechan las propiedades de un fluido para distribuir presión; se utilizan en una variedad de aplicaciones, tales como sistemas de frenado de vehículos, maquinaria de elevación pesada por citar algunas de esas aplicaciones, como es la robótica.

Y si nos referimos a sistemas hidráulicos aplicados a la robótica actual, sabemos de su importancia al ser un componente principal para generar, controlar y transmitir energía dentro de dispositivos complejos; a través de conductos presurizados, que generalmente son tratados como sistemas más o menos independientes del resto del equipo, que se caracterizan por un cierto grado de complejidad y tiempo necesario para su desarrollo, operación y mantenimiento de los robots.

En la búsqueda de superar esta limitación, un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) encabezado por Robert MacCurdy; han modificado una impresora 3D para que sea capaz de incorporar la hidráulica a cualquier diseño, posibilitando por primera vez realizar en un solo paso el diseño y la fabricación de máquinas hidráulicas; algo que “Hasta ahora, no había existido ninguna manera de incorporar unos robustos elementos de transmisión de fuerza de alto rendimiento, directamente en una pieza impresa en 3D”, aseguran los investigadores.

En la actualidad, las impresoras 3D más avanzadas pueden emplear varios materiales de distintas propiedades de forma simultánea durante la impresión. Esta característica de trabajar con distintos materiales, es la que idearon aprovechar los investigadores del MIT, tratando al líquido hidráulico como cualquier otro material de impresión.

Lo hacen intercambiando una reserva de tinta de impresora curable con otra reserva de líquido que no se solidifica con la aplicación de luz ultravioleta y por tanto retiene su forma líquida; permitiendo de esta forma, crear de manera inmediata objetos que contienen complejos circuitos llenos de líquidos.mit-researchers-hack-3d-printer-create-single-print-hydraulic-components-2

El equipo de investigación ya ha realizado distintas pruebas de impresión en una impresora de alta gama Stratasys Objet260 Connex; para varios dispositivos hidráulicos; por ejemplo, se imprimió una bomba de engranajes, un actuador de fuelle y un conjunto de pinzas de agarre accionadas por fluidos y hechas de una suave goma de silicona, capaz de recoger objetos delicados como unos huevos.

El trabajo realizado aumenta de forma significativa la capacidad de las técnicas de impresión 3D. “Este enfoque permite la fabricación automatizada de montajes robóticos complejos y funcionales de múltiples piezas que emplean la transmisión de fuerza hidráulica”, afirma MacCurdy.

Fuente:

http://www.3ders.org/articles/20151221-mit-researchers-hack-3d-printer-to-create-single-print-hydraulic-robots.html

http://arxiv.org/abs/1512.03744

http://www.stratasys.com/es/impresoras-3d/design-series/objet260-connex1

Material de última generación para almacenar el calor solar

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Asistimos a un gran desarrollo de materiales denominados de última generación, que abre un abanico impresionante de aplicaciones prácticas, a partir de una característica propia de estos materiales; que es la responder  de distintas formas a un estímulo, como puede ser una variación de temperatura, iluminación, electricidad, etc.

Uno de estos casos es el desarrollo de un nuevo material que puede almacenar la energía solar durante el día y liberarla posteriormente en forma de calor según sea necesario, descubierto por un equipo de investigadores del MIT, liderados por el profesor Jeffrey Grossman.

El material en cuestión es una película de un polímero transparente que se puede aplicar a muchas superficies diferentes, tales como el cristal de una ventana, parabrisas de un automóvil y hasta en la ropa.

Como sabemos, el sol es una fuente inagotable de energía pero solamente disponible durante el día; por lo que para poder cubrir las necesidades humanas, tiene que haber una forma eficiente de almacenar esa energía para su uso durante la noche y los días tormentosos. Hasta ahora la mayoría de los esfuerzos se han centrado en el almacenamiento y la recuperación de la energía solar en forma de electricidad; pero el nuevo hallazgo de los investigadores del MIT podría proporcionar un método altamente eficiente para almacenar la energía del sol, a través de una reacción química y liberarla posteriormente en forma de calor.

Precisamente la clave pasa por almacenar el calor solar en forma de un cambio químico en lugar de almacenar el propio calor que se disipará inevitablemente con el tiempo, por bueno que sea el aislamiento. Y esa clave parece ser una molécula que puede permanecer estable en cualquiera de dos configuraciones diferentes: cuando se expone a la luz solar, la energía de la luz agita las moléculas a su configuración “cargada”, y pueden permanecer así durante largos períodos. Después, cuando se activa por un estímulo, como ser una temperatura muy específica u otro tipo de estímulo, las moléculas recuperan su forma original, emitiendo calor en el proceso.

Estos materiales se han desarrollado con anterioridad, incluso en trabajos previos del profesor Grossman y su equipo; pero esos esfuerzos “tuvieron una utilidad limitada en aplicaciones en estado sólido”, porque fueron diseñados para ser utilizados en soluciones de líquidas por lo que no fueron capaces de hacer películas de estado sólido duradero, dice el postdoc David Zhitomirsky, integrante del equipo de investigación. El nuevo enfoque es el primero basado en un material en estado sólido, en este caso un polímero, y el primero basado en materiales de bajo costo y de tecnología de fabricación generalizada.

“Este trabajo presenta una buena posibilidad para una recolección de energía y almacenamiento simultáneo dentro de un mismo material”, dice Ted Sargent, profesor universitario en la Universidad de Toronto, que no participó en esta investigación.

La fabricación del nuevo material requiere sólo de un proceso de dos pasos muy simples, según los investigadores; capaz de hacer la película apropiada para almacenar una cantidad útil de calor, para lo cual comenzaron con la utilización de materiales denominados azobencenos; que cambian su configuración molecular en respuesta a la luz. Los azobencenos pueden entonces ser estimulados por un pequeño pulso de calor, para volver a su configuración original y liberar mucho más calor en el proceso. Los investigadores modificaron la química del material para mejorar su densidad de energía o sea la cantidad de energía que se puede almacenar para un peso dado; su capacidad para formar capas lisas y uniformes, y su capacidad de respuesta al impulso del calor de activación.

Finalmente el material obtenido, es una película muy transparente; que podría ser muy útil por ejemplo, para descongelar los parabrisas de los automóviles sin ningún tipo de obstrucción para la visión del conductor del vehículo. En este sentido, la automotriz alemana BMW, uno de los patrocinadores de esta investigación; es la principal interesada en la aplicación potencial de esta solución.

El equipo continúa trabajando en la mejora de las propiedades de la película, dice Grossman. El material cuenta actualmente con un tinte amarillento ligero, por lo que los investigadores están trabajando en la mejora de su transparencia.

El sistema tal como existe actualmente podría ser una ayuda significativa para los coches eléctricos, que dedican tanta energía para calefacción y deshielo; que sus autonomías pueden caer en un 30 por ciento en condiciones de frío. El nuevo polímero podría reducir significativamente esa pérdida, dice Grossman.

“El enfoque es innovador y distintivo”, dice Sargent, de la Universidad de Toronto. “La investigación es un avance importante hacia la aplicación práctica de los materiales de almacenamiento de energía / de liberación de calor de estado sólido, tanto desde el punto de vista científico y de la ingeniería.”

Fuente:

http://mitei.mit.edu/news/new-way-store-solar-heat

Cómo financiar la reducción de las emisiones contaminantes

Savings from healthier air can make up for some or all of the cost of carbon-reduction policies.

Source: newsoffice.mit.edu

Un estudio realizado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos; valorizó los efectos que podrían tener los cambios en las políticas climáticas sobre la economía energética, la contaminación del aire y el costo de los problemas de salud ocasionados.

La conclusión a la que han arribado, indica que los costos de conversión de las actuales tecnologías a tecnologías más limpias, podrían costearse con los ahorros en gastos en salud para el tratamiento de los pacientes con enfermedades originadas por la contaminación del aire.

La coautora del estudio, Tammy Thompson señala que tradicionalmente los análisis sobre rentabilidad económica de los proyectos para reducir las contaminaciones de dióxido de carbono (CO2); han omitido considerar el ahorro en gatos de salud al disponerse de aire no contaminado o más limpio al menos. No incorporar al análisis económico estos ahorros en gastos en salud, hace que no sean consideradas atractivas las inversiones en tecnologías más limpias.

Fuente:

http://newsoffice.mit.edu/2014/cutting-carbon-health-care-savings-0824

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