Photo: Lauren Futami/Department of Mechanical Engineering

El campo de la mecatrónica es multidisciplinario e interdisciplinario y se encuentra en la intersección de los sistemas mecánicos, la electrónica, los controles y la informática. Los ingenieros en mecatrónica trabajan en una variedad de industrias (desde la exploración espacial hasta la fabricación de semiconductores y el diseño de productos) y se especializan en el diseño y desarrollo integrados de sistemas inteligentes. Para los estudiantes que desean aprender mecatrónica, puede resultar sorprendente que una de las herramientas de enseñanza más poderosas disponibles para esta materia sea simplemente un bolígrafo y una hoja de papel.

"Los estudiantes tienen que ser capaces de resolver problemas en un papel, hacer bocetos y escribir cálculos clave para ser creativos", dice el profesor de ingeniería mecánica del MIT David Trumper , que ha estado enseñando la clase 2.737 (Mecatrónica) desde que se unió al cuerpo docente del Instituto a principios de los años 90. La materia es ingeniería eléctrica y mecánica combinadas, dice, pero más que nada, es diseño.

“Si te dedicas únicamente a la electrónica, pero no tienes ni idea de cómo hacer que funcionen las piezas mecánicas, no puedes encontrar soluciones realmente creativas. Tienes que ver formas de resolver problemas en distintos ámbitos”, afirma Trumper. “Los estudiantes del MIT suelen haber visto muchas matemáticas y mucha teoría. La parte práctica es realmente fundamental para desarrollar ese conjunto de habilidades; con experiencias prácticas serán más capaces de imaginar cómo podrían funcionar otras cosas cuando las estén diseñando”.

Audrey Cui´24, ahora estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, confirma que Trumper "realmente enfatiza la capacidad de hacer cálculos aproximados". Esta simplicidad es intencional y el pensamiento crítico que promueve es esencial para los diseñadores en ciernes.

“Cuando estás sentado frente a una terminal de computadora, utilizas alguna herramienta existente en el sistema de menús y no piensas de manera creativa”, dice Trumper. “Para ver las ventajas y desventajas y despejar tu mente, es útil trabajar con una herramienta realmente simple (una hoja de papel y, con suerte, bolígrafos multicolores para codificar cosas); puedes diseñar de manera mucho más creativa que si estás atrapado detrás de una pantalla. La capacidad de hacer bocetos es muy importante”.

Trumper estudia la mecatrónica de precisión en general, con un interés particular en los sistemas mecatrónicos para resoluciones exigentes. Algunos ejemplos incluyen proyectos que emplean levitación magnética, motores lineales para impulsar la fabricación de precisión de semiconductores y control de actitud de naves espaciales. Su trabajo también explora tornos, aplicaciones de fresado e incluso plataformas de bioingeniería.

La clase 2.737, que se ofrece cada dos años, se basa en prácticas de laboratorio. Los bocetos y los conceptos cobran vida en experiencias enfocadas diseñadas para exponer a los estudiantes a principios clave de una manera práctica y que están muy bien fundamentadas en lo que Trumper ha considerado importante en su investigación. Las exploraciones de laboratorio de dos semanas de duración abarcan desde el control de un motor hasta la evaluación de balanzas electrónicas y sistemas de aislamiento de vibraciones construidos sobre un altavoz. Un año, los estudiantes construyeron un microscopio de fuerza atómica en funcionamiento.

“El tacto y la sensación de cómo funcionan las cosas en realidad son muy importantes”, afirma Trumper. “Como diseñador, tienes que ser capaz de imaginar. Si piensas en una nueva configuración de un motor, tienes que imaginar cómo funcionaría y ver cómo funciona, para poder hacer iteraciones de diseño en tu espacio imaginado; para que eso sea real, es necesario que hayas tenido experiencia con el objeto real”.

Trumper dice que su ex colega Woodie Flowers, que ya falleció, solía llamarlo “hacer funcionar la película”. Trumper explica que “una vez que tienes la imagen en tu mente, puedes imaginarte más fácilmente qué está pasando con el problema: qué es lo que se está poniendo de moda, dónde está el estrés, qué me gusta y qué no me gusta de este diseño. Si puedes hacer eso con un trozo de papel y tu imaginación, ahora puedes diseñar cosas nuevas de manera bastante creativa”.

Flowers había sido profesor emérito Pappalardo de Ingeniería Mecánica en el momento de su fallecimiento en octubre de 2019. Se lo recuerda por sus enfoques pioneros en materia de educación y fue fundamental en la configuración del enfoque práctico del MIT para la educación en diseño de ingeniería.

La clase 2.737 suele atraer a estudiantes a los que les gusta diseñar y construir sus propias cosas. “Quiero gente que se esté convirtiendo en un experto en hardware”, dice Trumper, riendo. “Y lo digo con cariño”. Dice que su objetivo más importante para esta clase es que los estudiantes aprendan a usar herramientas reales que les resulten útiles en el futuro en sus propias investigaciones o prácticas de ingeniería.

“Poder ver cómo varias piezas encajan entre sí y crean un sistema completo de trabajo es algo realmente empoderante para mí como aspirante a ingeniero”, dice Cui.

Para Zach Francis, otro estudiante de 2.737, el curso le ofreció las bases para el futuro y un vínculo significativo con el pasado. “Esta clase me recordó lo que disfruto de la ingeniería. Cuando eres un niño, piensas: "¡Eso parece magia!" y, cuando eres adulto, puedes hacer eso. Es lo más cercano a un mago que he sido y eso me gusta mucho”. 

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