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Fabricación robótica: difusores de sonido de madera sólida para aumentar el rendimiento acústico

difusores de sonido

11 de Junio, 2020

El Dr. Brady Peters y su equipo en la Universidad de Toronto están trabajando en un proyecto sobre el potencial acústico de muros y techos de madera sólida, que realizan con patrones geométricos tallados. Esto, además de sus cualidades estéticas, aumenta el rendimiento acústico de una sala gracias a una mejor dispersión del sonido.

Cualquier discusión sobre el control del sonido en el contexto de la madera sólida ha tendido a concentrarse en los problemas de ruido: cómo de bien o mal funcionan estos productos y sistemas en la reducción de la transmisión del sonido. Podría decirse que se ha prestado mucha menos atención a la cuestión de la acústica y las oportunidades escultóricas para el control arquitectónico de la difusión del sonido que se pueden lograr con la madera sólida mediante el uso de diseño paramétrico y fabricación robótica.

Un trabajo reciente sobre el potencial acústico de la sala de madera contralaminada, realizado por el Dr. Brady Peters y su equipo en la Facultad John H. Daniels de Arquitectura, Paisaje y Diseño en la Universidad de Toronto, sugiere posibilidades emocionantes de “la dispersión del sonido”.

El desarrollo exitoso de esta investigación podría ser un cambio de juego para aquellos involucrados en el diseño interior de teatros, salas de recitales y conciertos, así como auditorios a gran escala que deseen aprovechar los muchos beneficios ambientales y de construcción ofrecidos por productos de madera de ingeniería.

El ascenso de los robots: la fabricación digital y la industria de la construcción

Paneles difusores del sonido / Escuela técnica superior de ingeniería

Los arquitectos están interesados en ver cómo se construyen sus diseños, y la adopción de nuevas tecnologías de diseño digital puede brindar las herramientas para que esto suceda más fácilmente. La fabricación digital permite enviar información directamente desde el software de diseño a una máquina de fabricación. Este enfoque de “archivo a fábrica” (file-to-factory) tiene el potencial de revolucionar la industria de la construcción, una industria en la que la productividad en realidad está disminuyendo y la adopción de nuevas tecnologías ha sido lenta (ver nota 4).

Las impresoras 3D y las máquinas CNC son ejemplos de máquinas de fabricación digital que ya han revolucionado el proceso de diseño del arquitecto; sin embargo, son los robots los que aún pueden revolucionar el proceso de la construcción. En la última década, los investigadores de arquitectura han comenzado a experimentar con el uso de robots industriales para ampliar el papel de la fabricación digital en el diseño y el proceso de construcción.

Como la arquitectura es un proceso de diseño que se extiende desde la ideación hasta la realización, la introducción de la fabricación robótica requiere nuevas innovaciones y un replanteamiento del proceso de diseño. En la industria de la construcción, la innovación en herramientas de diseño se ha visto obstaculizada por una tendencia a digitalizar procesos ya existentes en lugar de aprovechar los potenciales inherentes de la tecnología computacional.

Laboratorio de Prototipos Robóticos

El robot Kuka KR150 en acción fresando un difusor acústico de madera sólida / Brady Peters

En la Facultad John H. Daniels de Arquitectura de la Universidad de Toronto, han creado un Laboratorio de Prototipos Robóticos. Uno de sus objetivos más amplios es la investigación de los potenciales de la fabricación robótica para el diseño arquitectónico y los procesos de construcción. El laboratorio apoya la investigación del Dr. Brady Peters, y está financiado por la Fundación Canadiense para la Innovación (CFI) y el programa Discovery del Consejo Nacional de Investigación de Ciencia e Ingeniería (NSERC).

El laboratorio tiene un robot Kuka KR150 R2700 de eje lineal KL4000, un PushCorp STC 1515 refrigerado por un servomotor de 10hp, un eje lineal de 10 con capacidad de cambio automático de herramientas, calibración automática del láser para el fresado, una herramienta de autocambio Schunk (ATC), un sistema efector final (ATC), un bastidor de tres compartimentos para efectores finales con capacidad de cambio automático de herramienta, una pinza neumática Schunk PHL, un aspirador Schmalz FX-SW, y estamos desarrollando varios efectores finales personalizados para proyectos como una mesa de sierra neumática personalizada. El laboratorio tiene un espacio de 8.8m por 9.8m con una altura de techo aproximada de ocho metros.

La investigación actual del laboratorio sobre los potenciales acústicos de los paneles conformados por CLT está respaldada por donaciones de material del fabricante de madera sólida de Ontario Element5.

Los potenciales acústicos de la sala de madera sólida

Sala de audiciones realizada con difusores de sonido madera / Madera Sostenible

Los paneles de madera sólida se producen en condiciones controladas de fábrica y, cuando se instalan, a menudo quedan expuestos para mostrar la belleza natural de la madera. Esto abre el potencial para que se realicen tratamientos de superficie en la fábrica que impactarán el rendimiento acústico. Si bien se han realizado algunas investigaciones sobre las propiedades acústicas de la madera sólida, gran parte de esto se centra en la acústica del edificio y la transmisión de sonido (ver nota 5).

El proyecto en el que están trabajando actualmente estudia los potenciales de muros y techos de madera sólida para ser tallados con patrones geométricos que no solo se suman a las cualidades estéticas del espacio, y expresan las cualidades materiales de la madera, sino que también se suman al rendimiento de la sala acústica a través de la mejora de la dispersión del sonido.

Se ha demostrado que las superficies de dispersión de sonido benefician los espacios de actuación, como las salas de conciertos, pero también los tipos más comunes de espacios, como las salas de reuniones. Si bien se reconoce que la absorción del sonido sigue siendo un componente necesario para cualquier solución acústica de la sala, la dispersión del sonido puede mejorar la calidad acústica al reducir los ecos distintos, mantener la energía del sonido y hacer que los absorbedores acústicos funcionen de manera más eficiente.

En los últimos experimentos del proyecto, se desarrollaron cuatro tipos diferentes de geometrías de superficie usando modelado paramétrico. Fueron simulados usando varios métodos computacionales y prototipados a 1:1 con el robot. Las investigaciones no solo estudian las mejoras en el rendimiento, sino también las dimensiones estéticas y constructivas de las geometrías.


Escrito originalmente para Ergodomus
Fotografía principal cortesía de Brady Peters

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