TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN TIEMPOS DE COVID-19 DESDE UNA PERSPECTIVA MAKERSPACES (Fuente: Moreno Martínez, N.M. (2020). Ponencia: Tecnologías emergentes en educación en tiempos de COVID-19 desde una perspectiva makerspaces. Congreso INNOVAGOGÍA 2020).
Desde una perspectiva conectivista de aprendizaje en red atendiendo a la filosofía colaborativa y creativa del makerspaces. A continuación, os presento herramientas de realidad aumentada, modelado en 3D e impresión en 3D para favorecer el estudio, análisis, comprensión de la naturaleza, la estructura, la composición y el origen del COVID-19, los factores que desencadenan los contagios, la sintomatología que presenta en sujeto infectado y las medidas de prevención, protección y seguridad de los ciudadanos y del personal sanitario.
1. MARCO TEÓRICO: ANÁLISIS EPISTEMOLÓGICO CONCEPTUAL: REALIDAD AUMENTADA, MODELADO EN 3D E IMPRESIÓN EN 3D:
- REALIDAD AUMENTADA (RA): La realidad aumentada (RA) es una tecnología que nos permite la visualización directa o indirecta de elementos del mundo real combinados (o aumentados) con elementos virtuales generados por un ordenador, cuya fusión da lugar a una realidad mixta (Cobo y Moravec, 2011). En la misma línea Azuma (1997) la concibe como aquella tecnología que combina elementos reales y virtuales creando escenarios interactivos en tiempo real y registrados en 3D. También es definida como aquel entorno en el que tiene lugar la integración de lo virtual y lo real (Cabero y García, 2016; Cabero y Barroso, 2016a, 2016b; Cabero, Leiva, Moreno, Barroso y López, 2016; Moreno, Leiva y López, 2017; Moreno y Leiva, 2017; Tecnológico Monterrey, 2017, Moreno, López y Leiva, 2018a, 2018b). Por lo tanto, la tecnología de realidad aumentada nos permite complementar, amplificar, enriquecer y potenciar nuestro entorno circundante real añadiendo capas de información digital y modelos tridimensionales que constituyen esa fuente de información adicional que permite el análisis, la interpretación y la comprensión de fenómenos complejos o difíciles de obtener para mostrarlos en un escenario real.
- MODELADO EN 3D: En el lenguaje de los gráficos en 3D, un modelo es un archivo que contiene la información necesaria para ver o “renderizar” un objeto en tres dimensiones (Moreno, López y Leiva, 2018a). Este archivo contiene dos tipos de información: 1. La geometría, que hace referencia a la forma del objeto (esfera, cubo, cilindro, cono, donut, prisma, semiesfera, pirámide). Para el sistema computacional, la información de la geometría del modelo define las superficies del objeto como una lista de polígonos planos que comparten lados y vértices. El modelo se diseña sobre una malla. 2. Los atributos de la superficie del objeto, son aquellas características que definen la apariencia del objeto en cuanto a color, textura con el objetivo de atribuirle el máximo realismo y parecido con el elemento que representa en cuanto al material del que está hecho.
- IMPRESIÓN EN 3D: La impresora en 3D es una máquina que nos permite realizar impresiones de objetos 3D a partir de un diseño o prototipo concreto en formatos como: .obj, .stl, .fbx generado mediante un programa CAD (de diseño asistido por ordenador) o plataformas y programas de modelado en 3D como 3DC: https://3dc.io/app/ , Tinkercad: https://www.tinkercad.com o Blender entre otros. Dichos diseños en 3D pueden ser piezas, figuras básicas o primitivas, maquetas (Moreno, Leiva y López, 2016; Beltrán y Rodríguez, 2017; Moreno, López y Leiva, 2018a). Los sectores en los que comenzaron a utilizarse son en arquitectura y en diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de prótesis médicas, ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente. Aunque cada vez en mayor medida, se utilizan estas impresoras en el contexto educativo como recurso didáctico.
- MAKERSPACES: Los defensores de makerspaces para la educación (espacios de invención y fabricación digital creativa para la comunidad) destacan el beneficio de los estudiantes que participan en la resolución de problemas creativos de orden superior a través de un acercamiento práctico al diseño, la construcción y la interacción. La cuestión de cómo renovar o reutilizar las aulas para hacer frente a las necesidades del futuro se está respondiendo a través del concepto de los makerspaces o talleres que ofrecen herramientas y las experiencias de aprendizaje necesarias para ayudar a las personas a llevar a cabo sus ideas (Horizon Report, 2015, 2018).
2. HERRAMIENTAS DE REALIDAD AUMENTADA PARA EL ESTUDIO DEL FENÓMENO RELACIONADO CON LA PANDEMIA DE COVID-19
2. 1. JigSpace:
Es un aplicación móvil que nos permite visualizar escenarios de realidad aumentada relacionados con diferentes contenidos didácticos. En la figura 1 se muestra una captura de pantalla de la librería o galería de la aplicación con algunas escenas didácticas sobre diversas disciplinas. Esta aplicación está disponible en la plataforma App Store para iPhone y iPad. En dispositivos Android se puede obtener descargando el .apk desde esta web: https://apkpure.com/es/jigspace/com.JigSpace.JigViewer ya que no se encuentra en la plataforma Play Store.
Figura 1. Galería de la aplicación con las escenas de realidad aumentada. Fuente: Aplicación móvil JigSpace.
En las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 7 se presentan escenarios de RA relativos al tema del COVID-19 para el conocimiento del virus y algunas medidas de prevención y de seguridad:
Figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 7. Ejemplos de escenarios de realidad aumentada de carácter didáctico para el estudio de la naturaleza y el origen del COVID-19 y algunas medidas de prevención y seguridad. Fuente: Aplicación móvil JigSpace.
VÍDEO DESCRIPTIVO DE LA APP JIGSPACE:
2. 2. AR Studio y AR Viewer:
La aplicación móvil AR Studio nos permite proyectar e integrar en el contexto real cualquier modelo tridimensional procedente de galerías de objetos 3D como: Google Poly y Sketchfab (Figura 8, Figura 9, Figura 10 y Figura 11). Y con la aplicación móvil AR Viewer podemos proyectar modelos 3D que previamente hayan sido descargados e importados en formatos .obj, .stl y .fbx de galerías de objetos 3D como Google Poly, Sketchfab y otras galerías que ofrezcan formatos de este tipo, o bien, tras la creación de un modelo 3D en cualquier plataforma o programa de modelado en 3D. Estas aplicaciones están disponibles para Android e iOS.
Figura 8. Galería de objetos 3D Sketchfab accesible desde la aplicación móvil AR Studio. Figura 9. Prototipo de objeto 3D de una visera protectora facial como material sanitario aportado por el diseñador Thomas Flynn disponible para su descarga en formato .stl desde la galería Sketchfab desde este enlace: https://skfb.ly/6Rpru. Figura 10. Modelo 3D de la visera protectora facial proyectada en el escenario real con la aplicación AR Studio. Figura 11. Escenarios de RA creado con la aplicación AR Studio para la visualización del virus COVID-19. Fuente: Elaboración propia empleando la aplicación móvil AR Studio y los modelos en 3D de la galería Sketchfab.
2. 3. Object Viewer
La aplicación móvil Object Viewer nos permite proyectar sobre el cubo Merge modelos 3D (Figura 12, Figura 13 y Figura 14) que podemos obtener de la galería de la propia aplicación o bien de galerías de objetos tridimensionales como Google Poly o Sketchfab que hayamos descargado e importado en la aplicación. Dicho cubo lo podemos obtener a través del siguiente enlace: https://mergeedu.com/download/file.php?f=paper-merge-cube.pdf
Figura 12. Muestra de modelo en 3D del COVID-19 proyectado sobre el cubo Merge para su visualización en realidad aumentada. Figura 13. Muestra de modelo en 3D de visera protectora facial proyectada sobre cubo Merge para su visualización en realidad aumentada. Figura 14. Vista de cubo Merge. Fuente: Elaboración propia empleando la aplicación móvil Object Viewer, los modelos en 3D de la galería Sketchfab y el cubo Merge.
3. HERRAMIENTAS DE MODELADO EN 3D E IMPRESIÓN EN 3D PARA HACER FRENTE A LA PANDEMIA DE COVID-19
A continuación, se presentan por un lado, plataformas y programas de modelado en 3D para el diseño de prototipos que podemos imprimir en formato físico con impresoras en 3D o bien proyectar en el contexto físico real generando escenarios de realidad aumentada. Y por otro lado, galerías de objetos 3D para visualizar y para descargar modelos tridimensionales que podemos modificar en plataformas y programas de modelado en 3D, proyectar en el contexto real o imprimir en formato manipulativo con impresoras en 3D.
3.1. Plataformas y programas de modelado en 3D:
- 3DC: es una herramienta de modelado en 3D disponible como plataforma web online y aplicación móvil para smartphone y tablets. Para acceder a esta plataforma se aporta el siguiente enlace: https://3dc.io
- Tinkercad: es una plataforma desarrollada por Autodesk para la creación y modelado de objetos 3D. Para acceder a esta plataforma se aporta el siguiente enlace: https://www.tinkercad.com . La figura 15 muestra un ejemplo de creación de objetos 3D con la herramienta Tinkercad para familiarizar al usuario con la interfaz de diseño, las opciones (girar sobre el propio eje, rotar, ampliar, reducir, mover, etc; importar, exportar o guardar figuras en formato .obj o .stl) y las piezas para realizar el modelado en 3D.
Figura 15. Muestra de creación del modelo en 3D del COVID-19 y su denominación empleando texto en 3D. Fuente: Elaboración propia con la plataforma de modelado Tinkercad.
- Blender: es un programa informático multiplataforma, dedicado especialmente al modelado, animación y creación de gráficos tridimensionales. El programa fue inicialmente distribuido de forma gratuita pero sin el código fuente, con un manual disponible para la venta, aunque posteriormente pasó a ser software libre. Actualmente es compatible con todas las versiones de Windows, Mac OS X, GNU/Linux, Solaris, FreeBSD e IRIX. Disponible para su descarga en: https://www.blender.org/ Manual de uso: http://www.ite.educacion.es/formacion/materiales/181/cd/indice.htm
- SketchUp: Es un programa de diseño gráfico y modelado en 3D basado en caras, fue desarrollado por @Last Software, empresa adquirida por Google en 2006 y nació como complemento de Google Earth hasta que finalmente fue vendida a Trimble Buildings en 2012. Este programa actualmente no sólo es utilizado por profesionales, sino también por estudiantes y profesores. El objetivo de esta aplicación es que a través de sus diferentes productos los alumnos puedan utilizarlos para expresar ideas, descubrir nuevas posibilidades artísticas y fomentar la creatividad. Posee diferentes tutoriales así como asesoramiento para su aplicación en centros educativos en diferentes países del mundo. Disponible en: http://www.sketchup.com/es
3. 2. Galerías de objetos tridimensionales:
Además de los programas mencionados para crear nuestros propios modelos tridimensionales, disponemos de galerías de modelos tridimensionales gratuitos cuyos objetos 3D están clasificados por categorías para su descarga y posterior impresión con impresoras 3D o bien para proyectarlos en el contexto real con tecnología de realidad aumentada empleando aplicaciones móviles como AR Viewer, AR Studio, Object Viewer entre otras.
- 3D Warehouse: https://3dwarehouse.sketchup.com/?hl=es
- Archive 3D: https://archive3d.net
- Sketchfab: https://sketchfab.com/feed
- Google Poly: https://poly.google.com
3. 3. Impresión en 3D para fabricar material sanitario: máscaras o viseras de protección facial, respiradores y mascarillas en 3D:
Ante el aumento masivo de infecciones de coronavirus y la escasez de materiales en el ámbito sanitario, surgen iniciativas solidarias y altruistas desde la empresa privada, desde particulares e ingenieros de centros de investigación para fabricar máscaras o viseras de protección facial, respiradores y mascarillas en 3D.
3.1. Impresión de máscaras o viseras de protección facial en 3D:
Para la impresión en 3D de máscaras o viseras de protección facial en 3D, desde la iniciativa particular y unidos al movimiento coronavirus_makers: https://t.me/coronavirus_makers?fbclid=IwAR33kc2oZFX8QlxS68peZUvZPRgOzG7P87Btns7a7Y7iLacrVQP1oK584U0 siguiendo el patrón establecido por un grupo de italianos que diseñaron el prototipo inicialmente: https://lanpdt.life/upshield (Figura 16) se imprimen usando impresoras 3D los siguientes prototipos de modelos 3D de la máscara o visera de protección facial en 3D a la cual se le incorpora una lámina o pantalla protectora de acetato y una cinta elástica para sostener la visera en la cabeza:
Figura 16. Prototipo de modelo en 3D de visera de protección facial. Fuente: UPShield Face Shield Mask: https://lanpdt.life/upshield
A partir del prototipo inicial, surgen más creaciones entre las que se muestran a continuación:
- Prototipo 1 aportado por Thomas Flynn (Figura 17): https://sketchfab.com/3d-models/face-shield-choksi-mod-e43ded4230c0458093b275a5ece52973
Figura 17. Prototipo de modelo 3D aportado por Thomas Flynn para su descarga en formato .stl desde la galería de objetos 3D Sketchfab. Fuente: Thomas Flynn.
- Prototipo 2 aportado por el equipo del Museo de la Plata, Argentina: https://sketchfab.com/3d-models/visera-plana-23badf4979e744d7b7ace8436831d2af
- Prototipo 3 aportado por el diseñador de INDUNA-ART-DESIGN:
3.2. Impresión de piezas en 3D para convertir máscaras de buceo en respiradores
Pieza en 3D para adaptar las máscaras de buceo snorkel y convertirlas en respiradores aportada por el equipo de ISINNOVA (Figura 18): https://www.isinnova.it/easy-covid19/
Prototipo de pieza en 3D: https://sketchfab.com/3d-models/isinnova-scuba-mask-adapter-for-respirators-ccff5bd13f524cb49781c9824e21e53d
Figura 18. Vista de máscara de buceo snorkel adaptada como respirador a partir de la incorporación de una pieza en 3D que en la foto se muestra de color amarillo. Fuente: Equipo ISINNOVA.
Enlaces para las descarga de las piezas en 3D en formato .stl en función al modelo de gafas de buceo para su impresión en 3D:
https://www.isinnova.it/easy-covid19-esp-2/
3.3. Producción de respiradores mediante la técnica de impresión
Las empresas automovilísticas Volkswagen y Renault, equipos de profesionales de la Escuela de ingenierías Industriales de la Universidad de Málaga y otros equipos de centros de centros de investigación trabajan en el desarrollo de un respirador artificial a través de la técnica de la impresión en 3D.
3.4. Impresión de mascarillas en 3D
El equipo X-Factor mask a través de su página web: http://fabulous.com.co/blog/3d-printed-x-factor-mask-covid-19-fabulous-tech-center-proposal/ ofrece un prototipo de mascarilla (Figura 19) para su impresión en 3D. Además ha subido el prototipo a la galería de objetos 3D Sketchfab disponible en esta web: https://sketchfab.com/3d-models/x-factor-mask-covid-19-fabulous-6333f51fb73a4591ab728c936734ebcf
Figura 19. Modelos en 3D de mascarilla y de las piezas que la componen disponibles en la galería de objetos en 3D Sketchfab. Fuente: Equipo X-Factor Mask.
El equipo de Copper3D fabricante del filamento antibacteriano PLAactive ha compartido el diseño de una mascarilla N95 (Figura 20) en formato .stl válido y compatible para su impresión desde cualquier impresora en 3D. Desde su página web el usuario puede descargar el prototipo de modelo en 3D en formato .stl: https://filament2print.com/es/blog/84_fabricar-mascarilla-impresion-3d.html
Figura 20. Modelo de mascarilla en 3D impresa. Fuente: Equipo de Copper3D.
CONCLUSIONES DE ESTA INVESTIGACIÓN:
Ante una sociedad tan cambiante expuesta a una sucesión de acontecimientos culturales, políticos, ideológicos, económicos, sanitarios y educativos de diversa índole, el desarrollo tecnológico y el desarrollo científico se convierten en una prioridad para dar respuesta eficaz a las demandas y necesidades de los ciudadanos y las ciudadanas para garantizar su seguridad, bienestar y calidad de vida. Así pues, desde una perspectiva conectivista (Siemens, 2004; Downes, 2005) atendiendo a la filosofía colaborativa y creativa del makerspaces (Horizon Report, 2015, 2018) se pretende dar a conocer al profesorado y al alumnado tecnologías emergentes como la realidad aumentada, el modelado en 3D y la impresión en 3D para la resolución de problemas a través del desarrollo de actitudes basadas en la creatividad, la investigación y la colaboración para la comprensión de este fenómeno de emergencia sanitaria. Por otro lado, se pretende alentar iniciativas y actitudes solidarias impulsando la apertura de recursos informáticos gratuitos mediante la creación de espacios creativos y colaborativos en red. De este modo, estos materiales no sólo serán accesibles para el alumnado, el profesorado y las familias de las instituciones educativas, sino que se podrán generalizar, adaptar, modificar y reutilizar por parte de toda la comunidad social que los precise.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
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