Hernandez Romero Yissel

Red Mexicana de Repositorios Institucionales

Definiciones, métodos y técnicas de la biónica, y principios configurativos de los sistemas naturales

Repositorio Institucional de la Universidad Autónoma del Estado de México

DISEÑO Y BIÓNICA  Unidad de Competencia I  Definiciones, métodos y técnicas de la biónica, Y principios configurativos de los sistemas naturales Licenciatura en Diseño Industrial Centro Universitario UAEM Zumpango  Material elaborado por:  MDI Yissel Hernández Romero BIONICA Marco   Conceptual Problemas de diseño Traslado emocional de la forma  Utilización de los principios funcionales  Generar conceptos  Desarrollar productos Formas orgánicas  retomadas de la naturaleza Composición de estructuras Marco   Conceptual Aplicaciones en el diseño http://lh4.ggpht.com/abramsv/SHxjlNbrlCI/AAAAAAAAVhA/odGkyqpAyWQ/s640/2347811024_aa24552048_b.jpg Síntesis Diseño y Biónica INVESTIGACIÓN  Preguntas/Observación Hipótesis Pruebas/Experimentación Publicaciones Aplicación PROCESO DE DISEÑO Marco   Conceptual FUENTE: http://elise.de/en/ Proceso de diseño  Ejemplo de desarrollo de un producto Forma y función Paralelismo:  Soluciones semejantes en organismos con   parentesco estrecho Aletas nadadores rápidos (atún y caballa) Nadadores lentos (carpa china)       Convergencia:  Solución similar en organismos sin parentesco Aletas caudales en delfines y peces Radiografía de una aleta de trucha Modelo de quilla flexible para la propulsión de un barco  (Ingo Rechenberc y  Werner Voss, 1982) Prototipo de un  Monopalma 87 Traslado de principios biónicos a objetos Forma y función Los peces rápidos (Caballa loo)  Presentan perfiles biconvexos  característicos de una Buena penetración en el agua.    La misma forma puede ser  aplicada a otro Fluido como el aire. Aérotorpille, 1911    Pez piloto mecánico para  guiar barcos (1905) Traslado de principios biónicos a objetos Fuente: (Coneau & Kresling, 1994) Forma y función Avión clásico con fuselaje  cilíndrico     Maqueta de silicona de un delfín  Para estudios hidrodinámicos.     Proyecto de avión con perfil  Laminar inspirado en el delfín. (Instituto de Berlin, 1966-1969)   Fuente: (Coneau & Kresling, 1994) Forma y función El suizo Georges de Mestral patentó en 1951 la cinta Velcro inspirada en el sistema de enganchado de la bardana. Fuente: https://izmomadetogather.files.wordpress.com/2013/05/fiore_di_bardana_velcro.gif Forma y función NIVELES DE RELACIÓN CON  LA NATURALEZA  1. Inconsciencia 2. Inspiración 3.  Transposición 4. Imitación Relación con la naturaleza Relación con la naturaleza Arte figurativo                                                           Arte Abstracto Relación con la naturaleza 1. Inconsciencia   Realizaciones por métodos de diseño  convencionales que llegan, sin saberlo,  a soluciones que se encuentran en la  naturaleza.  Reticula Buckmister Fuller Relación con la naturaleza Inspiración  Concepción parcial de la globalidad del sujeto natural referente  que podría llevar al no respeto, o incluso a la contradicción de los principios básicos.  Sistema Biológico=interrelación entre el todo y las partes  Se basa en formas biológicas u orgánicas sin atender a las causas  funcionales.  Fuente: http://images.adin-antique-jewelry.com/02/135/h/02135-1009.p00_april-diamonds-rose-cut-france-fauna-multiple-stones-from-only-one-sort-used-condition-excellent-fauna-insect-gold-yellow-fauna-insect-dragonfly-00.jpg Relación con la naturaleza Transposición  Utilización de los principios básicos observados en el  sistema natural  que se aplican sobre el objeto artificial  y que por lo general definen  en resultado. CONCEPTOS DE BIONICA  “Ciencia de los sistemas, cuyo funcionamiento se basa en los sistemas Naturales, o que presentan características de los sistemas naturales”  (Steele, 1960)  “Utilización de prototipos biológicos en el diseño de sistemas sintéticos creados por el hombre”  “Estudiar los principios fundamentales en la naturaleza y llegar a la  aplicación de principios y procesos a las necesidades humanas” Relación con la naturaleza Recomendación:  Centro de Investigaciones de Estructuras  Naturales del Instituto Europeo de Diseño de Milán  Palacio de Cristal Relación con la naturaleza Imitación  Transposición de todos los aspectos más importantes de un sujeto  natural, por ejemplo, la función, estructura y forma, al sujeto  artificial. Relación con la naturaleza Relación con la naturaleza Principio de sincronización en el vuelo de las aves  Sistema anti-choque en automóviles Relación con la naturaleza PROBLEMA HUMANO NUEVO PRODUCTO/ SISTEMA PROCESO  BIOLÓGICO    PROBLEMA HUMANO PROCESO  BIOLÓGICO    Diseño y Biónica Conceptualización y categorización Biónica como técnica creativa Principios configurativos Desarrollo de proyectos Inspiración Transposición Imitación Nivel de Relación con la naturaleza Diseño y Biónica 1. ANÁLIZAR Examinar detalladamente una cosa, separando o considerando por separado sus partes, para conocer sus características o cualidades, o su estado, y extraer conclusiones. Diseño y Biónica Anclaje Reformulación Caracterización Partes Propiedades Cualidades Rasgos Características Contextualización Asociación Semejanza Evoca Recuerda Titulo claro Otras palabras que expresen lo mismo Diseño y Biónica DESCRIPCIÓN Textura Dureza Rugosidad Liso Suave Aterciopelado Color Contraste Variaciones de tonalidad Combinación Color dominante Cálidos/Fríos Formas Organización  -Intersección -Sobreposición -Disposición concentrica -Repetición -Radial -Rotación -Gradación -Ampliación -Disminución  Simple Múltiple Compuesta Módulos Olor Sabor Sonido Categorías  en la descripción 1. SELECCIÓN DEL ENTE NATURAL A ANALIZAR  DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN FUNCIONAL DEL REFERENTE  NATURAL  1.1 Identificación de subsistemas Subsistema de reproducción Subsistema de alimentación Subsistema de transporte ¿Qué? ¿Cómo? ¿Por qué? Análisis biónico Ejemplo tomado de http://cocodriloupn.blogspot.mx/2011/04/3-descripcion-geometrica-y-morfologica.html 3. DESCRIPCIÓN GEOMÉTRICA Y  MORFOLÓGICA DEL REFERENTE  NATURAL  3.1 Dimensionar 3.2 Identificar proporciones 3.3 Identificar razones numéricas Análisis biónico SECUENCIA FIBONACCI  0, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21…. Análisis biónico PROPORCIÓN AÚREA 1.6180339887 Número de Oro Análisis biónico Análisis biónico Fuente: https://disegnobasico.files.wordpress.com/2010/07/023_sintagmas_de_la_naturaleza.jpg https://arquestetica.files.wordpress.com/2009/12/sintagmas-de-la-naturaleza.jpg Sintagmas en la naturaleza Ángulos y movimientos Análisis biónico 4. PROPUESTA  DE SINTETIZACIÓN Análisis biónico Fuentes  Benyus, J. (2002). Biomimicry. New York: Harper Perennial.  Coneau, Y., & Kresling, B. (1994). Biónica y diseño: testimonios de la evolución de esta aproximación. Elisava(10), 1-89.  Songel, G. (s.f.). Naturaleza, diseño e innovación: propuesta metodológica. Elisava.  Vanden, F. (2000). El diseño de la naturaleza o la naturaleza del diseño. Ciudad de México: UAM-A. 

  CENTRO UNIVERSITARIO UAEM ZUMPANGO LICENCIATURA EN DISEÑO INDUSTRIAL  UNIDAD DE APRENDIZAJE DISEÑO Y BIONICA  Guión para la Unidad  de Competencia I “Definiciones, métodos y técnicas de la biónica, y principios  configurativos de los sistemas naturales”  Material elaborado por: MDI Yissel Hernández Romero   Septiembre 2015  El material didáctico que se presenta corresponde a la Unidad de Competencia 1 de la Unidad de Aprendizaje (UA) Diseño y Biónica, que se imparte dentro del programa de estudios de la Licenciatura en Diseño Industrial. Esta UA de carácter obligatorio, se ubica en el núcleo Sustantivo, en el área de diseño, así como en la competencia de desarrollo de proyectos y la subcompetencia proyectual, con un total de 4 créditos y 4 horas prácticas. Diseño y Biónica tiene como UA antecedente a Conceptuación del Diseño. Un alumno egresado de la carrera de diseño industrial debe poseer los conocimientos, habilidades y aptitudes teórico-prácticos suficientes para la configuración y materialización de nuevos objetos manufacturados que permitan un enriquecimiento de la cultura material de las sociedades en las cuales convive. El perfil de egreso resalta las características de un profesional crítico y comprometido con el desarrollo sustentable, evaluando siempre los aspectos ergonómicos, tecnológicos, productivos y estéticos de los nuevos objetos que proponga, de tal forma que el resultado ofrezca un enriquecimiento de alto aporte humanístico a la sociedad.  La conceptualización de productos que satisfagan las necesidades de una población particular requiere de habilidades para identificar situaciones problemáticas y buscar soluciones a las mismas. Para perfeccionar dichas habilidades, el plan de estudios contempla el desarrollo de proyectos vinculados al conocimiento del espacio y tiempo, para planificar, estructurar y desarrollar proyectos de diseño sobre la base de métodos, metodologías, técnicas y procedimientos para la configuración de los objetos.  El propósito general de la UA de Diseño y Biónica consiste en estudiar la anatomía y fisiología de los seres vivos y abstraer sus principios y características para aplicarlos en el diseño de objetos.  Las competencias genéricas consisten en:  -Planificar, estructurar y desarrollar proyectos de diseño sobre la base de métodos, metodologías, técnicas y procedimientos para la configuración de objetos. -Elaborar y aplicar métodos, técnicas y procedimientos para la configuración de objetos. -Evaluar los principios anatómicos y fisiológicos de los seres vivos para aplicarlos en la configuración de objetos y artefactos que contribuyan al enriquecimiento de la cultura material.  La estructura de la UA consiste de seis unidades de competencia:  1. Definiciones, métodos y técnicas de la biónica, y principios configurativos de los sistemas naturales. 2. La técnica de la inspiración para conceptualizar productos de diseño. 3. El método de la transposición para conceptualizar productos para protección. 4. El método de la transposición para conceptualizar productos para el desplazamiento. 5. El método de imitación para conceptualizar productos de agarre y sujeción. 6. El método de imitación para conceptualizar productos para el almacenamiento y transportación.  El presente material didáctico se enfoca en cubrir los contenidos de la primera unidad de competencia. Las primeras diapositivas son un acercamiento conceptual a la biónica y su relación con el proceso de diseño, presentándose ejemplos que facilitan la comprensión de dicha relación, haciendo énfasis en la importancia de la investigación, análisis y abstracción de información. La segunda parte muestra algunas técnicas que pueden aplicarse para el desarrollo de proyectos en las unidades subsecuentes.  Se recomienda el uso del material en dos sesiones de cuatro horas cada una, en la primera se sugiere que el alumno investigue más ejemplos de aplicación de la biónica en el diseño industrial, identificando el nivel de intervención. Para la segunda parte, se sugiere analizar un organismo natural aplicando las técnicas propuestas.  Portada Diapositiva 1  Marco conceptual Diapositiva 2 -Problemas de diseño y la búsqueda de soluciones naturales/ Soluciones naturales y su posible aplicación en el desarrollo de productos. Aplicaciones en el diseño Diapositiva 3 -Diferentes niveles de aplicación de biónica en la conceptualización de soluciones. Desde la configuración formal hasta los elementos estructurales. Proceso de diseño Diapositiva 4 -Se retoman las diferentes etapas del proceso de diseño para indicar en que fase interviene el análisis biónico. Se enfatiza la importancia de una investigación desarrollada con profundidad para identificar los modelos funcionales de los organismos.      Proceso de Diseño. Ejemplo de desarrollo de un producto Diapositiva 5  Ejemplo retomado de la empresa ELISE http://elise.de/en/. Se anexa la explicación de la misma página para ampliar la explicación de cada una de las fases.  Specifications. At the beginning of the project, we determine the specifications in cooperation with the client by setting the basic parameters for the development of the new concepts. Generally the available space, the material, load cases and the manufacturing process need to be defined in order to start the target-oriented development process. Also, the coordinated objectives for your product such as weight reduction, performance improvement, functional integration or the minimisation of costs are determined. -Definition of the basic parameters -Command variables and manufacturing restrictions Analysis. In a close study of the component to be optimized, FE calculations are performed while taking into consideration all relevant load cases. These on the one hand serve as reference for the newly developed concepts and on the other hand allow the analysis and deeper understanding of the mechanical behaviour of the components. Within the framework of the component analysis, first results of the topology optimization can give additional clues on sensible load paths, providing guidance in the following screening process. -Analysis of the reference component -Topology optimization of the design space of the reference component to identify optimal load paths -Interpretation of the optimal load paths and transfer into structural and active principles  Screening. After the component analysis, biological archetypes and principles that possess of suitable lightweight structures are sought. Here we can resort to a lightweight structure database with more than 120.000 plankton organism and prepared mechanical active principles. By using this immense storage of innovative lightweight structures, you can benefit from principles that have been optimized by nature over many million years.  -Screening in a structure database with more than 120.000 biological structures -Close cooperation with the Friedrich Hustedt Diatom Study Centre -Prepared mechanical active principles and lightweight constructions from nature  Concept Development. The determined active principles and constructions from nature during screening are merged into one or several overall concepts. A targeted analysis of these concepts taking into consideration the set specifications allow a dimensioning and rating of the applied lightweight principles as well as their mode of action in your component. Thus, innovative concepts are developed that stand out from your competition. The concepts can be visualised in the form of drawings, CAD models or rapid prototyping models. First FE calculations enable statements on the performance and also offer a comparison to your reference component.  -Innovation lab -Transfer of biological structure concepts for the component suitable for production  Forma y función Diapositiva 6-10 Se explica la relación de forma y función en los organismo naturales, ejemplificando soluciones similares en especies semejantes y distintas.  Se muestran algunos ejemplos del “traslado” de soluciones naturales a productos. Enfatizando que la relación funcional es idéntica, por lo que es conveniente analizar conceptos como la escala (Vanden, 2000). Niveles de relación con la naturaleza Diapositiva 11-20 Se establecen los niveles en el traslado de las soluciones naturales, lo cual determina la profundidad de la investigación requerida.  Con ejemplos basados en el arte abstracto y figurativo se presentan perspectivas diferentes de representar la realidad,  en una, copiando exactamente lo que se observa y en otra “abstrayendo” las características esenciales. Cuatro niveles de relación: -Inconsciencia -Inspiración -Transposición -Imitación Cada uno de los niveles se explica con ejemplos aplicados al diseño para facilitar su comprensión.   En su propuesta metodológica para incorporar a la naturaleza al proceso de innovación, Gabriel Songel propone tres aproximaciones a los sistemas naturales: inspiración, transposición e imitación. Al nivel de inspiración pertenecerían todas aquellas obras que gratuitamente se han basado en formas biológicas u orgánicas sin atender a las causas funcionales a que responden esas formas; la transposición hace referencia a la aplicación de los principios básicos observados en el sistema natural sobre el objeto artificial y que por lo general definen el resultado. Finalmente, la imitación se refiere a la transposición de todos los aspectos importantes de un sujeto natural; por ejemplo: función, estructura y forma, al sujeto artificial. Ahora bien, Songel también identifica dos tipos de proyectos, aquellos que parten de un problema proyectual definido y buscan soluciones en los sistemas naturales (up-bottom) y los que parten del análisis de un sistema natural e identifican oportunidades de aplicación en el diseño (bottom-up).  Problemas de Diseño y Biónica Diapositiva 21-25  Tipos de escenarios para resolver problemas de diseño, y proceso a desarrollar en las unidades de competencia subsecuentes. En las diapositivas se explican algunas técnicas para desarrollar capacidad analítica a través de la descripción de los organismos naturales, proveyendo de categorías a considerar durante la misma.  Análisis biónico Diapositiva 26-32  Ejemplo del análisis biónico de cocodrilo. Ejemplo tomado de http://cocodriloupn.blogspot.mx/2011/04/3-descripcion-geometrica-y-morfologica.html Fuentes consultadas para la elaboración de este material Diapositiva 33  Benyus, J. (2002). Biomimicry. New York: Harper Perennial. Coneau, Y., & Kresling, B. (1994). Biónica y diseño: testimonios de la evolución de esta aproximación. Elisava(10), 1-89. Songel, G. (s.f.). Naturaleza, diseño e innovación: propuesta metodológica. Elisava. Vanden, F. (2000). El diseño de la naturaleza o la naturaleza del diseño. Ciudad de México: UAM-A.  

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