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Tanto las instituciones educativas como los ámbitos de educación no formal están incorporando la tecnología de impresión 3D como recurso didáctico y como materia de enseñanza.   Por ese motivo, en Trimaker creamos una Guía de impresión 3D para educadores que puede aplicarse y adaptarse a todos los niveles de la enseñanza.   En esta edición hablaremos sobre el modelado. Aquí brindamos una versión resumida del contenido de la guía que sirve como referencia y eje para comenzar a hablar sobre este tema. Quienes deseen la versión completa pueden contactarnos a [email protected]    TEMA 3   MODELADO   Los modelos 3D son representaciones matemáticas de cualquier objeto tridimensional (real o ficticio) en un software 3D. Son una parte esencial de la construcción de gráficos tridimensionales y sin ellos no habría animaciones por computadora. No existirían Toy Story ni Wall-E, no tendríamos juegos en 3D ni películas de Transformers (al menos, en la forma en que los conocemos hoy en día). Cada objeto, personaje, escena de una película animada por computadora o videojuego se compone de modelos en 3D.   El proceso de crear y dar forma a un modelo 3D se conoce como modelado 3D. Existen tres maneras de obtener un modelado:   Descargarlo de una biblioteca on-line:   Una de las mejores maneras de comenzar a relacionarse con este tipo de archivos es encontrar un objeto en la web y utilizarlo como referencia. Thingiverse y GrabCAD son grandes lugares de referencia para descargar objetos y conseguir inspiración.   Escanear un objeto existente:   Escanear un objeto también permite obtener un modelado sin tener que diseñar la pieza. Hoy existen muchas maneras de digitalizar objetos, desde aplicaciones que utilizan la cámara de nuestros celulares, hasta escaners de altísima precisión, pasando por accesorios para tabletas. Una vez obtenido el escaneo se puede imprimir como está, escalarlo o modificarlo.   Diseñar la pieza a medida:   A esta etapa se la llama modelado y consiste en dar forma a los objetos usando un software. Hay una serie de técnicas, métodos o lógicas de modelado 3D, cada una de las cuales sirve para lograr modelados diferentes. A continuación explicaremos algunas de ellas y sus aplicaciones.   Lógicas de modelado   Geometría sólida constructiva: Permite modelar formas complejas combinando volúmenes simples. Este tipo de modelado, usado por ejemplo en los softwares Rhinoceros y Tinkercad, permite obtener objetos simples o bases sobre las que realizar un diseño más detallado.   Modelado por curvas: En este tipo de modelado las superficies del modelo están definidas por curvas e influenciadas por puntos de control que permiten modificarlas. Puede hacerse con el software Rhinoceros y se usa para objetos con superficies muy complejas y orgánicas manteniendo una cierta rigurosidad técnica.   Diseño paramétrico: El término “paramétrico” se refiere al uso de parámetros o variables que permiten definir el modelo final. Los parámetros pueden ser tanto numéricos (longitudes, diámetros, ángulos, etc.) como geométricos (tangente, paralelo, concéntrico, etc). Este tipo de modelado, que se usa en producción y en diseño estructural, puede hacerse con los softwares Solidworks, CATIA y Grasshopper.   Escultura digital: Es el modelado con un software específico que ofrece herramientas que simulan la manipulación de arcilla. Es posible comprimir, estirar, generar texturas o alisar, entre muchas otras. Se usa para animación y diseño de personajes.   Software específico: Existen también programas diseñados específicamente para ciertas industrias. Por ejemplo, en diseño textil hay programas que permiten diseñar un molde y luego verlo realizado en 3D en distintas telas.     Softwares de pre-impresión   A los programas de preparación se los llama ‘slicers’, que se traduce del inglés como cortadores o laminadores. Esto se debe a que la pieza es cortada en “rodajas”, llamadas capas, a las que luego convertirá en caminos lineales.   Uno de los grandes beneficios de la impresión 3D es poder definir los parámetros en cada objeto según sus requisitos. Una definición de 0,1 mm se utilizará con poca frecuencia y para piezas con gran cantidad de detalle, mientras que para la mayoría de los modelos una definición de 0,3 mm dará un resultado muy bueno.     Parámetros de impresión   Los parámetros de impresión van a definir las características que luego tendrá la pieza final. Su definición, estructura interna, material, etc. En muchas impresoras, como la Trimaker Cosmos, pueden modificarse algunos de estos parámetros durante la impresión. Por ejemplo, modificar la temperatura en un día muy caluroso o bajar la velocidad si se observa que está imprimiendo demasiado rápido.   Espesor de capa   Es la altura que tendrá cada capa. Se mide en micras o milímetros. Suele ir desde 100 micras (0,1 mm) a 300 micras (0,3 mm). La definición es uno de los factores que más afecta al tiempo de impresión, ya que define la cantidad de capas que tendrán que realizarse para obtener la pieza. Si tenemos una definición de 0,3 mm serán necesarias menos capas y, por ende, menos tiempo de impresión. Al contrario, si tenemos una altura de capa de 0,1 mm se necesitarán el triple de capas y de tiempo.   Capa   Las capas se componen de tres elementos: la pared exterior, la pared o paredes interiores, y el relleno. A lo largo de la impresión el extrusor depositará el material generando estos tres elementos.     Pared   Las paredes son perímetros que siguen el borde de la pieza. Cada uno tendrá un ancho determinado dado por el diámetro de la boquilla.   Relleno   Cuando hablamos de relleno nos referimos a la estructura interna de la pieza. Uno de los beneficios que da la impresión 3D es el de poder definir cómo será esta estructura. Podemos elegir tanto el porcentaje de material que tendrá el relleno como el diseño del patrón que se usará. De esta manera, la estructura interna de cada pieza se decidirá según sus aplicaciones y las características que queremos que tenga. La mayoría de las impresiones no son sólidas, están impresas con un patrón interior que puede variar dependiendo del destino que se le vaya a dar al objeto. Podrá usarse un bajo porcentaje de relleno para un objeto meramente decorativo o uno más alto para una pieza que requiera resistencia mecánica.     Posición   Debido a que el modelo será impreso capa por capa, la orientación de la impresión tendrá un impacto en la definición, la calidad y la resistencia de la pieza. Para posicionar una pieza correctamente recomendamos orientar el objeto teniendo en cuenta dos cosas: que la base de apoyo sea el lugar más plano de la pieza y que los detalles importantes de la pieza queden verticales (en el eje z), ya que suelen salir más prolijos.     Soportes   Cuando un modelo tiene salientes, las capas que no están directamente soportadas en una capa inferior pueden caerse, generando imperfecciones. Para evitarlo, debemos construir soportes que actúen como base de las capas que conforman los salientes del modelo.   Para poder entender cuándo se necesitan soportes y cuándo no, usaremos como ejemplo las letras “Y”, “H” y “T”. En el caso de la “Y”, las salientes se abren a un ángulo mayor a 60°, de manera que cada capa se desfasa muy poco respecto de la anterior. Por lo tanto, a pesar de tener salientes, las capas tendrán soporte suficiente para construirse sin problemas y no se tendrá que usar soportes extras. En el caso de la “H” vamos a usar soportes en el puente solamente cuando la distancia sea mayor a 7 mm. En una distancia menor no será necesario usarlos porque no habrá riesgos. Llamaremos a estas excepciones “puentes”. En el caso de la “T”, vamos a necesitar usar soportes sí o sí, ya que no hay capas inferiores sobre las que se puedan construir los brazos, que tienen una extensión mayor a 7 mm.     Temperatura   Este parámetro se define según el material a utilizar. Existen dos parámetros de temperatura. La del extrusor, que es la temperatura a la que funde el material, y la de la placa de construcción, que sirve para que el material se adhiera a la plataforma. Por ejemplo, en el caso del PLA, el extrusor estará entre los 190° C – 200° C y la placa estará a 60° C.     Consejos   A la hora de diseñar una pieza para ser impresa en 3D sugerimos tener en cuenta los consejos y límites que enumeramos aquí.     GUÍA DE IMPRESIÓN 3D PARA EDUCADORES   TEMA 1:

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A continuación enumeramos consejos y límites a tener en cuenta a la hora de diseñar una pieza para ser impresa en 3D. No necesariamente hay que seguir estas reglas al pie de la letra, pero tenerlas en cuenta mejora mucho los resultados de las impresiones.   Espesor   El espesor comprende a las paredes, el techo y el piso. Las paredes van a medirse en cantidad de perímetros, y el piso y techo en cantidad de capas. Una pieza puede tener diferente cantidad de capas en el piso y en el techo, pero no cambiará la cantidad de perímetros a menos que el espesor de la pared sea más pequeño que la cantidad de pasadas. Para obtener buenos resultados se recomienda usar un espesor de al menos dos veces el diámetro de la boquilla de la impresora, un piso de al menos dos capas y un techo de al menos tres capas.   Texto grabado o en relieve   En general, cuando se quiere un texto grabado o un detalle superficial es mejor que esté hundido en el objeto y no en relieve. Para textos grabados o detalles hundidos en la superficie se recomienda un grosor de línea mínimo de 1 mm y una profundidad de 0,3 mm. Para detalles sobresalientes y textos en relieve se recomienda un grosor de línea de al menos 2,5 mm y una altura de al menos 0,5 mm.  

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