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DIY en el Laboratorio de Diseño de Física de Columbia

Dec 25, 2023Dec 25, 2023

Un antiguo taller mecánico en Pupin Hall tiene una nueva vida como espacio de creación para que los científicos imaginen el futuro de la física.

Pupin Hall tiene una historia histórica en la Universidad de Columbia. Construido en 1927, el edificio fue el hogar de científicos que fueron pioneros en la física atómica y nuclear, observaron las profundidades del universo y abrieron el camino hacia la primera revolución cuántica.

Hoy esa tradición continúa, pero los experimentos de vanguardia necesitan piezas de vanguardia... a menudo aún por inventar. En el Laboratorio de Diseño de Física de Columbia, los profesores y los estudiantes graduados ahora tienen un espacio de bricolaje para imaginar el futuro y construir las piezas para llegar allí.

Esas partes han incluido cosas como soportes giratorios para estudiar las propiedades cuánticas de láminas delgadas como átomos, bridas para cámaras de vacío ultrafrías destinadas a albergar materiales cuánticos para imágenes y manipulaciones, y componentes para nuevas configuraciones de láser. "Por lo general, se trata de muchas piezas muy pequeñas para sistemas muy complejos y geniales", dijo Clara Wilson, una ingeniera del personal que se unió a Columbia el año pasado desde JILA para ayudar a reinventar el espacio.

Durante gran parte del siglo XX, los científicos tuvieron que construir casi todo para sus experimentos, explicó el físico de Columbia Cory Dean, por lo que la máquina universitaria, la carpintería e incluso los talleres eléctricos eran la norma. Pero con el tiempo, comenzaron a aparecer vendedores comerciales para suministrar partes y piezas especializadas, y el apoyo universitario se volvió menos común.

Pupin Hall tenía un taller donde un maquinista todavía fabricaba piezas por encargo, pero una nueva generación de físicos en Columbia, incluido Dean, quería tomar el proceso en sus propias manos. "Para respaldar la física moderna, necesitamos un espacio en el sitio para construir, supervisado por una persona capacitada que pueda proporcionar las herramientas y la orientación para ayudarnos a realizar ideas totalmente novedosas", dijo Dean. "El Design Lab desempeñará un papel fundamental en el futuro de la física en Columbia".

En la actualidad, Pupin Hall, Room 1111 es un espacio de creación colaborativo donde los usuarios se reúnen para generar ideas entre ellos y con Wilson para explorar la mejor manera de implementarlas en las diferentes máquinas disponibles.

La maquinaria abarca toda la gama, desde lo último en tecnología, incluido un trío de impresoras 3D y una cortadora láser recién instalada, hasta antiguos recursos como molinos de hierro macizo y prensas taladradoras. El equipo más antiguo es una sierra de cinta que data de la década de 1950, mientras que los favoritos de Wilson son los tornos de la década de 1960 que aún funcionan perfectamente después de todos esos años. "Además, están pintados de un azul Columbia realmente hermoso. No sé quién lo hizo ni cuándo, pero le da un toque agradable", dijo.

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Diapositiva 1: Un antiguo espacio sigue siendo útil.

Diapositiva 2: Las impresoras 3D modernas ofrecen a los usuarios posibilidades de fabricación aditiva.

Diapositiva 3: Una cortadora láser es otra opción moderna para crear diseños asistidos por computadora.

Un antiguo espacio sigue siendo útil.

Las impresoras 3D modernas ofrecen a los usuarios posibilidades de fabricación aditiva.

Una cortadora láser es otra opción moderna para construir diseños asistidos por computadora.

Las máquinas más nuevas agregan capacidades para la llamada fabricación aditiva, que puede tener una barrera de entrada más baja y es más adecuada para el diseño asistido por computadora que las clásicas piezas de trabajo de hierro, señaló Dean. Por ejemplo, su laboratorio usó recientemente una impresora 3D para construir soportes especiales para cargar y descargar muestras de material cuántico en sus instrumentos para realizar mediciones; ese proceso tomó solo unas pocas semanas, mientras que con una máquina clásica, la capacitación y el mecanizado involucrados podrían haber tomado meses.

Independientemente de la elección de la máquina (cada una tiene sus ventajas y desventajas), el taller en el lugar permite la iteración, la flexibilidad y la colaboración de una manera que no permite el envío de diseños a un proveedor. "Podemos acudir a Clara con un problema, trabajar en cómo resolverlo y luego comenzar a construir y reconstruir hasta que tengamos exactamente lo que necesitamos", dijo Dean.

Además de apoyar los experimentos, el Design Lab brinda a los estudiantes la oportunidad de aprender valiosas habilidades de diseño y fabricación. "Quiero que el Design Lab ayude a completar la educación de los estudiantes mientras les brinda los recursos para jugar, y espero que se diviertan con la tecnología que tenemos aquí", dijo Wilson.

Para obtener acceso, los usuarios interesados ​​deberán realizar dos cursos de capacitación en seguridad. El laboratorio de diseño tiene 24 usuarios hasta el momento y, aunque en este momento solo está disponible para profesores y estudiantes del Departamento de Física, Wilson espera aumentar ese número y expandirse a otros departamentos pronto.

"Quiero que todos los que usen el espacio, incluido yo mismo, experimenten y aprendan unos de otros", dijo Wilson. "Está sucediendo mucha ciencia emocionante en Columbia, y estoy emocionado de ser parte de ella".