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Impresión 3d - Introducción a la impresión 3D

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Introducción a la impresión 3D - Pasos a realizar para una impresión 3D
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PASOS PARA REALIZAR UNA IMPRESIÓN 3D

Infobox info icon.svg.png «AUDENTES FORTUNA IUVAT»: “A LOS OSADOS SONRÍE LA FORTUNA”.

LA ENEIDA, DE VIRGILIO

Entendiendo el proceso de la impresión 3d:

Básicamente el proceso involucra:

• Diseñar / Poseer un objeto / modelo 3D para imprimir.

• Llevarlo al formato adecuado; STL; (Para poder realizar el próximo paso).

• Generar el código de impresión. Las instrucciones que debe cumplir la máquina.

• Imprimir.

• Dar acabado y terminación deseada a la pieza.


Esquema simple de pasos necesarios para realizar una impresión 3D.

Por un lado tenemos la pieza que queremos imprimir y por el otro la impresora. La impresora recibe un código para ejecutar ciertas acciones, que se traducen en movimientos reales.


¿Cómo traducimos nuestro objeto, modelo 3d en instrucciones código para que las ejecute la impresora? En otras palabras, una vez que tenemos la pieza para imprimir en formato STL (u otro), tenemos que traducir esta información a instrucciones para que la impresora fabrique la pieza.


La impresora, tiene una placa electrónica, por ejemplo una placa Arduino, que lleva un firmware en el micro controlador. Este Firmware es el programa que controla la impresora. El firmware es un programa que puede venir o no instalado y generalmente se puede modificar. Los dos firmwares más populares y estables se llaman Sprinter y Marlin.


A veces hay que “cargar" o “modificar” el firmware en la placa; en el Arduino. En principio esto es algo que sólo es necesario hacerlo pocas veces, ya que el programa cargado se queda almacenado permanentemente. El programa para cargar el firmware se llama Arduino IDE y permite cargar programas en la placa Arduino desde la computadora.

Es decir que una vez cargado, nuestra placa tendrá un firmware, que la controla, por ejemplo el Marlin.

Para traducir la pieza / imagen que disponemos 3d, a instrucciones necesitamos generar la secuencia de órdenes para que la impresora 3D construya el objeto. Esto se realiza con un rebanador, que realiza el Fileteado / Feteado / Rebanado; por ejemplo el programa Slic3r.


Lo que hacen estos programas es rebanar la pieza, fetear la pieza en diferentes capas, con un espesor de capa definido. Luego en cada capa, el programa define el camino que deberá recorrer la boquilla para depositar el material. En el caso de las impresoras que imprimen por capas enteras, este paso no es necesario.

Como resultado, el programa que realiza el fileteado genera el código G-Code, que es el código que necesita la impresora para poder imprimir la pieza en cuestión.

Una vez que tenemos el código generado. El G.Code; Lo tenemos que comunicar a la impresora. Esta comunicación puede ser activa, mediante la computadora y un programa interfaz que nos permite controlar la impresora. O directamente cargar el G.Code en una tarjeta que va a ser leída por la impresora.

Esquema simple del software para realizar una impresión 3D.

Ampliaresmos, pero lo que nos tiene que quedar aquí es el concepto. La impresora 3d, necesita un código, unas instrucciones de trabajo. Existen programas que generan estas instrucciones de trabajo.


MODELADO

Infobox info icon.svg.png LA INSPIRACIÓN EXISTE, PERO DEBE ENCONTRARTE TRABAJANDO.

PABLO PICASSO

En cuanto al modelado, quiero remarcar;

Primero, que modelar es una competencia muy deseable. Es necesario darnos cuenta de que lo es, así le dedicamos el tiempo y el estudio necesario. ¿Por qué? Porque no sólo es traducir a un modelo el objeto deseado, sino que nos ayuda a pensar, nos mejora la inteligencia espacial, nos enfrenta al desafío de imaginar y visualizar.

Segundo, en el ámbito de la impresión 3d, nos brinda muchas ventajas: Nos permite armar nuestros modelos; nuestros propios diseños. Lo que nos facilitará imprimir lo que nosotros queremos y no los que otros proponen; Nos permite corregir los diseños; ajustar medidas a las dimensiones exactas que necesitamos.

Tercero, adquirida la competencia de modelado, haremos foco en pensar, en liberar nuestra capacidad creadora para pensar mejoras e innovaciones.


Ejemplo


Los formatos que se utilizan habitualmente en el modelado para impresión 3d son:

STL: Stereo Litography o Estéreo Litografía.

Es un estándar en impresión 3d. Es un formato muy usual utilizado por la mayoría de los programas. El objeto es descrito por una malla de triangular, por sus puntos que la componen. Es simple, no tiene información adicional. (Color, texturas, propiedades físicas, etc.)


OBJ: Object files. Objeto.

Formato abierto utilizado en muchos programas de modelado y animación. Similar a STL, en cuanto a que es un formato simple, y muy utilizado por la mayoría de los programas. Contiene la información de los vértices del objeto, pero puede tener más información; Normales, textura, definición de caras, información de curvas, etc.


AMF: Formato de manufactura aditiva. Additive Manufacturing Format.

También utiliza una estructura triangular para definir los objetos; pero puede definir la estructura con funciones más resumidas. Además de describir la información del objeto, agrega otros atributos, como materiales, colores y posicionamiento. Puede por ejemplo indicar la repetición de un objeto en distintos lugares para una impresión simultánea. O la posición de un objeto en relación a otros. (“Constelaciones”, muy útil en las impresoras.)


Ejemplo



PROGRAMAS PARA GENERAR LOS MODELOS DE LAS PIEZAS A IMPRIMIR

Hay muchos programas para dibujar y generar piezas en 3d y luego generar este tipo de archivos necesarios para imprimir.

Los programas para generar estos archivos podrían clasificarse en:

1. Herramientas de Dibujo paramétricas

2. Herramientas de Dibujo de Malla o poligonales


HERRAMIENTAS DE DIBUJO PARAMÉTRICAS:

OpenSCAD; FreeCAD; HeeksCAD; Dassault; Solidworks; PTC Pro/Engineer; Autodesk Inventor; Salome-project; etc.


En ellas la geometría es generada y guardada por expresiones matemáticas, y sus variables.

Ejemplo


Es decir que es fácil alterar los valores de las variables y de esta forma actualizar un archivo para que tenga dimensiones diferentes. Por ejemplo un círculo de radio 10, se puede alterar rápidamente a radio 20. Por otra parte, el círculo mantendrá su curvatura, porque siempre es generado por una expresión matemática.

Algunos recomiendan programas paramétricos, básicamente argumentan que cuando quieren cambiar una medida, está todo relacionado por variables, y de esta forma es muy fácil ajustar los diseños una vez que están realizados.


HERRAMIENTAS DE DIBUJO DE MALLA O POLIGONALES:

Art of Illusion; Blender; Autodesk 3ds Max; Google Sketchup; TinkerCAD; 3DTin; etc.


Ejemplo


Programas en los cuales los dibujos son generados por distintos métodos, pero se guarda la ubicación individual de los puntos de las superficies generadas. Es decir se genera una malla de puntos.

Infobox info icon.svg.png PERO ESTA CLASIFICACIÓN DE LOS PROGRAMAS ES ARBITRARIA, YA QUE MUCHOS DE ESTOS PROGRAMAS TRABAJAN CON UNA MEZCLA DE AMBAS TÉCNICAS Y PUEDEN GENERAR ARCHIVOS EN DISTINTOS FORMATOS. LA MAYORÍA DE ESTOS PROGRAMAS PERMITE GENERAR ARCHIVOS STL Y OBJ. Y SI NO LO GENERAN SERÁ CUESTIÓN DE EXPORTAR EL ARCHIVO A UN PROGRAMA QUE SI LO GENERE.



En todo caso, cualquier tipo de programa que utilicemos lleva un tiempo de aprendizaje. Y es necesario que nos hagamos fuerte en la utilización de por lo menos alguno de ellos.


LOS PROGRAMAS DE IMPRESIÓN

Los mismos programas de impresión 3d, van agregando funciones de posicionamiento, escala, duplicación y otras características, que son deseables tener en el momento de la impresión y que permiten algunos retoques en el modelo que estamos realizando.


CORRECCIÓN DE MODELOS

Sea cual sea el origen de nuestros modelos, hay algunas cosas que tendremos que velar que se cumplan y si es necesario corregir. Enumerando de más básico a más complejo:


1. Posición: Que el modelo esté bien ubicado espacialmente en el plato de impresión; dentro del plato, que no quede fuera de los límites de este.

Ejemplo


2. Rotación: Un mismo modelo se podría imprimir en distintas posiciones. Pero de acuerdo a su posición relativa en el espacio puede o no necesitar material de soporte. En el caso que lo necesite puede requerir mayor o menor cantidad de dicho material. Hay que elegir una adecuada rotación para realizar una impresión lo más fácil posible. Una orientación que nos va a ocasionar la menor cantidad de problemas potenciales.

Ejemplo


3. Escala: De acuerdo a las dimensiones finales que queramos obtener. Cuanto más chico el objeto, menor será el costo y más rápido se obtendrá.

Ejemplo


4. Duplicación: Realizar múltiples copias del mismo objeto.

Ejemplo


5. Simpleza. Tratar de que el objeto a imprimir esté representado con la menor cantidad de puntos, sin perder sus características. Los modelos con menor cantidad de puntos, se controlan más rápidamente y exigen menos cálculos.

Ejemplo

6. Agujeros para retirar el material: Para impresiones en impresoras de polvo, hay que dotar al modelo de agujeros para que pueda salir el material. Para impresiones por deposición de material, pensar la forma de forma tal de utilizar la menor cantidad de material posible.

7. Objetos ahuecados: No todos los objetos necesitan un interior sólido. Ahuecar los objetos redunda también en menor uso del material e impresiones más rápidas.

Ejemplo


8. Hacer diseños minimalistas. Remover todo lo posible, dejando sólo lo esencial. Usar columnas en lugar de paredes, ahuecar objetos, simplificar el diseño.


9. Que sea una superficie cerrada, que no se pueda “plegar” una parte, “no desplegable”; que no se crucen lados en la figura. Que no tenga dos paredes en el mismo sitio. Que no haya intersecciones de caras. Que sea a prueba de agua, es decir el agua no podría filtrarse dentro de la pieza o salir de la pieza por ningún punto. Si la pieza fuera opaca, no debería verse el interior. Que no tenga partes desconectadas del modelo. Una malla Non Manifold; una malla “impermeable” sin orificios permitidos. Una regla podría ser “cada borde de los triángulos que describen la malla debe tener exactamente dos triángulos conectados”

Ejemplo


10. Corregir las normales para que apunten hacia afuera.

Ejemplo



Infobox info icon.svg.png LOS PROGRAMAS DE DISEÑO YA INCORPORAN HERRAMIENTAS PARA ANÁLISIS DE LAS OBJETOS CREADOS PARA DEJARLOS LISTOS PARA IMPRIMIR EN 3D. SE PUEDEN UTILIZAR MÁS DE UN PROGRAMA PARA PULIR LOS ERRORES DE LOS MODELOS.


¡No todo tiene que ser impreso!

Cuando generes tus ideas:

• Combinar materiales y técnicas.

• Utilizar materiales estándar; para reducir costos.

• Reducir la cantidad de material necesario para imprimir.

• No sólo pensar en los prototipos sino en la producción en serie con otros métodos.


Ejemplo


Nota: Contenido perteneciente al libro Introducción a la impresión 3D. J.Bauer

Acceso al libro


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