1 Proyecto de Innovación Convocatoria 2023/2024 Nº de proyecto: 95 Título del proyecto: Nombre del responsable del proyecto: Carlos M. Pina Centro: Facultad de Ciencias Geológicas Departamento: Mineralogía y Petrología Modelos bidimensionales y tridimensionales para la enseñanza de la Cristalografía y la Mineralogía 2 1.- Objetivos propuestos en la presentación del proyecto El proyecto MODELOS BIDIMENSIONALES Y TRIDIMENSIONALES PARA LA ENSEÑANZA DE LA CRISTALOGRAFÍA Y LA MINERALOGÍA es un proyecto de continuación de cuatro proyectos Innova-Docencia anteriores (nº 5, nº 98, nº 24 y nº 121) y tenía como finalidad proseguir con el diseño de nuevos modelos cristalográficos bidimensionales y tridimensionales para su empleo y difusión con fines docentes y divulgativos. En el documento de presentación de dicho proyecto se propusieron los siguientes objetivos principales: 1- Selección de modelos y estructuras de cristales, minerales, superficies minerales, cuasicristales y minerales de ficción. 2- Diseño e impresión de los modelos tridimensionales. 3- Diseño e impresión de modelos bidimensionales. 4- Catalogación y distribución de los modelos. 5- Preparación de colecciones físicas de formas y estructuras minerales. Se. 6- Difusión de los resultados. 2.- Objetivos alcanzados La realización de este proyecto ha permitido alcanzar los objetivos propuestos, una vez adaptados al presupuesto concedido, que resultó ser un 50% más bajo que el solicitado. A continuación, se describen dichos objetivos alcanzados: 1.- Selección de modelos y estructuras de cristales, minerales, cuasicristales y minerales de ficción. Durante el desarrollo del proyecto se ha continuado con la labor de selección de modelos tridimensionales cristalográficos y mineralógicos de interés didáctico. Esta selección ha estado basada en la consulta de libros de texto de cristalografía, manuales de mineralogía, así como en la visita a museos y páginas web con contenidos mineralógicos (p.Ej. https://www.webmineral.com; https://www.mindat.org). Para este proyecto, también se han realizado diseños de algunos minerales que aparecen en la ciencia ficción y que empleamos como ejemplos y pretextos para hacer divulgación científica en charlas impartidas para La Semana de la Ciencia de Madrid y para el programa de conferencias científicas del CSIC dirigidas al sistema educativo de la Comunidad de Madrid. 2.- Diseño e impresión de los modelos tridimensionales. En este proyecto se ha continuado con la producción de ficheros.stl a partir de los programas Vesta, WinXMorph, Blender y Thinkercad), así como con la impresión de modelos cristalográficos y mineralógicos Parte de las impresiones 3D se han realizado con la impresora 3D COLIDO COMPACT, adquirida con financiación de un proyecto anterior (Innova-docencia nº 24; 2021-2022) y puesta a punto por los miembros del equipo del proyecto en el Departamento de Mineralogía y Petrología (UCM). Durante el desarrollo de proyecto Innova-Docencia nº 95 la impresora ha sido ajustada y se han probado distintos filamentos para obtener modelos con distintos colores y texturas (Figura 1). https://www.webmineral.com/ https://www.mindat.org/ 3 Figura 1. Ejemplos de modelos cristalográficos impresos empleando filamentos de diferentes colores. Modelo de cristal de calcita impreso en color rojo y con los índices de Miller de todas sus caras (arriba a la izquierda). Modelo de cristal de yeso impreso en color blanco y con los índices de Miller de todas sus caras (arriba a la derecha). Debajo de cada modelo se muestra el cristal natural al que representa. Por otro lado, hemos realizado nuevas impresiones 3D de gran tamaño en otras impresoras. Entre esas impresiones 3D, destacan las de minerales de ficción, algo que estaba previsto en el proyecto como material didáctico especial (Figura 2). Figura 2. Modelo tridimensional del mineral ficticio adegan imprimido a partir de un fichero stl diseñado a partir de un dibujo de la Pequeña guía de minerales inexistentes de Carlos M. Pina y Carlos Pimentel (2019). Al modelo se le ha incorporado iluminación led para hacerlo más llamativo. 4 3.- Diseño e impresión de modelos bidimensionales. De acuerdo con lo propuesto en la memoria inicial de este proyecto, se han diseñado unos primeros modelos cristalográficos bidimensionales. Dichos modelos han sido realizados tanto de forma manual como empleando el programa de libre acceso EskerSketch (Figura 3). Para estos modelos bidimensionales se han abierto nuevas secciones en la página web de wordpress diseñada en proyectos anteriores: tarugos3d.home.blog. Figura 3. Ejemplos de dos modelos bidimensionales con simetrías cristalográficas. (A) Los 10 grupos planos diseñados a mano. (B) diseño con la simetría del grupo plano p4m realizado con el programa EskerSketch. 4.- Catalogación y distribución de los modelos. Como en proyectos anteriores, los nuevos modelos cristalográficos y mineralógicos generados se han subido a la plataforma gratuita Thingiverse para su libre distribución y descarga. Estos modelos se han catalogado en secciones de las páginas web tarugos3d.home.blog y crystalmodels3d.wordpress.com. Las estructuras cristalinas se han clasificado por sus similitudes. Como ya se ha explicado en otras ocasiones, Thingiverse permite almacenar y visualizar archivos .stl, que pueden ser posteriormente descargados por cualquier usuario para su impresión en una impresora 3D. Thingiverse se ha seleccionado por su facilidad de uso para los usuarios finales y por ser de las pocas plataformas que permiten controlar las estadísticas de los modelos (visitas y descargas). 5.- Preparación de colecciones físicas de formas y estructuras minerales. Nuestros modelos cristalográficos y mineralógicos impresos forman ya una colección de más de 40 piezas que desde hace un año se emplean en las clases de Cristalografía impartidas en la Facultad de Ciencias Geológicas de la Universidad Complutense de Madrid. Además, una selección de estos modelos se exhibe, junto a modelos cristalográficos históricos, en el Museo de la Geología de la Facultad de Ciencias Geológicas (UCM) (Figura 4). https://tarugos3d.home.blog/ https://www.thingiverse.com/cpimentel/collections/estructuras https://tarugos3d.home.blog/ https://crystalmodels3d.wordpress.com/ 5 Figura 4.- Modelos cristalográficos expuestos en el Museo de la Geología de la Facultad de Ciencias Geológicas (UCM). 5.- Difusión de los resultados. Desde el día 15 de julio de 2019, momento en el que comenzó nuestro primer proyecto sobre impresiones 3D de modelos cristalográficos y mineralógicos hasta la actualidad se ha realizado una amplia labor de difusión del mismo por distintos medios: páginas oficiales de departamentos, bibliotecas y facultades de la UCM, campus virtual de asignaturas con contenidos mineralógicos y cristalográficos, redes sociales, emails a sociedades científicas, ResearchGate, etc. A continuación, se detallan las principales actividades de difusión realizadas entre septiembre de 2023 y el 20 de junio de 2024: 1.- Visita al Museo de Geología de la Universidad de Oviedo. Entre los días 23 y 25 de septiembre de 2023, Carlos M. Pina realizó una inspección de la colección de modelos cristalográficos que se encuentra en ese museo, que le fueron mostrados por el director del museo D. Luis Miguel Rodríguez Terente. Se llegó a un acuerdo con él para generar e imprimir modelos cristalográficos que permitan completar algunas de sus colecciones con modelos extraviados o deteriorados. 6 2.- Conferencia “De la kryptonita a las gemas el infinito. Lo que nos enseñan los minerales que nunca existieron” impartida por Carlos M. Pina el 25 de septiembre de 2023 en la Facultad de Geología de la Universidad de Oviedo. Conferencia dirigida a profesores y estudiantes de esa facultad de Geología y a alumnos de educación secundaria. 3.- Conferencias “Mineralogía y Ciencia Ficción”. Conferencias científicas del CSIC dirigidas al sistema educativo de la Comunidad de Madrid. Estas conferencias las impartió Carlos M. Pina en los siguientes Institutos de Educación Secundaria: - CEIPSO El Cantizal, el 18 de enero de 2024 - IES Rey Fernando VI, el 12 de abril de 2024 (dos conferencias) 4.- Conferencia “Mineralogía Ficción”. Impartida por Carlos M. Pina el 7 de noviembre de 2023 en la Facultad de Ciencias Geológicas (UCM) como parte de las actividades de la Semana de la Ciencia. Durante todas estas conferencias se mostraron modelos 3D de minerales de ficción. La labor de difusión del presente proyecto no se ha limitado a las actividades mencionadas arriba, sino que también se ha llevado a cabo, como en proyectos anteriores, a través de nuestras páginas web; http://tarugos.home.blog. y crystalmodels3d.wordpress.com (en inglés). Desde el día 1 de septiembre de 2022, inicio de este proyecto, y hasta la fecha en que se ha elaborado el presente informe, estas páginas web han recibido más de 5500 visitas. http://tarugos.home.blog/ https://crystalmodels3d.wordpress.com/ 7 3.- Metodología empleada en el proyecto La metodología para la realización de este proyecto se ha ajustado a la propuesta en el documento de su solicitud y ha consistido en las siguientes tareas: Tarea 1: Búsqueda y recopilación de nuevas estructuras, morfologías cristalinas cuasicristalinas, minerales de ficción de interés y superficies de cristales. Tarea 2: Generación de minerales de ficción. Tarea 3: Elaboración de modelos tridimensionales. Tarea 4: Elaboración de los modelos bidimensionales. Tarea 5 Impresión de los modelos tridimensionales. Tarea 6: Recopilación, catalogación y presentación de los modelos. Tarea 7: Difusión de los resultados. 4.- Recursos humanos El grupo dedicado a realizar este proyecto ha estado integrado por: El Dr. Carlos Manuel Pina es profesor titular de Cristalografía y Mineralogía fue responsable de los proyectos Innova-Docencia-2017/18 nº 85, Innova-Docencia- 2018/19 nº118. Desde 2019 hasta la actualidad ha sido responsable de los proyectos Innova-Docencia nº 5, nº 98, nº 24, nº 121, proyectos de los que el proyecto nº 95 era continuación. La Dra. Victoria López-Acevedo es profesora titular emérita del Departamento de Mineralogía y Petrología (UCM) y ha participado en todos los proyectos Innova-docencia sobre impresión 3D de modelos cristalográficos y mineralógicos. Su principal labor en todos estos años ha sido la de identificar los modelos cristalográficos y mineralógicos más adecuados para su inclusión en el proyecto, así como la de divulgación de los resutlados El Dr. Carlos Pimentel es profesor ayudante en el Departamento de Mineralogía y Petrología (UCM) y ha participado en todos los proyectos Innova-docencia sobre impresión 3D modelos cristalográficos y mineralógicos. El Dr. Pimentel ha sido el diseñador de las páginas web http://tarugos.home.blog. y crystalmodels3d.wordpress.com (en inglés) y de los modelos que contienen estas páginas. El Dr. David Ávila ha impartido durante muchos cursos las asignaturas de Química Inorgánica I y II del Grado de Química en la Facultad de Químicas. El Dr. Ávila ha participado en la mayor parte de los proyectos Innova-Docencia sobre impresión 3D de modelos cristalográficos y mineralógicos y ha aportado su experiencia como profesor de Químca El Dr. Jesús Prado Gonjal es Profesor Contratado Doctor en el Dpto. de Química Inorgánica de Facultad de CC. Químicas (UCM) e imparte asignaturas teóricas y http://tarugos.home.blog/ https://crystalmodels3d.wordpress.com/ 8 prácticas de Química Básica, Ingeniería de Materiales, Química para geólogos. Ha participado en el proyecto Innova-Docencia-2021/2 nº 24 y 2022/23 nº 121. La Dra. Vanessa Amelia Cascos Jiménez es PDI en el Dpto. de Química Inorgánica de Facultad de CC. Químicas de la UCM (“Atracción de Talento”) e imparte asignaturas prácticas de Operaciones Básicas de Laboratorio del Grado de Química y de Química del Grado de Geología. Ha participado en los proyectos Innova-Docencia-2021/22 nº 24 y 2022/23 nº 121. La Dra. Elena Solana Madruga es Profesora Ayudante Doctora en el departamento de Química Inorgánica de la Facultad de Ciencias Químicas (UCM). Imparte asignaturas tanto teóricas como prácticas en los grados de Química, Ingeniería Geológica e Ingeniería de Materiales. Dña. Ana Cabeza Lorca es licenciada en Filología Clásica por la UCM. En la actualidad es la directora de la Biblioteca José Luis Amorós de la Facultad de CC. Geológicas. Ha participado en los proyectos Innova-Docencia-2019/20 nº 5, 2020/21 nº 98, 2021/22 nº 24 y 2022/23 nº 121. Su actividad dentro de este proyecto ha sido la de difundir los resultados en instituciones académicas y museos de España y Europa. D. Ángel Crespo López es estudiante del Doctorado en Geología e Ingeniería Geológica del departamento de Mineralogía y Petrología de la Facultad de Ciencias Geológicas. Ha participado en los proyectos PIMCD 12, 2015; Innova-Docencia-2017/18 nº 85, 2018/19 nº118, 2019/20 nº 5, 2020/21 nº 98, 2021/22 nº 24 y 2022/23 nº 121. D. Vinicio Fernández Sequeira tiene un Grado en Turismo y Máster en Dirección y Gestión de Empresas Hoteleras por la UCM. En el campo de la informática ha realizado distintos cursos de Android y html5, Linux, y aplicaciones web PHP y MySql. D. Vinicio Fernández ha participado en el proyecto Innova-Docencia-2022/23 nº 121. Su labor principal ha sido la de estudiar el uso de programas de fotogrametría para generar modelos basado en modelos tridimensionales previos. Dña. Tamara González Illanes ha cursado un máster Biología, Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina en la UCM y actualmente es estudiante del Doctorado en Biología (UCM-UPM) y forma parte del departamento de Mineralogía y Petrología de la Facultad de Ciencias Geológicas de la UCM, así como del Departamento de Sistemas y Recursos Naturales de la ETSI Montes, Forestal y del Medio Natural de la UPM. Su labor principal ha sido la de dar difusión a los resultados del proyecto. Dña. Ana Pallarés es licenciada en Ciencias Químicas por la UCM, con máster internacional y mención de honor en Espectroscopía Avanzada en Química, y actualmente está cursando el doctorado en Química Avanzada. 5.- Desarrollo de las actividades Actividades realizadas: Como en proyectos anteriores, se han diseñado e impreso modelos cristalográficos y mineralógicos, los cuales se han puesto a disposición en nuestras páginas web y en los campus virtuales de asignaturas de la UCM con contenido en cristalografía, como Cristalografía (primer curso del grado en geología) y Geología (primer curso del grado en química). Estos modelos virtuales han servido para que los estudiantes pudiesen complementar el estudio de los modelos y las estructuras cristalográficos que se utilizan en clase. 9 Por otro lado, como ya se ha indicado en la sección de objetivos alcanzados, durante el desarrollo de este proyecto los resultados se han difundido mediante conferencias y visitas a museos. Finalmente, queremos destacar que al proyecto “Diseño de modelos cristalográficos y mineralógicos para impresoras 3D” (Innova-docencia nº 24), del que este proyecto es su segunda continuación, ha sido galardonado con el PREMIO JOSÉ ANTONIO CAMPO SANTILLANA AL MEJOR PROYECTO EN EL ÁREA DE CIENCIAS E INGENIERÍAS EN LA CONVOCATORIA 2021-22. Actividades futuras: las páginas web con los modelos se mantendrán activas y actualizadas durante los próximos años y se continuará con la difusión de sus contenidos por diferentes medios (conferencias, vistas a instituciones, exposiciones, etc.). Además, se ha solicitado un nuevo proyecto para realizar nuevos modelos cristalográficos y mineralógicos que puedan ser impresos utilizando impresoras 3D (Innova-docencia nº43 2024-2025). Este proyecto ha sido concedido recientemente (https://www.ucm.es/opc/file/ciencias-e-ingenier%C3%8Das-1). Dentro del marco de este proyecto está previsto el montaje una exposición de modelos cristalográficos en la Facultad de Ciencias Geológicas para la Semana de la Ciencia de Madrid 2024. https://www.ucm.es/opc/file/ciencias-e-ingenier%C3%8Das-1