Analisi progetto scultura cinetica in legno

Le sculture cinetiche in legno sono, quasi sempre, basate su due meccanismi principali per la ricreazione del movimento: uno prevede l'utilizzo di un peso, l'altro quello di una molla. In entrambe i casi questi dovranno essere equilibrati all'insieme della struttura che si và a creare.

Un altro elemento fondamentale per la rigenerazione del movimento è costituito dal sistema di interruzione del movimento (generalmente rotatorio) e che innesca l'azione del peso o della molla. I sistemi per far ciò possono essere più o meno complessi ma il meccanismo, e quindi il concetto di base, rimane sempre lo stesso.

Si ha un corpo che ruota attorno a un asse la cui rotazione viene interrotta da un meccanismo che innesca la forza (peso o molla) che genera il movimento contro-rotatorio.

Queste strutture possono essere realizzate con forme diverse ed essere basate su uno o più elementi rotatori. Quello di seguito rappresentato prevede un unico asse centrale che costituisce il motore del meccanismo (quello su cui è montato il sistema di innesco del movimento contro-rotatorio) e ulteriori 3 assi che consentono la rotazione dei corpi liberi.

Una volta compreso il meccanismo è possibile dare sfogo alla fantasia e creare strutture e forme diverse, più o meno complesse. Per questo primo progetto mi sono ispirato ad un progetto esistente in quanto l'ho utilizzato per comprendere il meccanismo. Lo rappresento di seguito secondo le fasi di montaggio in modo tale da rendere più evidente il sistema di rotazione dello stesso.

I progetti di queste strutture possono essere realizzati con l'ausilio di una cnc, e questo ovviamente semplifica le operazioni di realizzazione, ma ciò non toglie che lo si possa realizzare anche senza, basta un minimo di manualità e qualche attrezzo.

Prima di vedere una struttura di esempio vediamo come funziona il meccanismo di rotazione.

IN questa immagine vediamo uno schema del sistema di rotazione. In questo caso è basato su 3 pendoli ma niente vieta di realizzarlo con 2 oppure con 4. Incide unicamente sulla estensione degli archi di rotazione. Il corpo ruota intorno all'asse in senso orario, il pendolo A entra in collisione con il perno.

A questo punto la rotazione si ferma ed il peso del corpo rotante avvia la rotazione in senso antiorario.

La rotazione in senso antiorario proseguirà fin quando la forza esercitata sarà maggiore di quella applicata al corpo centrale con un peso o con una molla.

A quel punto entrerà in gioco la spinta contro rotatoria della molla o del peso ed inizierà la rotazione in senso contrario.

Il movimento rotatorio orario verrà interrotto nuovamente dal pendolo che entra in collisione con il perno ed il ciclo avrà di nuovo inizio. 
Ovviamente ogni qualvolta l peso o la molla entrano in gioco perdono una parte della loro pre-carica e quindi la movimentazione avrà termine quando la stessa sarà esaurita.

Di seguito analizzo un progetto di scultura cinetica trovato in rete che ho ricostruito per comprenderne il meccanismo e poterlo quindi replicare.

Su di un tripode di base viene montata tutta la struttura. Notiamo subito che lo stesso prevede l'utilizzo di 2 assi. Uno centrale per la rotazione dei corpi liberi ed uno asimmetrico per il meccanismo di innesco del sistema contro-rotatorio (molla o peso).

Sul tripode di base, una volta fissati i perni di rotazione, vengono inseriti dei nottolini che costituiscono gli ingranaggi del motore

Sui nottolini viene inserito il meccanismo che costituisce il cuore del sistema di blocco e sblocco del movimento rotatorio

Su questo vengono poi inseriti i pendoli che costituiscono l'effettivo sistema di aggancio e sgancio del sistema rotatorio

Costruito il cuore del sistema andiamo ad inserire gli elementi rotatori. Come detto questi possono essere disegnati con forme diverse, la cosa importante è che siano bilanciati con il meccanismo di innesco e disinnesco della rotazione. In questo caso vi è un corpo centrale a 3 raggi su cui vengono montati 3 corpi ruotanti

I 3 copi rotanti sono montati su di un corpo centrale, anch'esso rotante, Per consentire la rotazione dei corpi gli stessi vengono montati su perni di differente lunghezza in modo da consentire la rotazione degli stessi senza collisioni

Sui 3 perni centrali dei corpi rotanti vengono montati dei bracci che rendono la rotazione dei corpi rotanti asimmetrica in modo tale da ottenere una accentuazione della spinta nonchè un effetto visivo decisamente accattivante.

Infine, sui perni di rotazione dei corpi rotanti vengono inseriti gli stessi

 Le parti principali della struttura

KINETIC ART - Scultura cinetica in legno - Il motore del movimento

Le scultura cinetiche in legno (note come Kinetic Art) hanno un fascino particolare. Oltre ad essere ipnotiche possono offrire molti spunti creativi. Per poterle realizzare però occorre comprendere il meccanismo che si cela dietro di esse. In questo primo tutorial vado a mostrare come ho determinato il motore che andrò poi ad utilizzare per la costruzione di una scultura di senso compiuto.

Come determinare il baricentro di una tavola irregolare

Può capitare, nella costruzione di varie cose in legno, di dover determinare il baricentro,o centro di massa, di una tavola o di un pezzo di legno con forma irregolare. Fin quando la geometria è semplice la procedura è abbastanza semplice. Si utilizzano le regole geometriche. Ma quando la tavola è irregolare può diventare un problema. Nello sviluppo di una scultura cinetica in legno che stò realizzando mi sono ritrovato di fronte a questo problema. Ecco cosa mi sono inventato per determinare il baricentro di una tavola irregolare.

Lo studio delle sculture cinetiche prosegue ed il progetto è ormai quasi definitivo. Il meccanismo del motore principale è definito e collaudato quello del secondo rotore è invece più libero e la sua realizzazione è molto connessa ai gusti personali. Andiamo quindi a vedere nel dettaglio il meccanismo di rotazione del primo rotore con la spiegazione del modo in cui viene realizzato il moto, l'aggancio e lo sgancio del rotore.

Questo è un nuovo progetto. completamente diverso dai precedenti. Il questa scultura cinetica il motore utilizza un sistema diverso e la struttura stessa della scultura è completamente diversa. Nelle precedenti utilizzavo sistemi simmetrici ad asse centrale. In questo caso vado ad utilizzare rotori asimmetrici: Questo tipo di sculture cinetiche sono indubbiamente le mie preferite. In questo tutorial vediamo come è compost ala struttura ed il funzionamento del motore principale.

Come costruire una scultura cinetica in legno - Il Motore (Wood kinetic)

Dopo la pubblicazione di alcuni video sulle mie sculture cinetiche alcuni mi hanno contattato per chiedermi di spiegare meglio il loro funzionamento e come fare per costruire una scultura cinetica in legno. Con questo primo video cerco di entrare nel dettaglio del motore della scultura cinetica. Rammento che il "motore", cioè il meccanismo con il quale si crea il movimento della macchina costituisce il cuore della stessa e quindi la parte più importante. Una volta compreso il meccanismo sarà possibile dare sfogo alla propria immaginazione e progettare la propria scultura. Ricordo però che di tipologie di motori ne esistono varie, io stesso ne ho progettate e realizzate varie. Quella presentata in questo video è una delle più semplici, ma comunque presenta un certo grado di complessità.

Tutte le sculture cinetiche i fini del proprio funzionamento sono dotate di sistemi di contrappesi che ne determinano il funzionamento della macchina. A seconda della tipologia di macchina la determinazione del contrappeso è un passaggio cruciale per poter settare il cinematismo della macchina stessa. Quindi oltre a determinarne il funzionamento o meno, e per funzionamento intendo dire che "caricata" la macchina, sia con peso che con molla, questa dovrà entrare in movimento e continuare fino allo scarico della forza applicata. Se si interrompe prima significa che la macchina non è bilanciata bene. Fatto questo però potremmo anche andare a modificare il sistema dei contrappesi per ottenere movimentazioni diverse della macchina. E modificando i pesi e le forze si può modificare in modo significativo il comportamento della macchina.

In questo video, proprio per far comprendere tale concetto, faccio vedere come, nel caso di questa macchina, inserendo o togliendo un peso di appena 20 grammi la macchina funziona o meno. Ribadisco un peso di soli 20 grammi determina il funzionamento o meno della scultura cinetica. Ecco perche è molto importante comprenderne il dimensionamento ed il posizionamento. Infatti, oltre il peso, quello che incide è la sua collocazione. Posizionare uno stesso peso in punti diversi comporta delle modifiche al cinematismo della scultura cinetica che, di nuovo, ne comporterà il suo funzionamento o meno. Per cui, in sintesi, al fine di assestare il comportamento cinematico della scultura cinetica dovremo andare a d individuare la posizione corretta del contrappeso ed il suo dimensionamento. Questa operazione richiede un pò di pazienza e deve essere condotta in modo sistematico. Ad ogni modifica occorre verificare come cambia il comportamento della macchina per poi, gradualmente, andare ad individuare il posizionamento ed il dimensionamento che producono il cinematismo voluto. Devo dire che questa è anche una delle operazioni più divertenti.

Scultura cinetica in legno - i contrappesi

Nel progettare e realizzare una scultura cinetica di questo tipo è fondamentale determinare il sistema dei contrappesi per poter determinare il tipo di movimento della macchina e far si che questa funzioni. Senza tale impostazione infatti la nostra macchina cinetica non funzionerà oppure lo farà solo parzialmente. Che essa sia stata progetta per funzionare con un peso oppure con una molla a forza costante poco importa, senza il sistema dei contrappesi la controrotazione del secondo rotore non avverrà o non avverrà in modo corretto, cioè fino a condurre a fine scarico il peso o la molla montata. Vediamo come può cambiare il comportamento di una macchina eliminando solo 20 grammi di contrappeso.

Quale ulteriore esempio applicativo del meccanismo vediamone un'altro realizzato con molla a tensione costante