Morfología experimental: esquema de formación en diseño industrial

 

Andrés Hernando Valencia Escobar

 

 

 

Introducción

 

La experimentación formal es actualmente uno de los referentes de trabajo más vigente y con más proyección del cual los diseñadores toman elementos para el desarrollo de nuevos productos, ver figura 1 y figura 2. Esta experimentación, que debe entenderse como una de las posibilidades que se presenta para el rompimiento de los paradigmas morfológicos actuales, ha sido poco documentada desde lo científico y lo académico por el gremio del diseño industrial (Sierra y Patiño 2005:53-62) y esto ha generado que los productos resultantes de ella se presenten más como piezas únicas de una novedad formal elevada pero difícilmente serializables.

 

 

Figura 1. Silla Nube (Cloud Chair) en aluminio fundido del diseñador Richard Hutten, diseñada a partir de la configuración formal de las burbujas de jabón

 

Figura 2. Mesa Radiolaria diseñada por Il Hoon Roh a partir de membranas textiles tensadas y rigidizadas.

 

Con el proceso de transferencia del conocimiento que se presenta en este artículo, se busca dar a conocer la manera como se han puesto en las manos de los futuros diseñadores las herramientas documentadas de procesos de experimentación formal obtenidas de proyectos de investigación desarrollados por la Línea de Investigación de Morfología Experimental, para que se interioricen y comiencen a hacer parte inherente del quehacer de éstos en su proceso proyectual. Vincular desde la academia el interés por generar nuevos paradigmas formales para los objetos cotidianos, permite de alguna manera replantear el esquema tradicional, a partir de un llamado al propiciar un lenguaje formal propio pero global que se pueda relacionar con lo que el universo del diseño propone a nivel mundial.

 

Este universo del diseño, especialmente el europeo, se ha volcado durante los últimos años hacia una morfología orgánica y experimental que resulta de procesos de generación y transformación de la forma, desarrollados de manera experimental y radicalmente diferente. Los referentes naturales (figura 3), el diseño algorítmico (figura 4), y la experimentación y el diseño de nuevos materiales, están marcando la vanguardia del proceso de formalización y materialización de una de las ramas del nuevo diseño. En Colombia, la experimentación todavía no se ha generalizado y esto se debe principalmente a la ausencia de referentes teóricos que puedan potencializarse dentro de la formación académica y el ejercicio profesional. Además, si bien se está dando un cambio, influye el hecho de que la cultura del diseño en Colombia sea aún muy tradicionalista desde lo formal y sea difícil romper los esquemas morfológicos de los objetos que consume la sociedad.

 

Figura 3. Botella de PET para envasar agua mineral diseñada por Ross Lovegrove a partir del estudio de las líneas de flujo de una corriente de agua

Figura 4. Silla AI de la empresa Materialise, diseñada por Assa Ashuach a partir de un código algorítmico genético y construida de poliamida por la técnica de estereolitografía.

 

El presente artículo pretende dar a conocer la manera cómo se está planteando un proceso de transferencia del conocimiento adquirido desde la investigación por parte de la Línea de Investigación en Morfología Experimental (LIME) del Grupo de Investigación de Estudios en Diseño (GED) a los estudiantes de la Facultad de Diseño Industrial de la Universidad Pontificia Bolivariana. Para esto, se hablará primero de la manera como se genera y transfiere el conocimiento y luego, de manera particular, cómo cada uno de los temas de estudio principales de la LIME se maneja desde lo didáctico y lo operativo, mostrando los resultados obtenidos.

 

 

La generación y transferencia del conocimiento

 

La LIME ha desarrollado una serie de proyectos de investigación1 que han dado como resultado metodologías y conceptos que facilitan el abordaje de la experimentación formal dentro de un proceso de diseño industrial de objetos (Sierra 2005: 23-29), (Vanegas 2005: 110-115), (Patiño 2005: 81-86), (Sierra 2006: 141-146), (Valencia 2006: 73-94), (Valencia 2007a: 60-85), (Valencia 2007b: 117-122), (Patiño 2007a: 105-110) y (Patiño 2007b: 34-55). Como estrategia de transferencia del conocimiento generado en estos proyectos, se ha propuesto que los estudiantes del Programa de Diseño Industrial se vinculen al Grupo de Investigación a partir del semillero “Morfolab” cursando una asignatura denominada “optativa de investigación”, en la cual se pone al estudiante en contacto con este conocimiento para que lo reconozca y lo enriquezca a partir del desarrollo de nuevas actividades experimentales.

 

La LIME es la encargada de soportar esta asignatura, y a partir de su conceptualización, define tres áreas de trabajo para la misma: la biónica, la experimentación formal objetiva y las estructuras no convencionales. Cada una de estas tres áreas permite al estudiante abordar el proceso de diseño desde perspectivas diferentes, pero todas ellas enfocadas a la innovación formal. Se establece pues esta asignatura como soporte para la fundamentación teórica y metodológica de los procesos de proyectación de objetos. Además, se configura como una opción temática y metodológica para que los estudiantes desarrollen a futuro su monografía investigativa y su posterior trabajo de grado.

 

La morfología experimental puede definirse como aquel espacio vivencial en cual el diseño hace uso de herramientas de tipo experimental tanto físicas como digitales para el desarrollo de la configuración tridimensional de la materia. Se define como vivencial, ya que la participación activa del diseñador en ella es imprescindible y se espera que de su experiencia se modifique de manera significativa y constructivista su propio proceso de diseño. En este campo de trabajo, no necesariamente se espera obtener objetos útiles o funcionales, sino más bien, referentes morfológicos que permitan el desarrollo futuro de objetos industriales con un alto potencial de innovación formal, ver figuras 5 y 6. Sin embargo, existen muchos ejemplos en los cuales, los resultados de los procesos experimentales se han convertido en objetos por si mismos, ver figuras 7 y 8.

 

 

 

Figura 5. Modelo de yeso obtenido a partir de técnicas experimentales de solidificación porosa.

 

Figura 6. Modelo desarrollado a partir de membranas tensadas y rigidizadas sobre estructuras neumáticas.

 

 

 

Figura 7. Modelo de alambre y textil elástico de nylon de una pieza de mobiliario

 

Figura 8. Silla Velada, desarrollada a partir del modelo mostrado en la figura 7. Diseño de Andrés Valencia y Ever Patiño.

 

Dentro del proceso experimental se utilizan una serie de herramientas, las cuales pueden catalogarse de dos clases: las físicas y las digitales. Las físicas, representan el conjunto de actividades en las cuales el diseñador propicia la generación y transformación de la forma a partir del manejo de soportes físicos que se estructuran desde el trabajo directo con fenómenos naturales (figura 9). Las digitales por su parte, hacen uso de herramientas computacionales de cálculo y dibujo para el desarrollo formal. En ellas el uso de algoritmos y programas de modelación tridimensional se convierten en el principal esquema de trabajo (figura 10). En algunos casos inclusive, se utiliza una combinación de los dos tipos de herramientas.

 

 

 

Figura 9. Aproximación experimental para un sofá a partir de un soporte físico (alambre de acero y membranas elásticas) realizado por Andrea Uribe y Carlos Yepes.

 

Figura 10. Modelo digital desarrollado por Juan David Giraldo utilizando el modelo biónico modificado propuesto por la LIME.

 

Ambos tipos de herramientas se vinculan a las actividades didácticas de la asignatura, buscando con ello garantizar que el estudiante tenga contacto con el mayor número de elementos que podrán tomarse como referencia futura para el desarrollo de objetos.

 

 

Biónica

 

La biónica, desde el diseño, puede entenderse como aquella actividad proyectual en la cual se toma como referencia a la naturaleza para la solución de problemas humanos. Esta referencia puede enfocarse a la identificación, análisis y síntesis de principios o leyes de funcionamiento, materialización o configuración formal de origen natural, que de alguna manera brinden un apoyo al proyecto. Se establece que si un objeto industrial se diseña a partir de la biónica, podrá adquirir una serie de características que lo harán innovador y eficiente como lo muestran los productos de las figuras 11 y 12.

 

 

Figura 11. Mesa plegable desarrollada por el Grupo de Estudios en Diseño a partir del estudio del funcionamiento de los sistemas reproductivos de algunas especies de plantas.

 

Figura 12. Dispositivo separador de espacios desarrollado por el Grupo de Estudios en Diseño a partir del estudio de la morfología de la palma abanico.

 

 

Existe un proceso sistemático (figura 13) mediante el cual se puede tomar como referencia a la naturaleza dentro de un proceso de diseño (Vincent, et al 2006: 471-482), (Jirapong, Krawczyk y Elnimeiri 2002: 1-4), (Coineau y Kresling 1994: 32-42), (Nachtigall 1994: 149-155) y (Wen 2008: 75-84). Inicialmente se parte de una necesidad humana claramente identificada y caracterizada. Luego se establecen en ella los elementos para los cuales se espera encontrar un referente natural que ayude a su solución. Se identifican las especies, individuos o elementos naturales que serán analizados. Se extraen de éstos los principios funcionales, formales o materiales. Se sintetizan soluciones artificiales que den solución a la necesidad y finalmente se evalúa la eficiencia de estas soluciones con respecto a otras existentes o la misma necesidad.

 

 

 

 

 

Figura 13. Esquema metodológico propuesto por la biónica

 

 

Si se sigue de manera organizada este proceso es posible generar soluciones desde el diseño que propicien de manera innovadora y eficiente el mejoramiento de la calidad de vida de las personas. Este proceso es el que han seguido en la mayoría de las oportunidades las personas que se han inclinado por el trabajo biónico, dentro de los cuales, son los ingenieros, los biólogos y los médicos los que más han trabajado este esquema. Esto se justifica ya que la naturaleza tiene muchos buenos ejemplos del uso eficiente de los recursos y de alta especialidad en el tema del manejo de lo químico y lo orgánico, lo que hace que estos profesionales busquen de manera constante en ella la inspiración para la solución de los problemas a los que tradicionalmente se enfrentan. Además, es claro, que el análisis y la síntesis de los mecanismos naturales exige un alto grado de conocimiento teórico desde lo matemático y lo biológico, lo que hace que sean éstos y no otros los profesionales que se enfoquen en la biónica como proceso sistemático.

 

Lo anterior ha generado que los profesionales de las áreas creativas, diseñadores y arquitectos, tengan dos caminos para desarrollar proyectos de diseño basados en la naturaleza. El primero es conformar un equipo interdisciplinario que les permita abordar el tema desde los puntos de vista analítico y conceptual. El otro, propicia abordar el estudio de la naturaleza sin tener que manejar la complejidad analítica que exige el modelo tradicional. Para éste, el estudio de los patrones formales y funcionales desde un esquema geométrico representa una de las áreas en las que los diseñadores se han basado para la innovación formal y funcional a partir de la naturaleza (Podborschi y Vaculenco 2004: 61-67). El biomorfismo, la biomimética y el diseño orgánico son ejemplos claros que permiten mostrar cómo el diseño puede enfocarse a lo natural y obtener de esto elementos para el desarrollo de nuevos productos, ver figuras 14 y 15.

 

 

 

Figura 14. Sistema de almacenamiento diseñado por Ever Patiño a partir del análisis de la forma de la parte central de algunas flores y el uso de sistemas obtenidos a partir de la geometría dinámica.

 

Figura 15. Sistema de equipamiento doméstico desarrollado a partir del estudio de las construcciones que hacen los artrópodos, por Marco de Rossi y Manuela Barrera.

 

Dentro del proceso formativo experimental académico se toma como referencia a este último esquema como base para la generación y la transformación de la forma. Específicamente se utiliza un modelo denominado “biónica modificada” en el cual se siguen los siguientes pasos:

 

Construir un banco de imágenes digitales de la forma en la naturaleza: Se hace una salida de campo en la cual los estudiantes tienen acceso a la flora y la fauna y pueden hacer un registro fotográfico de éstas.

Digitalizar los patrones formales: Se seleccionan las fotografías en las que se identifican patrones formales con potencial de trabajo.

Aplicar los principios de generación y transformación de la forma: A partir de principios geométricos se modifican de manera digital los patrones seleccionados para obtener referentes formales.

Identificar posibles aplicaciones para los patrones obtenidos: A partir del proceso de funcionalización de la forma se buscan posibles aplicaciones para los referentes obtenidos.

 

Con la implementación de este modelo se busca que los estudiantes reconozcan el universo de referentes formales que ofrece la naturaleza, y los modifiquen a partir del manejo de herramientas digitales basadas en el análisis geométrico (Schnier 2006: 273-240). Con esta actividad no se esperan obtener soluciones funcionales, solo acercar al estudiante a un conjunto infinito de posibilidades morfológicas que se pueden obtener al manipular de manera creativa la información obtenida del mudo natural que los rodea. La figura 16 muestra ejemplos de morfologías obtenidas por este proceso.

 

 

Figura 16. Morfologías obtenidas a partir del modelo de biónica modificada. Modelos desarrollados por Daniela Sanín.

 

 

Experimentación formal objetiva

 

La experimentación formal objetiva se define como aquel proceso mediante el cual se desarrollan actividades experimentales de generación y transformación de la forma en las cuales no todas las variables involucradas se controlan, con el fin de dejar que la incertidumbre haga parte crucial del proceso de desarrollo de las formas. Toma como base principios físicos como la gravedad, la tensión superficial, la densidad, la presión atmosférica, entre otros, y los aplica a una serie de soportes físicos sobre los cuales se analizan los resultados obtenidos.

 

Existen antecedentes documentados del uso de estas técnicas dentro de las disciplinas proyectuales especialmente en el campo de la arquitectura, apoyada por la ingeniería civil, a partir de un modelo de trabajo denominado “form finding” muy utilizado para el desarrollo de modelos de estructuras ténsiles del tipo membranas tensadas y de estructuras dinámicas y transformables (Otto y Rash 2001: 239), (Ferre et al 2007: 280), (Pronk y Houtman 2005: 305-322), (Dongre, Deshpande e Ingle 2007: 55-67), (Huijben y van Herwijnen 2007), (Dominicus, et al. 2008). La figura 17 muestra trabajos de algunos de los precursores de esta técnica: Frei Otto y Antonio Gaudi. Sin embargo, dentro del campo del diseño industrial, si bien la experimentación objetiva ha sido trabajada también, ésta generalmente no se ha documentado de manera que pueda recrearse en espacios académicos para su mejoramiento y retroalimentación, y requiere de la intuición e imaginación para tomar ideas a partir de las imágenes que se consiguen. En la figura 18 se muestran los resultados de procesos de diseño basados en la experimentación que no han sido documentados.

 

 

 

Figura 17. Izquierda. Pavellón de Alemania para la exposición mundial de Montreal en 1967 diseñado por Frei Otto y Rolf Gutbrod a partir del estudio de membranas jabonosas. Derecha, modelo de cuerdas suspendidas y rigidizadas que le dieron a Gaudi el soporte estructural y estético para proyectar la catedral de la Sagrada Familia.

 

 

 

Figura 18. Izquierda, Jarrón de Xie Dong en porcelana. Derecha, Silla diseñada por Julian Mayor.

 

Lo anterior ha justificado el hecho de que los estudiantes se enfrenten a procesos experimentales de generación y transformación de la forma de manera objetiva y no subjetiva. Propiciando el hecho de enfatizar en el control de las variables que intervienen en el proceso y el análisis final de los resultados obtenidos para instrumentalizar las técnicas utilizadas y que puedan ser replicadas en un futuro dentro del desarrollo de un proceso de diseño de objetos industriales.

 

El proceso a seguir dentro del esquema didáctico se estructura a partir de los siguientes pasos:

 

Definir la técnica a utilizar: Para esto se selecciona tanto el o los principios físicos que se tendrán en cuenta, como el soporte físico sobre el cual estos van a actuar.

Seleccionar las variables: Se deben escoger las variables que se van a controlar y las que no se van a controlar dentro de la experimentación.

Desarrollar el experimento: Llevar a cabo el proceso experimental.

Evaluar los resultados: Caracterizar morfológicamente los resultados obtenidos.

 

Metodológicamente el proceso se desarrolla dentro del salón de clase tipo taller, planteando unos lineamientos iniciales mediante los cuales los estudiantes inician la experimentación con diversas técnicas y obtienen patrones formales. En la figura 19 se muestran varias fotografías de los talleres de experimentación morfológica desarrollados. Los resultados obtenidos, al igual que con el proceso biónico ya descrito, no tienen una intencionalidad funcional, únicamente se analizan desde el potencial morfológico que presentan y su futura referencia para la generación de objetos a partir de ellos.

 

 

 

 

 

 

Figura 19. Modelos obtenidos mediante experimetación

 

 

Estructuras no convencionales

 

Se define como una estructura no convencional a aquel sistema de elementos con características estructurales que posee una configuración formal que rompe de manera radical las tradiciones morfológicas impuestas por la ingeniería. Dentro de los tipos de estructuras no convencionales que se trabajan están: las estructuras de membranas tensadas, las estructuras geodésicas, las estructuras plegadas, las estructuras dinámicas, las estructuras arboriformes, las estructuras tenségricas, las estructuras recíprocas y las estructuras neumáticas

 

Todas estas tipologías se han desprendido de un análisis de patrones formales y funcionales de la naturaleza que han permitido evidenciar parámetros que posibilitan establecer variables de diseño para la materialización de modelos básicos (Sánchez 2006: 1-8), (Whatieu 2007), (Kobayashi, Kresling y Vincent 1998:147-154), (Kishimoto, Natori, y Higuchi 2006) (Mandelbrot 1998: 3-16), (Ingber 2003: 1157-1153). Si bien se han aplicado de manera amplia en el campo de la arquitectura, su aplicación al diseño industrial en Colombia e inclusive en el mundo es todavía muy somera y por ello se amerita su estudio.

 

El trabajo con estas estructuras se establece a partir de un modelo teórico práctico en el cual los estudiantes preparan una exposición teórica sobre cada uno de los temas y programan un taller experimental en el cual se desarrollan modelos a escala de estructuras y luego uno de ellos se construye a escala real. La idea con este esquema es que los estudiantes exploren las posibilidades formales que cada uno de los tipos de estructuras ofrecen para el desarrollo de proyectos de diseño. La figura 20 muestra algunos de los modelos que se han desarrollado en los talleres de la asignatura.

 

 

 

Figura 20. Modelos de estructuras de membrana, plegados, geodésicas, tenségricas, neumáticas y dinámicas realizadas por los estudiantes.

 

En este caso, las aplicaciones tienen una intencionalidad. Esto se hace con el fin de estructurar el proceso creativo para que sea efectivo en el espacio temporal con el que se cuenta para el desarrollo de las actividades.

 

 

Conclusiones

 

Se ha encontrado que el proceso de transferencia del conocimiento desarrollado por la Línea de Investigación en Morfología Experimental ha sido exitoso en la medida que ha permitido un proceso de aprendizaje significativo en los estudiantes a partir de un modelo didáctico basado en la experiencia directa con el objeto del conocimiento. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios y se ha evidenciado que los estudiantes adquieren competencias para proceder con suficiencia en otros espacios académicos en el tema de la biónica, la experimentación formal objetiva y el uso y aplicación de las estructuras no convencionales.

 

 

Notas

 

1. Biónica y diseño, Cubiertas u objetos a partir de la rigidización de membranas tensadas o neumáticas, La geometría del diseño, Geometría dinámica en el objeto lúdico, Generación y transformación de la forma, Desarrollo relacional entre la morfología y la función técnica mecánica, Estructuras Dinámicas aplicadas a objetos lúdicos.

 

 

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Datos biográficos

 

Nombre: Andrés Hernando Valencia Escobar: Ingeniero Mecánico y Magíster en Ingeniería Área de Nuevos Materiales de la Universidad Pontificia Bolivariana, es docente investigador y coordinador del Grupo de Investigación de Estudios en Diseño – GED de la Facultad de Diseño Industrial de la misma Universidad.

Publicaciones: Tiene publicaciones en temas como la morfología experimental, la biónica, el análisis estructural, las estructuras no convencionales, las ayudas técnicas para personas en situación de discapacidad y la innovación social.