Actividades, experimentos y desarrollos tecnológicos en pos de adquirir el conocimiento para lanzar una sonda al espacio y que esta regrese en perfectas condiciones.
Nuestro alumno de 4º, Mario Díaz Andrada, va a desarrollar un proyecto consistente en fabricar un avión de radiocontrol eléctrico usando en gran medida materiales reciclados, con el fin de abaratar costes y contribuir con el desarrollo sostenible. Este chico, de tan solo 16 años, ha vivido siempre rodeado de aviones. Sus abuelos, aficionados al aeromodelismo y fabricantes de ultraligeros y avionetas artesanales le han ido inculcando la pasión por este tipo de aparatos. Ya con 12 años era capaz de pilotar pequeños aviones. Y desde temprana edad ha dedicado gran parte de sus ahorros a comprar aviones RC de segunda mano, la mayor parte de ellos averiados, para darles vida nuevamente.
Mario pilotando un Titán Tornado a los 12 años de edad.
Este tipo de "juguetes" son bastante caros, y no es fácil adquirir un buen ejemplar a un precio modesto. Es por ello por lo que este curso se ha decidido a acabar de construir por sí mismo un avión RC con materiales reciclados obtenidos en escombros de obras, piezas de desguace, y algún que otro material comprado en Aliexpress o adquirido de segunda mano (motores, controlador y estación de control,...), un proyecto que tenía en mente desde hace mucho tiempo y que lleva intentándolo con más o menos éxito durante unos cuantos años. No es una tarea fácil, ya que son muchos los problemas a los que se enfrenta (peso, calibrado, potencia del motor, alimentación,...).
Hoy, varios profesores del Norba, hemos tenido la oportunidad de acercarnos hasta el aeródromo de la Cervera, para observar cómo Mario y otros miembros del club de aeromodelismo de Cáceres (RCCACERES) disfrutaban de su afición favorita.
Mario nos enseñó una de sus últimas adquisiciones, un Cessna Cardinal, el cual estaba bastante deteriorado inicialmente. Después de pasar por sus manos, quedó un avión impecable. Vimos como realizaba la puesta a punto antes del despegue, preparando el combustible, calentando motores y comprobando que todo funcionaba correctamente. A continuación, lo dirigió con el mando hacia la pista y lo hizo volar. Fueron momentos muy emotivos. El avión estuvo dando vueltas durante un tiempo, realizando pequeñas acrobacias, acercándose y alejándose continuamente de nosotros, hasta que finalmente volvió a tomar tierra.
Presentando al blog de NorbaSky su aeromodelo Cessna Cardinal
Comprobando todos los sistemas y calentando motores antes del despegue.
Ultimando detalles previos al despegue del Cessna Cardinal.
Despegue del Cessna Cardinal pilotado por Mario
Aterrizaje del Cesna Cardinal pilotado por Mario.
También nos ha enseñado uno de los últimos aviones fabricados por su abuelo, un fantástico Storm Century XL realizado artesanalmente, el cual iba a ser entregado de forma inminente a su propietario. Nos ha sorprendido con qué soltura nos explicaba todo el proceso de creación del mismo, nos enseñaba su motor, las características del aparato, detalles del cuadro de control y un sinfín de datos técnicos que ya quisiéramos la mayoría de nosotros dominar como él. Después de mostrarnos este aparato tuvimos la suerte de ver como su abuelo y el dueño montaban en él para hacerlo volar y probarlo.
Mario Díaz Andrada, junto a alguno de sus profesores y otras personas cercanas (foto 1).
Mario Díaz Andrada, junto a alguno de sus profesores y otras personas cercanas (foto 2).
Vuelo de prueba del Storm Century XL.
En el taller donde su abuelo construye los aviones, Mario estaba montando su Piper J3 Cub con materiales reciclados. Pese al avanzado estado del proyecto, aún quedan por afinar un montón de detalles para conseguir que su aparato funcione a pleno rendimiento y sin ningún tipo de problemas. Hemos de tener en cuenta que los modelos comerciales suelen producirse en serie a partir de plantillas ya probadas, pero el avión de Mario es 100% artesanal, y pese a que ha utilizado como base ciertas plantillas obtenidas de Internet, ha tenido que modificarlas y adaptarlas, pues no estaban pensadas para ser usadas con los materiales empleados en este proyecto.
Detalle de la estructura del ala del Piper J3 Cub.
Mario acoplando el ala del Piper J3 Cub.
Revisando el correcto acoplamiento de ambas alas.
Habitáculo para batería y circuitería de control del aparato.
Timones de dirección y profundidad con detalle del servo de control de dirección.
Parte baja del Piper J3 Cub, con detalle de las estructuras de refuerzo de las alas.
Detalle del tren de aterrizaje.
Estamos preparando una entrada del blog donde os contaremos todos los detalles de este fantástico proyecto. Ya queda menos para acabarlo y verlo volar.
Finalmente acabamos la jornada viendo volar distintos aparatos de los cientos de aficionados al aeromodelismo que allí nos encontramos. Había de todo: cazas de combate, aviones a reacción, avionetas con hélice, planeadores,... cada uno con sus peculiaridades. Es sorprendente lo que se puede hacer con un avión de este tipo, y las velocidades de vértigo que pueden alcanzar. Mario nos contó que este tipo de vuelos en este aeródromo están limitados a los 200km/h, pero como nadie pone el radar, algunos superan holgadamente los 300km/h. Ahí van unas instantáneas del momento.
Algunos aeromodelos listos para despegar.
Juguetes a reacción despegando y aterrizando.
Mario posando junto a algunos aeromodelos.
Acabando la visita al aeródromo.
Nos llamó la atención de forma especial las acrobacias realizadas por Álvaro Rodríguez Encinar, un amigo de Mario, con su sorprendente Slick 580. De haber sabido todo lo que iba a enseñarnos con su avión, hubiéramos grabado el vuelo desde el principio, pero nos dimos cuenta tarde, por lo que solo os podemos mostrar un pequeño fragmento de su actuación. Juzgad por vosotros mismos:
Álvaro revisando el estado de su Slick 580 (imagen 1).
Álvaro revisando el estado de su Slick 580 (imagen 2).
Álvaro Rodríguez Encinar posando con su Slick 580.
Esperamos que pronto el avión de Mario pueda realizar acrobacias similares a las realizadas por Álvaro. De hecho, nuestro aparato será mucho mas ligero y liviano, lo que en teoría le permitirá realizar piruetas mucho más complejas. No obstante, aquí entra en juego de la pericia del piloto. Sabemos que Mario puede conseguirlo.
En esta entrada vamos a describir el proceso de creación de un chasis básico para un vehículo de tres ruedas controlado por Arduino. Para ello utilizaremos el programa online Tinterkad, el cual es gratuito, muy sencillo y dispone de una amplia biblioteca de componentes que nos serán muy útiles a la hora de realizar el diseño.
Chasis para uno de nuestros NorbaLanders listo para imprimir en 3D
Los primeros pasos en nuestro diseño consistirán en dar una forma básica a la estructura. Debemos tener en cuenta que si queremos realizar una impresión 3D del diseño que realicemos, esta no deberá superar los 20x20x20cm aproximadamente (según el modelo de impresora 3D que dispongamos). Además, si queremos crear una superficie de adherencia extra, deberemos incluir esta estructura dentro de las dimensiones antes citadas.
En nuestro diseño jugaremos con un cilindro, un cubo y un medio cilindro para crear la forma primigénia del chasis. Estos elementos pueden ser desplazados, redimensionados y rotados fácilmente usando las herramientas de Tinkercad.
Figuras básicas.
Proceso de rotación.
Rotación, escalado y reubicación.
Estructura más compleja a partir de figuras básicas.
Una vez posicionados correctamente estos tres elementos, formando visualmente un único bloque, prodeceremos a fusionarlos mediante la herramienta correspondiente. El resultado será un nuevo bloque mayor, el cual podrá nuevamente ser redimensionado o rotado de forma individual, tal y como se muestra en las imágenes que siguen. Posteriormente a este bloque se le podrán añadir o eliminar zonas para ir tomando la forma que deseemos.
Estructura pimigénia para el chasis.
Retoques de tamaño y forma.
Rotando un motor para su procesado.
Dos motores superpuestos.
Una de las primeras zonas a eliminar serán los huecos para los motores. Para ello, primero tomaremos un motor de la librería de componentes y lo engordaremos mínimamente (nos hemos dado cuenta que aunque en el modelo virtual los huecos se crean de forma exacta y precisa, en el modelo impreso real pueden darse diferencias de hasta 0,5mm) para evitar que en el proceso de impresión se genere una estructura ligeramente más gruesa en cuyos huecos no quepan exactamente los motores. Para "engordar" el motor, fusionaremos 4 motores idénticos separándolos 0,5mm unos de otros (un par de motores separados horizontalmente y otro segundo par idéntico separado verticalmente del primer par). Este nuevo motor "engordado" será perfecto para crear los huecos que necesitamos en el chasis.
Engrosamiento de 0,5mm para el motor.
Reubicando motor para su procesamiento.
Ubicación definitiva de motores en el chasis.
Creando hueco para los motores.
Para conseguir crear el hueco del motor en el chasis del vehículo, debemos aplicar el atributo "hueco" al motor engordado, el cual cambia visualmente a un color negro, y posteriormente "fusionar" el hueco (motor negro) con el chasis. Este proceso se detalla visualmente en las imágenes anteriores, y su resultado se muestra a continuación:
Chasis con huecos para motores.
Chasis con placa Arduino UNO.
Creando hueco para placa Arduino UNO.
Chasis con protoboard.
De la misma forma que hemos hecho con los motores, ahora toca crear un hueco para el controlador Arduino UNO y para la pequeña protoboard de conexionado. Estos elementos también se encuentran disponibles en las librerías de Tinkercad.
Creando hueco para protoboard.
El chasis va tomando forma.
Preparando hueco para eje motriz.
Ubicando hueco para eje motriz.
Podemos comprobar que el hueco creado para los motores en el chasis es perfecto. Sin embargo, parte del eje que sostendrá más adelante las ruedas queda incrustado en el chasis sin ningún tipo de holgura. Esto impedirá su giro. Para solucionar el problema, crearemos un cilindro con un diámetro ligeramente superior al del eje de rueda-motor, le aplicaremos el atributo de hueco, y crearemos un nuevo orificio en el chasis. El resultado puede verse a continuación:
Vista superior de chasis con eje motriz.
Detalle de hueco de eje motriz.
Estructuras para soportes: bridas o tornillos.
Huecos para soportes: bridas o tornillos.
Usando también cilindros estrechos, crearemos orificios transversales en el chasis que posteriormente nos permitirán sujetar el controlador Arduino o la protoboard bien con tornillos, bien con bridas o bien algún otro tipo de soporte. En el caso de que no utilicemos ninguno de estos medios de sujección, no pasará nada, ya que los orificios permanecerán ocultos.
Creando estructura para eje y rueda no motriz.
Centrando eje y rueda no motriz.
Preparando hueco eje-rueda no motriz.
Ubicando hueco eje-rueda no motriz.
El vehículo que estamos diseñando dispondrá de dos ruedas motrices conectadas a dos motores y una tercera rueda no motriz situada en la parte delantera e inferior del mismo. Debemos crear un hueco para ella y otro para su eje. Por tanto, con un par de cilindros crearemos una estructura eje-rueda que usaremos como agujero. Existe una "herramienta de alineación" que nos permitirá centrar perfectamente el eje con la rueda, y posteriormente el conjunto con el chasis de nuestro "cochecito". Para usar esta herramienta debemos seleccionar dos piezas, pulsar el "botón de alineación" y luego marcar el tipo de alineación que deseamos mediante los puntitos negros que han surgido alrededor de nuestras piezas, tal y como se muestra en las imágenes superiores.
Ajustando la altura de eje-rueda no motriz.
Creando hueco de eje-rueda no motriz.
Detalle de hueco para rueda no motriz.
Preparando estructura para guía de bridas.
Nótese que el hueco de la rueda no motriz no debe aparecer por encima del chasis, ya que chocaría con la protoboard. Por eso lo hemos desplazado hacia abajo lo suficiente para que esto no ocurra.
Detalle de posición de guía de bridas.
Detalle de ubicación de cuatro guías para bridas.
Detalle guías para bridas de sujeción de motores I.
Detalle guías para bridas de sujeción II.
Aunque los motores adaptarán perfectamente en el chasis, no hemos diseñado ningún sistema para que se sujeten y no se caigan. Así que se nos ha ocurrido crear unos huecos adicionares por donde introducir unas bridas que permitan agarrarlos sin ocasionar molestias y quedando visualmente ocultas. Estos huecos los hemos generado a partir de cubos modificados a modo de pequeños railes.
Detalle guías para bridas de sujeción III.
Creando alerones estéticos.
Pruebas con la ubicación de la pila de 9V.
Creando hueco del tamaño de la pila de 9V.
Por dar un toque estético adicionar, se nos ha ocurrido incluir un par de pequeños alerones a partir de una cuña modificada. Usando las herramienta de rotación y alineación las hemos ubicado en el lugar preciso. Finalmente las hemos fusionado con el resto del chasis. También hemos creado un hueco delantero para introducir una pila de 9V. Podríamos haber metido la pila directamente, pero en la librería de Tinkercad ésta no es maciza, con lo que deja "cosas raras" si haces un hueco con ella. Por eso la hemos medido y hemos creado una forma similar y maciza para crear el hueco correspondiente.
Ubicando hueco para la pila de 9V.
Añadiendo detalles de logo: Norba Lander.
Finalmente hemos añadido unas letras al chasis: Norba Lander. Le da un toque personal y propio al proyecto. A continuación mostramos el chasis con todos los elementos que irán montados en el mismo para hacernos una idea de cómo quedará el resultado final. Obviamente solo imprimiremos en 3D "la parte roja del proyecto", la cual hemos incluido en un fichero .obj que puede ser procesado mediante el software CURA 3D.
Diseño definitivo del chasis con todos los elementos funcionales que deberán acompañarlo: motores, protoboard, controlador Arduino UNO y pila de 9V.
Creemos que con esta entrada queda perfectamente claro cómo realizar un diseño básico de un chasis para un pequeño vehículo. Ahora vamos a invitar a nuestros alumnos a que realicen sus propios diseños. El que se lo curre mejor y obtenga un resultado más atractivo y funcional queda invitado a un desayuno en la cafetería del centro. ;-)
