Hoy vamos a utilizar FreeCAD para diseñar una torre de ajedrez con uno de los animales más conocidos de la provincia de salamanca, el toro bravo.
La torre en ajedrez
La torre (♖ ♜), antiguamente llamada «roque», es una pieza mayor de ajedrez, empleada generalmente en la fase final del juego debido a su valor estratégico y táctico. Se mueve en líneas rectas en columnas y filas.
¿Conoces la leyenda de la creación del ajedrez?
El brahmán Sissa creó el chaturanga, el precursor más antiguo del ajedrez, basándose de las figuras del Ejército de la India e incluyó la Biga, un carro conducido por caballos muy comunes en aquella época. El movimiento de esta pieza era idéntico al de la torre actual.
Fuente
Según las reglas de la FIDE, la altura recomendada para la torre es de 5.5 cm, y el diámetro de la base un 40-50% de su altura.:
- Si tomamos como dimensión del diámetro de la base 27mm, ¿sabrías calcular si cumple las reglas de la FIDE?
Sets de ajedrez históricos
Hay miles de diseños de sets de ajedrez en el mundo.
El set de Tal se utilizó desde la década de 1940 hasta la de 1970 y apareció en la portada del libro de Tal «The Life and Games of Mikahil Tal». Después del set de Tal, se produjeron múltiples iteraciones de diseños de juegos de ajedrez de Gran Maestro hasta 1990. Estos sets, y otros más, se han utilizado en varios torneos soviéticos y rusos, así como en competiciones internacionales a lo largo de la historia, pero el set de ajedrez soviético más icónico es el juego Botvinnik-Flohr II (también conocido como BFII).Fuente
Desde el punto de vista estético, el BFII es conocido por su perfil de caballo semejante a un cisne, la ausencia de una cruz en la parte superior del rey (lo cual es estándar en la mayoría de los juegos de ajedrez soviéticos), y los tallos delgados y cónicos que se extienden desde las grandes bases del rey, la reina y el alfil.
Aquí tienes un par de videos de Leontxo García en El Rincón de los Inmortales sobre estos dos Grandes Maestros:
El BFII es el set de ajedrez soviético más codiciado por la mayoría de los coleccionistas de juegos de ajedrez debido a su apariencia, rareza y significado histórico. Se utilizó durante más tiempo que cualquier otro set de ajedrez soviético y apareció en múltiples torneos internacionales, varios Campeonatos Soviéticos y la Olimpiada de Moscú de 1956.
Aquí tienes en la misma imagen la reina, el alfil, el caballo y la torre:
Nosotros vamos a tratar de diseñar una torre, como si fuera un toro, con el mismo estilo del otro animal presente en el set, el caballo… ¡menudo reto!
El toro bravo
El toro procede del tipo uro, de la subespecie Bos primigenius primigenius, antepasado del actual Bos primigenius taurus, una res de gran tamaño que en sus tiempos fue cazado en toda Europa Central y del Norte; del cual han quedado diferentes y numerosos testimonios plásticos a lo largo de todo el continente europeo desde el periodo paleolítico.
Si hay un paisaje que caracteriza a Salamanca es el Campo Charro. Estamos en la dehesa, un ecosistema que tiene su origen en las transformaciones de los bosques mediterráneos reconvertidos para una actividad forestal y ganadera. Salamanca es la provincia española con más fincas adehesadas, y el territorio con mayor número de toros bravos del mundo.
Diseño de la torre-toro
Aquí puedes ver la reina que hemos diseñado con FreeCAD y sus multivistas:
¡Vamos a comenzar por la base!, que es similar en todas las piezas del set.
Aquí tienes las dimensiones en el alzado de la Reina:
A partir de esos valores, vas a calcular los de la torre-toro:
| Elemento | Reina | Torre-Toro |
|---|---|---|
| A | 32 mm | 27 mm |
| B | ||
| C | ||
| D | ||
| E |
- ¿Cuál es la constante de proporcionalidad?
- ¿Serías capaz de calcular el resto de los valores? (puedes usar una página web como esta).
- Una vez calculados, aproxima los valores al número entero más cercano.
Aquí tienes una muestra de una posible solución:
Para el cuerpo del nuestra torre- toro vamos a compararlo con el cuerpo del caballo del set BFII.
Aquí tienes a los dos animales juntos:
Ahora tienes la posibilidad de pensar qué diseño quieres para tu torre-toro. Aquí te muestro unas ideas:
Ahora que ya tenemos decidida la forma, lo vamos a representar con FreeCAD.
FreeCAD
Qué es FreeCAD
- FreeCAD es un programa de diseño 3D Libre y multiplataforma. Patrimonio tecnológico de la humanidad: “Conjunto de tecnologías libres, que nos pertenecen a todos y que podemos desarrollar todos”.
- La versión que usaremos es la última estable (0.21.1, que ocupa unos 500MB).
- Aquí puedes ver el proyecto FreeCAD en el github.
Instalación y configuración
- Para instalarlo, lo hacemos desde su página web. Nos vamos a la zona de Descargas.
- Arrancar FreeCAD. ¡Nos aseguramos que estamos en FreeCAD 0.21! (Ayuda/Acerca Freecad).
- Conguración básica:
- Entrar en escenario Part.
- Entramos en Editar/Preferencias.
- Idioma: General/General/Idioma.
- Iniciar con Part: General/General/Iniciar (Escenario Part).
- Documento nuevo al arrancar: General/Documento/Crear un documento nuevo al iniciar.
- Navegación Blender: Mostrar/Vista 3D/Navegación 3D = Blender.
- Antialiasing: Visualización/Vista 3D/Anti-alias (MSAA 8x).
- Fondo: Visualización/Colores/Color de Fondo.
- Refinado: Diseño de piezas/General/Configuraciones del modelo: Activar las 3 opciones.
- Cerrar FreeCAD y volver a entrar para asegurarse que todo está correcto.
Piezas de referencia
Hay una biblioteca de objetos de FreeCAD, donde la comunidad va subiendo sus modelos: FreeCAD Library.
En la carpeta de Objetos genéricos hay objetos familiares, como una moneda de un euro, una botella, una lata de refresco, una moneda… Vamos a trabajar con algunos de ellos.
Estos objetos están a escala real, y nos servirán como referencia, para conocer de un vistazo las dimensiones aproximadas de nuestros diseños.
Diseño mediante croquis
Mediante esta técnica en FreeCAD hacemos dibujos en 2D, que bien extruimos para sacar hacia fuera, o bien realizamos vaciados hacia dentro de la pieza.
1. Abrir FreeCAD (y crear un documento nuevo).
2. Guardar (Archivo / Guardar) con el nombre «Torre-Toro (tu nombre e iniciales de apellidos)».
3. Cambiar al Banco de Trabajo Part Design:
4. Haz clic en el panel de Tareas de la Vista combinada, y selecciona «Crear cuerpo / Create body:
5. Y ahora Crear croquis:
6. Ahora te deja elegir qué tipo de plano base prefieres, si el XY, YZ o YZ. Como la figura tiene un eje de simetría vertical, vamos a elegir el plano vertical XZ. Primero haz clic en el icono superior de vista isométrica (1), después elige el plano (2) y presiona OK (3):
Diseño de la base del toro-torre
7. Vamos a empezar a dibujar la base. Partimos de los valores que hemos calculado antes.
Como vamos a emplear (al igual que con la reina de FreeCAD y el peón diseñados en otros tutoriales) la herramienta de Revolución, vamos a tener que dividir los valores horizontales entre 2.
8. Trazamos la primera línea horizontal (1) con centro en el origen de ordenadas (2):
9. Restringe la distancia horizontal de esa línea a 27/2=13.5 mm
Así te tiene que quedar:
10. Vamos con el arco. Selecciona la herramienta «Crear arco en croquis» (1), luego el centro del arco (2) y el extremo de la línea verde (3):
11. Procediendo igual que antes, restringimos el valor del radio a 1 mm:
12. Ahora una restricción tangencial (3) entre la curva (1) y la recta (2):
13. Vete dibujando de igual manera el resto de las líneas. Sigue por la vertical de 3 mm:
14. Realiza una pequeña hendidura con una polilínea:
15. Línea vertical de 3mm:
16. Sigue con el resto hasta tener cerrado el perímetro completo. Los únicos valores realmente importantes son las dimensiones de la base y la altura.
17. Cierra el boceto, y usa la herramienta de Revolución:
18. ¡Ya tenemos la peana de la base para el toro!
19. Antes de seguir, renombra el Cuerpo (tecla F2) como «Peana-Toro«:
Diseño del cuerpo del toro-torre
20. Para dibujar el cuerpo del toro tenemos dos opciones. Por un lado, podemos tomar la imagen de referencia, importarla e intentar calcarla (posible si tienes una versión de FreeCAD de al menos la 0.21 . Por otro lado puedes dibujar el toro con polilíneas y curvas.
21. Selecciona Archivo / Importar:
22. Selecciona ahora la imagen de la torre-toro elegida (1) y haz clic en Abrir/Open (2):
23. Verás que se ha añadido a FreeCAD en el «suelo»:
24. Vamos a aprender a girarla. Selecciona la imagen del toro (1), y haz clic en Transformar (2):
25. Verás que puedes arrastrar desde el eje Y (verde) hasta el eje Z (Azul) desplazando la bola roja en el sentido que indican las flechas, hasta que el toro esté en posición vertical. Cuando esté en la posición correcta presiona OK.
26. Vamos a ver dónde está el origen de ordenadas para colocar bien la imagen para luego calcarla. Vete al menú Ver y selecciona Activar cruz de los ejes:
27. Aparece casi casi en el medio de la torre/toro:
28. Ahora vamos a cambiar el tamaño de la imagen por el tamaño de una pieza real, para que al calcarla esté a una escala 1:1. Al pulsar en la imagen (1), vemos en la ventana inferior las Propiedades, en este caso el valor de la X (anchura) y la Y (altura). En este caso, 27 mm y 55 mm.
29. Para que esté perfecto a la hora de realizar la simetría, vamos a desplazar la imagen hasta que coincida la línea del eje Y (verde) con la línea que marca la mitad de la nave. Para ello selecciona la imagen (1), despliega el menú Placement (2), el de Posición (3), y cambia los valores de la x, y, z hasta que te quede como la figura:
30. Guarda el trabajo que has avanzado mucho! (Archivo/Guardar).
31. Ahora vamos con el cuerpo del toro. Vamos a crear otro Cuerpo con Part Design,en el plano vertical XZ. Primero haz clic en el icono superior de vista isométrica (1), después elige el plano (2) y presiona OK (3):
32. Ahora puedes ver otra pantalla donde puedes crear los elementos, y utilizar restricciones.
33. Vamos a utilizar las B-spline, unas líneas polinómicas suaves básicas, que son generalizaciones de las curvas de Bézier, desarrolladas hacia los años 1960 para el trazado de dibujos técnicos, en el diseño aeronáutico y en el de automóviles.
34. De cada uno de los puntos creados puedes «tirar» para colocar la curva lo mejor posible:
35. Una vez que tenemos todo el perfil completo, damos a Close/Cerrar:
36. Completamos con la herramienta Extruir:
37. En los parámetros de extrusión no olvides seleccionar «Simétrico al Plano«:
37. Cambia el nombre a los elementos y guarda tu trabajo:
38. ¡Ha llegado a la hora de coger al toro por los cuernos!
Diseño de los cuernos del toro-torre
La cornamenta del toro de lidia es la parte anatómica más importante del
animal, ya que le confiere su carácter ofensivo y a la vez le dota de pureza e
integridad. El cuerno es una producción epidérmica que se sitúa a ambos lados del testuz, sustentado en el saliente óseo del hueso frontal, adoptando forma cónica y alargada.
Se divide en tres partes: parte proximal o “cepa” (también llamada
mazorca), parte media o “pala” y parte distal o “pitón”.
Aquí tienes una imagen de un cuerno de toro de lidia obtenida por Resonancia Magnética Nuclear. Esta técnica se fundamenta en la absorción de energía (radiofrecuencias) por un núcleo magnéticamente activo, que está orientado en el seno de un campo magnético, y que por efecto de esa energía cambia su orientación.
39. Ahora que conocemos más sobre los cuernos, vamos a diseñarlos con FreeCAD. La extrusión no sólo se puede hacer lineal o axialmente, también a lo largo de una trayectoria definida, lo que nos permite realizar tuberías, canalizaciones,… ¡o cuernos de toro!
40. Lo primero es realizar un boceto para definir la sección de la trayectoria, en la cara del toro. Para ello, seleccionamos la cara del toro y luego «hacer croquis en cara».
41. Nos da la opción de seleccionar uno de los croquis:
42. Ahora, al seleccionar un nuevo croquis, podemos seleccionar un cuerpo activo:
43. Si te fijas, ya estamos dibujando sobre esa superficie:
44. Puede que te ayude el ocultar el Cuerpo-Toro:
45. Así puedes situar correctamente el círculo:
46. Ahora vamos a realizar la trayectoria. Crea un nuevo cuerpo con un croquis el plano en el YZ:
47. Crea 3 líneas:
48. Únelas con la opción «Crear redondeo». Esta sería la trayectoria.
49. Para hacer que se extruya la sección a lo largo de la trayectoria, nos vamos al entorno Part, y seleccionamos la opción de Barrido:
50. Nos aparece un submenú en el que tenemos que seleccionar cual es la sección (1). La elegimos y pulsamos en la flecha (2):
51. Ahora seleccionamos en la vista 3D cuál es la trayectoria, los tramos que queremos utilizar para crear la extrusión (1). No te olvides de seleccionar «Crear sólido» (2). Presiona OK cuando termines.
52. Aquí la tienes:
53. Vamos, por último, a dibujar un cono para situarlo en el pitón.
54. Luego se puede cambiar, pero mejor que el radio de la base sea el mismo que el radio del cuerno del toro:
55. Ahora vamos a situarlo sobre una cara. Para ello, primero hay que seleccionar el objeto fijo, que no queremos que se mueva.
56. Ahora, manteniendo pulsada la tecla Control, seleccionamos el objeto a mover:
57. Vamos al Menú Editar -> Alineación:
58. Aparece un objeto fijo y el que queremos mover. Colocamos el objeto «cono», y seleccionamos 3 puntos en sentido horario:
59. Ahora vamos a la cara donde queremos situar el cono, y situamos 3 puntos, pero en sentido antihorario:
60. Le damos al botón derecho y «Alinear«:
61. Así ha quedado:
62. Antes de seguir, cambia los nombres a otros más apropiados:
63. Une la «Cepa y pala» con el «Pitón» desde Part:
64. Ahora que ya tenemos un único objeto, vamos a hacer una copia al otro lado. Para ello, selecciónalo y dale a «Reflejar«:
65. Lo único que hay que cambiar el el plano de reflexión al XZ:
66. ¡Ole!
67. Cambia los colores a la torre-toro:
68. Por último, vamos a añadir la moneda de 1 € (Archivo/Fusionar proyecto):
69. Mueve la posición de la moneda hasta que estén una al lado de la otra:
70. Puedes cambiar la visualización a «Sombreado»:
Impresión 3D del Toro
Ya hemos aprendido en esta entrada del blog qué son los polímeros termoplásticos y cómo conformar el PLA en una impresora 3D para dar forma a una dama de ajedrez. En este caso, vamos darle forma a la torre-toro.
71. Primero selecciona la pieza, y vete a Archivo, Exportar archivo . Como el formato ya es el STL Me, cambia el nombre de archivo al que necesites y pulsa en Save.
72. Al abrir el programa .stl en Cura se genera un fichero g-code, que contiene las órdenes a ejecutar por la impresora 3D. Este Gcode es un fichero de texto con un formato que utilizan también las máquinas CNC.
Aquí podemos ver y modificar los Ajustes de Impresión:
- Densidad de Relleno: 70%
- Temperatura de impresión: 220 ºC
- Velocidad de impresión: 60 mm/s
- Soporte: Generar soporte
Con estos ajustes, tenemos un tiempo de impresión de 1h17 minutos, con 15g de polímero y 5.08m de bobina.
73. Guardamos el gcode de la Torre-toro en una tarjeta SD para llevarla a la impresora 3D.
Aquí tienes a los toros en acción (partidas con alumnos en el IES Fray Diego Tadeo González):
Tecnología E Ingeniería 
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