- Proyecto que combina impresión 3D y generación procedimental para crear una obra de arte con una estructura compleja
- Compuesto por un algoritmo de generación de trayectorias que conecta puntos colocados aleatoriamente con splines y controla la pendiente y el radio de giro
- Para resolver los problemas de control de velocidad y fricción, se aseguró la estabilidad de la pista aplicando un radio mínimo de giro y un peralte excesivo
- Los soportes se generan con base en un sistema de partículas, considerando al mismo tiempo la forma estética y la estabilidad estructural
- El proyecto superó las limitaciones de OpenSCAD, y en el futuro se planea una reescritura basada en SDF y mejoras en el modelado de velocidad
Resumen del proyecto
- Marble Fountain es una compleja estructura artística impresa en 3D mediante técnicas de generación procedimental
- Tras entrar a Formlabs y poder usar impresoras de alto rendimiento, se intentó crear una gran estructura algorítmica
- La estructura fue diseñada con el objetivo de ser “la obra de arte más compleja”
- En la impresión 3D, la complejidad no afecta el costo, y el límite del diseño está determinado por el tiempo de trabajo en CAD
Pistas (Tracks)
- El sistema inicial estaba compuesto por distribución aleatoria de puntos → conexión con splines → aplicación de una pendiente constante
- La primera versión simplemente restaba tubos de una estructura sólida, pero para ampliar la funcionalidad se añadió un algoritmo de resolución de trayectorias (path solver)
- El resolvedor de trayectorias comienza con una serie de segmentos aleatorios que conectan la parte superior con la inferior
- Las condiciones iniciales influyen mucho en la forma de la estructura, y se probaron varias variantes algorítmicas
- Los puntos de la trayectoria siguen las siguientes reglas
- Permanecer dentro de la caja delimitadora
- Mantener un espaciado uniforme
- Ser atraídos hacia una altura fija para mantener una pendiente constante
- Limitar el radio mínimo y máximo de giro
- Repelerse de otras pistas y de tramos lejanos de su propia pista
- Suavizar los cambios de pendiente y evitar aumentos de inclinación
- El problema del control de velocidad resultó más complejo de lo esperado
- La canica no se mueve como una masa puntual, y los cambios de peralte de la pista afectan la inercia rotacional y la fricción
- En los tramos rectos la velocidad aumenta en exceso, y en curvas cerradas existe riesgo de detenerse por desaceleración
- Como solución, se indujo la pérdida de velocidad mediante un radio mínimo de giro y la aplicación de un peralte excesivo
- La estructura de elevación funciona como un ball screw
- Las canicas restringen el eje roscado desde todos los lados, lo que permite girarlo sin un rodamiento superior
- Si hay canicas solo en un lado, aparece un modo de falla en el que una vibración severa hace que todas las canicas se salgan de la pista
Soportes (Supports)
- La generación de soportes se implementó con un proceso iterativo descendente basado en un sistema de partículas
- Se dedicó más tiempo a ajustar la forma estética que a las colisiones estructurales
- Se aprovechó activamente el margen de voladizo permitido por la impresora
- Reglas de comportamiento de cada soporte
- Atracción hacia otros soportes según la distancia y la similitud de tamaño
- Repulsión respecto a otros soportes
- Permanecer dentro de la caja delimitadora
- Mantener un radio determinado respecto al centro de la estructura
- Los soportes tienen inercia, lo que da lugar a estructuras curvas en forma de arco
Planes a futuro (Looking forward)
- El tiempo de exportación del modelo final es de 5 a 20 minutos
- Hay margen de optimización debido a las limitaciones de OpenSCAD
- Se está considerando una reescritura basada en una biblioteca SDF
- El sistema actual carece de una función de estimación de velocidad y depende de heurísticas simples
- Medir la velocidad con cámara podría ahorrar tiempo al construir un modelo de aceleración
- Mantener una pendiente constante perjudica la prevención de colisiones, pero es esencial para controlar la velocidad
- Se planea explorar el punto crítico (response curve) en el que la superficie comienza a deslizarse
Mirando hacia atrás (Looking back)
- Fue el proyecto personal más grande, desarrollado durante unos 7 meses, de febrero a septiembre de 2024
- Se trabajó intensamente al final para prepararlo para una exhibición en New Alliance Gallery, Somerville
- Durante la exhibición se perdían de 2 a 3 canicas por hora, y el motor se sobrecalentaba, por lo que solo podía funcionar unas pocas horas
- El proyecto se detuvo por agotamiento y se publicó un año después
- Se menciona agradecimiento al colega Alex por sus consejos y comentarios, así como por los innumerables experimentos con canicas
Resumen técnico
- Tecnologías usadas: Procedural Generation, 3D Printing, Python, OpenSCAD
- Características estructurales: algoritmo de resolución de trayectorias + sistema de soportes basado en partículas
- Objetivo artístico: combinación de complejidad mecánica y curvas estéticas
- No hay información adicional en el texto original
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
El enfoque de usar una simulación de partículas para crear una estructura de soporte con forma orgánica de árbol es realmente creativo.
Según entendí, parece que definieron las leyes físicas y mapearon el eje del “tiempo” al eje z para ejecutar la simulación.
Me da curiosidad si este es un método ya conocido o si lo idearon ellos mismos. En cualquier caso, el nivel estético del resultado es excelente y dan ganas de experimentar con algo así.
Los diseñadores de fuentes de canicas a menudo se enfrentan al problema de descarrilamiento de las canicas cuando no usan computadora.
Tienen que observar cuándo las canicas se salen de la pista o se atascan, inferir la causa y hacer ajustes manuales.
Por eso impresiona que en esta obra las canicas no se salgan durante horas.
La pista está compuesta por dos rieles, así que la canica siempre hace contacto en dos puntos.
Parece que la clave es mantener un peralte (inclinación) perfecto para equilibrar la gravedad y la fuerza centrífuga.
La pista está inclinada de forma muy agresiva para evitar que las canicas aceleren demasiado o salgan disparadas.
Por eso todas las canicas bajan con suavidad y casi a la misma velocidad.
Aun así, aproximadamente una se descarrila cada 30 minutos. Yo grababa video para detectar la sección problemática y, en lugar de ajustar a mano, mejoraba el diseño modificando el código generador y volviendo a imprimir.
También estoy considerando añadir un bucle de retroalimentación con cámara, pero eso ya sería otro proyecto.
Esta obra es realmente hermosa. Sería genial poder codificar/decodificar audio usando la pista,
por ejemplo haciendo que el movimiento de las canicas produzca distintas frecuencias.
Quizá sería posible con un material más flexible o con baleros más grandes, pero por ahora me enfoqué en terminar la versión normal.
Enlace de YouTube
Creo que este es un ejemplo del caso de uso ideal para una impresora 3D.
Habría hecho falta un esfuerzo enorme para fabricar de otra manera una pista de canicas tan fluida y con formas tan orgánicas.
El video está muy bien hecho. El simple voice-over y la sincronización con la música, junto con la obra misma, lo explican todo. Excelente.
Me encanta esta obra. Está llena de elementos “extrañamente satisfactorios”.
Yo también estaba usando pistas de canicas para explicar probabilidad a mis hijos, así que verla en HN fue como si me hubieran leído la mente.
Impresiona lo simple, hipnótico y bello del movimiento.
El fuego al arder, las olas, el flujo de un río, una pantalla de TV: uno se queda mirándolos por la misma razón.
Lo curioso es que esta pista de canicas en realidad es un sistema predecible, y aun así uno no puede dejar de verla.
También me gustaría ver una versión con LEDs en material blanco o transparente. Se vería como una carretera arcoíris.
Yo también estoy trabajando en un proyecto parecido.
Estoy creando una pista de canicas basada en generación procedural usando Python, Build123D y una impresora 3D.
Me pregunto qué tipo de escala de creatividad sería posible si esta técnica se expandiera.
Edificios ensamblados por bloques, un mundo tipo Minecraft en la vida real.
Además, en la película Fracture también aparece un gran mecanismo de canicas.
Enlace de YouTube