Solar Sinter. Markus Kayser


“En un mundo cada vez más consciente de los problemas existentes acerca de producción de energía y escasez de materia prima, este proyecto explora el potencial de producción del desierto, donde la energía y el material son abundantes. En este experimento la luz solar y la arena son la energía y la materia para producir objetos de cristal usando un proceso de impresión en 3D que combina la energía natural y el material con la producción de alta tecnología. Esta tecnología apunta a despejar ciertas incógnitas sobre el futuro de la fabricación y los sueños de total utilización del potencial de producción del recurso mundial de energía más eficiente: el sol. Mientras que no tengamos respuestas definitivas, este experimento apunta a proporcionar un punto de partida para este renovado pensamiento.

En los desiertos del mundo son dos elementos los que dominan – el sol y la arena. El primero ofrece una vasta fuente de energía con un enorme potencial, la segunda, un suministro casi ilimitado de sílice en forma de cuarzo. La arena de sílice cuando es calentada hasta el punto de fusión y se le deja enfriar solidifica en forma de cristal. Este proceso de convertir una sustancia polvo  en una forma sólida mediante la aplicación de calor se conoce sintetización/aglomeración y en los últimos años se ha convertido en un proceso central en  el prototipo de diseño conocido como impresión 3D o SLS (selective laser sintering). Estas impresoras de 3D usan la tecnología de láser para crear objetos muy exactos de 3D de una variedad de plásticos pulverizados, resinas y metales. Objetos que son exactamente igual que los objetos virtuales diseñados por ordenador. Usando los rayos del sol en vez de un láser y la arena en vez de resinas, yo tenía la base de una máquina alimentada por energía solar completamente nueva, y un proceso de producción para hacer objetos de cristal que se ajusta a las provisiones abundantes de sol y arena que se encuentran en los desiertos del mundo.

Mi primera máquina de aglomeración solar, que se manejaba a mano, fue probada en febrero de 2011 en el desierto marroquí con resultados alentadores que condujeron al desarrollo de una versión más grande y totalmente automatizada con, el Sínter solar. El Sínter solar fue completado a mediados de mayo y después de ese mes me llevé esta máquina, de prueba, al desierto del Sáhara cerca de Siwa, Egipto, para un periodo de prueba de dos semanas. La máquina y los resultados de estos primeros experimentos presentados aquí representan los primeros y significativos pasos desde los que veo un nuevo instrumento de producción con energía solar de gran potencial.

Markus Kayser – Solar Sinter Project from Markus Kayser on Vimeo.

La máquina

La máquina de Sínter solar está basada en los principios mecánicos de una impresora de 3D.

Una lente Fresnel grande (1.4 x 1.0 metros) es colocada de modo que esté enfrentada siempre al sol mediante un dispositivo electrónico que rastrea al mismo, moviendo la lente en dirección vertical y horizontal y haciendo girar la máquina entera sobre su base a lo largo del día. La lente es colocada con su foco dirigido en el centro de la máquina y a la altura de la cima de la caja de arena donde los objetos serán realizados capa por la capa. Los motores Stepper conducen dos marcos de aluminio que mueven la caja de arena en el eje X e Y. Dentro de la caja hay una plataforma que puede mover la tina de arena a lo largo del eje Z vertical, bajando la caja una cantidad al final de cada ciclo de capa para permitir a la arena fresca ser cargada y nivelada en el punto focal.

Dos paneles fotovoltaicos proporcionan la electricidad para cargar una batería, que a su vez conduce los motores y la electrónica de la máquina. Los paneles fotovoltaicos también actúan como un contrapeso para la lente ayudada por pesos adicionales hechos de botellas llenas de arena.

La impresión de 3D trata con arena y luz solar.

La máquina funciona a través de un panel electrónico  y puede ser controlada usando un teclado numérico y una pantalla LCD. Los modelos de los objetos dibujados a ordenador son introducidos en la máquina vía tarjeta SD. Estos archivos llevan el código que dirige a la máquina para mover la caja de arena a lo largo de las coordenadas X e Y a una velocidad calibrada con cuidado, mientras la lente fija un haz de luz que produce temperaturas entre 1400°C y 1600°C, más que suficiente para derretir la arena. Durante un número de horas, capa por capa, un objeto es construido dentro de los límites de la caja de arena, sólo su capa más alta es visible en cualquier momento dado. Cuando la impresión es completada dejan  al objeto enfriarse antes de ser sacado de la caja de arena. Los objetos tienen el lado arenoso y áspero mientras la superficie superior es de cristal duro. El color exacto del cristal dependerá de la composición de la arena, diferentes desiertos producen resultados distintos. Al mezclar arenas, se pueden conseguir diferentes combinaciones de colores y calidades.

El hombre y la máquina

 Con el escenario de la utilización de la maquina en el desierto de una sola persona, yo juego con las ideas de como un individuo podría usar la máquina para producir objetos.

 En este primer caso la creación de artefactos hechos por la luz del sol y la arena son un acto de experimentación pura y expresión de  “posibilidades”, ¿pero qué del futuro? Espero que la máquina y los objetos que creó, estimulen el debate sobre el potencial enorme de la energía solar y materiales abundantes naturales como la arena de sílice. Estos primeros experimentos son simplemente una temprana manifestación de aquel potencial.

La máquina y la comunidad

En el contexto de una comunidad basada en el desierto, la máquina de Sínter solar podría ser usada para crear artefactos únicos y objetos funcionales, pero también actuar como un catalizador para la innovación solar para necesidades más prosaicas e inmediatas. Un desarrollo más avanzado podría conducir a procesos adicionales de máquinas solares como la soldadura solar, el recorte, el doblamiento y para construir un taller que funcione íntegramente de manera solar.

La comunidad vibrante y global de “núcleo abierto” está ya activa en el desarrollo del desoftware y del hardware para impresoras de 3D y podría jugar un papel clave en el desarrollo rápido de estas tecnologías. El Sínter solar simplemente podría ser el punto de partida para una variedad de usos más avanzados.

La máquina y su fabricación

En 1933, por las páginas de la revista ‘ Mechanix Moderno’, W.W. Beach ya se imaginaba canales ” y caminos automáticos ” derretidos en el desierto usando la luz del sol enfocada través de lentes inmensas. Este acercamiento fantástico a gran escala es mucho más cercano a la realidad hoy en día, con la luz del sol utilizada de las “fábricas de desierto” como su poder desde una perspectiva tangible. Esta imagen de una multiplicidad de máquinas que trabajan en un ciclo natural desde el amanecer hasta el atardecer presenta una nueva idea de cómo podría ser la fabricación.

Los objetos podrían ser desde buques de cristal a tarde o temprano las superficies de cristal para paneles fotovoltaicos que proveen las fuentes de energía de las fábricas… y, como Sr. Beach se imaginó hace 78 años, los canales de agua y caminos de cristal que los acompañan.

Soñando con arquitectura

Imprimiendo directamente en el suelo del desierto con múltiples lentes que derriten la arena en paredes, eventualmente construyendo arquitectura en entornos de desierto, también podría ser una perspectiva real.

Experimentos en tecnologías que imprimen en 3D ya están alcanzando una escala arquitectónica y no es difícil de imaginarse que, de ser acompañado con el proceso de aglomeración solar demostrado por la máquina de Sínter solar, esto realmente podría conducir a una nueva arquitectura basada en el desierto.”

(Articulo recopilado y traducido por Diego Hernández Escorial)

http://www.markuskayser.com/