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Guía de Diseño para Imprimir en 3D con éxito


PROCESO DE IMPRESIÓN 3D

Cuando hablamos o escuchamos hablar de impresión 3D obviamos que es un proceso que inicia en un computador. La impresión 3D reproduce un archivo digital para convertirlo en un objeto físico y ese archivo digital puede venir por 3 vías: desde un diseño CAD-3D, desde un archivo STL que se descargar desde la web o desde un escáner 3D. 

Independiente del camino por el cual se obtenga el archivo para imprimirlo en 3D el resultado dependerá de varios factores que son relevantes de conocer si el objetivo es convertirse en un experto en esta materia. Incluso si uno no posee hoy una impresora 3D y desea pagar por un servicio de impresión 3D, los proveedores normalmente se hacen cargo de reproducir el archivo más no de repararlo u optimizarlo ya que eso se entiende como responsabilidad de quien lo diseña, en este caso, el cliente (autor).

Es por esta razón que en esta guía repasaremos todos los aspectos que hay que revisar y asegurar antes de enviar un archivo a su fabricación por una impresora en 3D para que el resultado sea exitoso y satisfactorio.

ASPECTOS GENERALES DE LA IMPRESION 3D

¿Qué software CAD utilizar?

Existen dos categorías de software de diseño asistido por computador: 

– Open-source (abierto y gratuito)

– Licenciado (pagado)

Independiente de cuál software utilicemos lo importante es que ofrezca modelado en 3D y que el diseño o modelo 3D pueda ser exportado al menos a un formato con extensión STL. En caso de querer imprimir no solo la forma sino también en Full Color es fundamental que el software ofrezca la posibilidad de exportar en formato OBJ, VRML o 3DS. 

¿No puedo imprimir en 3D directo desde el software CAD?

No. Todas las impresoras 3D utilizan y necesitan un software de “slicing” o Slicer que no solo divide en capas el archivo recibido desde el software CAD en un formato compatible, sino que también prepara el trabajo para ejecutar la impresión 3D de la o las piezas que se quiere fabricar. Existen dos categorías de software de “slicing” o Slicer:

– Propietario (según la marca de impresora 3D)

– No-Propietario (Ej: Slic3r, Cura, Simplify, Skeinforge, 3D Builder)

¿Qué puedo imprimir?

La impresión 3D se basa en una lógica constructiva de “apilamiento”. Una capa sobre otra en suma creará un volumen en el eje Z, sin embargo la técnica constructiva por adición de material si bien no tiene límites claros en la forma que puede reproducir, sí tiene límites que difieren según el material y el método de deposición o curado de material que utilice cada impresora 3D en particular. Es por eso que es muy importante saber qué aplicación buscamos para seleccionar adecuadamente la tecnología de impresión 3D

Entre el DISEÑO 3D y la FABRICACIÓN hay una pauta que seguir que consiste en tres factores:

1. Asegurarse de que el archivo es “Imprimible en 3D” 

2. Exportar el diseño 3D desde el CAD a formato STL para impresión 3D

3. Optimizar el archivo para Imprimir en 3D con éxito

Para revisar en detalle cada factor puedes leer el capítulo 1, 2 y 3 a continuación

(1) ASEGURAR QUE EL ARCHIVO ES IMPRIMIBLE EN 3D

Es clave hacer la diferencia entre el “diseño” y el “archivo”. Cuando hablamos de que el “archivo” no es factible de imprimir en 3D no tiene relación, normalmente, con el diseño. Muchas veces se comete el error de decir “el diseño está mal”, cuando en realidad lo que no se puede replicar en la impresora 3D es el archivo que se obtiene desde el software CAD donde se diseñó el objeto.

¿Cuáles son las razones por las cuáles un archivo no podría ser impreso en 3D? Revisaremos los factores clave para asegurarnos de que el modelo puede ser impreso en 3D con éxito. Las preguntas que siempre debemos hacernos son:

1.1 El archivo es ¿a “prueba de agua”?

1.2 El archivo ¿tiene volumen?

1.3 El archivo ¿tiene la escala deseada?

1.4 El archivo ¿será estable físicamente?

1.5 El archivo ¿tiene el tamaño (peso) adecuado?

Cuando exportamos nuestro diseño desde el software CAD se genera una réplica que es una malla de triángulos. Es necesario checar que a la malla no le falten polígonos. Esta falta de “información” puede generar errores en el código que se traducirá en errores de impresión.  

1-2 el archivo ¿tiene volumen?

Por definición la impresión 3D crea objetos volumétricos, por ende, si las figuras no son volumétricas o en tres dimensiones, no se puede fabricar.

1-3 el archivo ¿tiene la escala deseada?

Es normal que los modelos 3D dibujados en un CAD a veces no tengan la escala deseada o simplemente queremos fabricar el objeto a un tamaño mayor o menor. Un detalle a cuidar siempre son las unidades dimensionales con la que el objeto fue exportado (milímetros o pulgadas) dado que el archivo podría no tener el tamaño esperado.

Por otro lado, hay que evaluar si el tamaño de la pieza coincide con el espacio o volumen de trabajo de la bandeja de la impresora 3D que vamos a utilizar. Muchas veces cuando el objeto es más grande que la bandeja de impresión 3D cabe preguntar ¿podemos reducir el tamaño? Si no, ¿podemos dividir el modelo en más partes para luego armar una especie de “puzzle”? y que unidas posteriormente formarán el objeto a la escala 1:1 deseada o será necesario escalar la pieza al tamaño máximo de la bandeja de impresión.

1-4- el archivo ¿será físicamente estable?

La estabilidad física tiene relación con cómo la geometría puede cumplir con la expectativa funcional que se requiere. Por ejemplo, una maqueta arquitectónica es una representación a escala de una edificación, sin embargo, a la escala representativa (Ej. 1:1000) puede que un muro termine con un espesor tan delgado que al solo tocarlo se rompe porque es muy delgado o muy frágil.

Lo mismo sucede con un objeto cuya masa se sostiene con un conector muy delgado y es susceptible de romperse.

Por último, los detalles finos puede que se vean muy bien el diseño digital, pero que por la tecnología de impresión 3D que uno utiliza esos detalles no puedan ser reproducidos fielmente o simplemente no se vean.

Con todo lo anterior, un modelo 3D debe cumplir con ciertas reglas para poder ser impreso en 3D debido a las limitaciones técnicas de cada tecnología como el espesor mínimo, detalles finos mínimos, filetes, diámetros y holguras.  

1-5 el archivo ¿tiene el tamaño (peso) adecuado?

El formato más común utilizado por los programas de “slicing” es el *STL (standard tesellation language) que es una réplica aproximada del diseño 3D dibujado por computador representado como una malla de triángulos. Este formato guarda información de la geometría y coordenadas del modelo 3D a una escala conocida (milímetros o pulgadas) y cuyo tamaño dependerá de dos cosas:

 

  • Lenguaje ASCII o BIN
  • Cantidad de triángulos

 

La diferencia entre un archivo STL (ascii) y un STL (bin) es que el tamaño del último será menor, pero no difiere geométricamente del primero. Por ende, normalmente se preferirá seleccionar esta opción de STL al momento de guardar/exportar a STL desde el software CAD que estemos utilizando. Ahora, ¿cuántos triángulos se necesitan para representar fielmente un modelo 3D? La respuesta es: depende.

NOTA: la diferencia entre los tamaños es evidente, pero cuando se imprime en 3D la segunda y tercera esfera visualmente se verán casi iguales, más la precisión será casi indistinguible por lo tanto ¿vale la pena el exceso de triángulos?

No hay una fórmula que defina exactamente cuántos triángulos necesita una geometría para ser una réplica exacta, sino que lo importante es determinar que visualmente la pieza no pierda su geometría por tener muy pocos triángulos, ni muchos más de los necesarios para que el tamaño del archivo no crezca excesivamente. Un tamaño de archivo STL idealmente no debiera pesar más de 150MB. Además, cuando se opta por utilizar un servicio de impresión 3D outsource, éstos normalmente exigen un peso máximo para subir el archivo a través de su página web, a veces, máximo 100MB.

(2) EXPORTANDO DEL SOFTWARE CAD 3D AL STL

¿Cómo exportamos el diseño desde el CAD a un formato STL para impresión 3D? 

Para iniciar el proceso es importante que el diseño 3D creado en el software CAD se exporte a este formato según la opción que ofrezca el software utilizado ya sea “guardar como” (save as) o “exportar” (export).

Revisaremos en detalle cada una de las opciones que ofrecen la mayoría de los programas (software) utilizados para diseño CAD 3D y los parámetros que ofrece cada uno, aunque esta lista no está limitada a toda la oferta de programas para diseño en 3D, sino que corresponde solo a una muestra.

Diseño CAD para principiantes

– Tinkercad

– Sketchup

Diseño CAD para Ingenieros, Diseñadores y Arquitectos

– Solidworks

– Autodesk Inventor

– PTC Creo

– CATIA

– NX

– Rhinoceros

Diseño CAD para artistas gráficos

– Zbrush y Sculptris

– 3D Studio MAX

– Maya

– Blender

Otros

– Meshmixer

A) TinkerCAD

Este software es genial porque funciona en la nube (no necesita instalarse), es de uso abierto, es ideal para crear geometrías simples y tiene como principio la impresión 3D.

Ventana de diseño > Clic en Menú “Export” (arriba a la derecha)

Hay dos opciones:

“Everything in the design” que significa exportar todos los objetos dibujados en la sesión actual a un archivo único o

“Selected shapes…” que significa que exportaremos sólo los objetos seleccionados.

El formato a descargar puede ser STL u OBJ. ¿La diferencia? STL ya sabemos qué es y para qué sirve, pero OBJ es un formato que además de la malla contiene la información de color y textura del objeto y si queremos fabricar el modelo en color esta información será relevante. Para imprimir en FFF este formato no tiene relevancia por tanto exportaremos la información a STL.

B) Sketchup

Sketchup no tiene por defecto el comando para exportar a STL. Primero hay que instalar una extensión especial que puedes descargar desde aquí

Una vez instalada la extensión STL vas a Menú Archivo > Exportar STL

Sugerimos seleccionar las unidades  (mm, cm, inches, etc) y en el formato de STL elegir “binary” (ya explicamos la diferencia entre ASCII y BINario en el primer capitulo)

C) Solidworks

Probablemente el software de diseño mecánico más utilizado por ingenieros no puede estar fuera del universo de la impresión 3D así que también exporta sus diseños a formato STL. Este software de diseño mecánico 3D y paramétrico puede crear piezas y conjuntos, pero también ofrece mayores opciones de configuración antes de exportar el archivo STL ya sea de una pieza o de un conjunto. 

Entonces, al momento de exportar a STL revise primero las opciones para conseguir el resultado deseado:

– Menú File > Save as

– Seleccione formato STL y en el cuadro de diálogo clic en “options”

– Para un archivo STL con mejor calidad superficial, cambie la resolución a “custom” para personalizar los valores

– Cambie el valor de “deviaton” a 0,01mm

– Cambie el valor de “angle” a 5º (menores valores de “deviaton” y “angle” producirán una malla más fina, pero también más densa y con ello un archivo más pesado)

Algunas recomendaciones adicionales:

– Revise que el formato sea Binario (no ASCII)

– Si no desea que el conjunto guarde cada pieza por separado para imprimir todo el conjunto ensamblado como un archivo único, entonces revise que el siguiente checkbox esté seleccionado: “Save all components of an assembly in a single file”

– Revise las unidades (mm o pulgadas)e

D) Inventor Professional

Uno de los competidores en la categoría de “mid-range” en software de diseño mecánico. Este software se hizo popular por ser parte de la casa desarrolladora del famoso programa AutoCAD (que también exporta a STL). Probablemente uno de los programas que mejor exporta los diseños a STL sin necesidad de cambiar muchos valores, pero dentro de sus innovaciones ofrece la opción de enviar los diseños directamente a los proveedores de impresión 3D en caso de que no tengas tu propia impresora…claro, con el detalle de que tienes que vivir en Estados Unidos.

Por eso, solo comentaremos los pasos básicos para exportar el diseño a STL. Básicamente es un proceso muy similar al de SolidWorks:

– Menú File > Save copy as

– En el cuadro de diálogo seleccione el formato STL

– Antes de dar clic a “save” o “guardar” haga clic en “options”

– Dentro del cuadro de dialogo revise que el formato sea Binario, unidades en mm, resolución “high” o “alta” que producirá una malla de buena calidad.

– Si está guardando un ensamble elija la opción que desea: guardar cada pieza por separado o todo el conjunto como un archivo único.

E) PTC Creo

1. Seleccione el menú File > Export > Model

2. Seleccione el tipo STL

3. Configure el valor del chord height a 0. El campo aparecerá reemplazado por un valor mínimo aceptable.

4. Configure el Angle Control al valor de 1

5. Haga clic en OK

NOTA: Exportar un archivo STL puede hacerse en todos los niveles del diseño, para ambos, partes individuales y ensamble. Cuando se trabaja con ensambles, puede especificar las piezas de un ensamble para incluso agregarlas o excluirlas del archivo STL, sin embargo se deben seguir una serie de pasos adicionales.

F) Fusion360

Este software se ha hecho popular en el mundo maker y entre los diseñadores de prótesis dada la flexibilidad que presenta en el diseño 3D de productos, render, análisis cinemático y de tensión. 

Fusion 360 trabaja muy bien el concepto de diseño TOP-DOWN donde cada pieza de un conjunto es un “cuerpo” (body). Estos cuerpos pueden ser movidos, reorientados y escalados durante el proceso de diseño para dar mayor flexibilidad al proceso de iteraciones propio del diseño y desarrollo de productos. Otra innovación de este software es la colaboración que ofrece y por eso los diseños se pueden guardar en la nube. Pero como no se trata de una revisión del software sino de cómo exportar a STL los diseños. Este software no ofrece la opción tradicional de “guardar como” y/o “exportar” desde el menú archivo, sino que se hace de forma directa desde el navegador (browser) en la misma ventana del diseño. Entonces los pasos acá son:

Cada item se agrupa en secciones (origin, sketches, bodies, canvas, component, etc). Cada sección agrupa los items dentro de una carpeta que se puede desplegar y ver el contenido.

Si el diseño tiene varios cuerpos (bodies), en cualquier body haga clic con el botón derecho y en el cuadro de dialogo seleccione “save as STL”

– En el cuadro de diálogo puede definir el formato (Binary), previsualizar la malla, ver el número de triángulos que depende de la resolución que elija (low, medium, high). 

– Si desea personalizar la calidad de la malla amplie la opción de “Refiment options” y puede cambiar el “surface deviaton” (0,01mm), el ángulo (normal deviaton) de 10 a 5 o menos.

– La última opción de este cuadro en “output” es enviar directamente el archivo a algún programa de impresión 3D (meshmixer, cura, etc), pero eso depende si el usuario utiliza alguno de esos programas para generar el “g-code” para imprimir la pieza con una impresora desktop open-source.

En el caso de querer guardar un conjunto el truco es el siguiente: 

– En la sección “bodies” haga clic con botón derecho

– Seleccione la opción “create component from bodies” y todos los cuerpos crearán un componente único de todo el conjunto

– En la nueva sección “component” haga clic con botón derecho y seleccione la opción “save as STL”

G) Rhinoceros

Antes de salvar el modelo de Rhinoceros 5.0 (o superior) en STL hay que asegurarse que se tiene un modelo a “impermeable” (en inglés: watertight) para que la impresión 3D sea exitosa.

1. En Rhinoceros una vez terminado el modelo podemos utilizar el comando SelOpenPolSrf escribiendo en la línea de comando tal como se muestra en la siguiente imagen.

O en su defecto en el panel Surface Tools hacienda clic en el botón del submenú Edge, Select open polysurfaces con el ícono amarillo.

2. Si el mensaje dice No objects added to selection significa que la geometría no tiene problemas y se puede guardar con seguridad para una impresión exitosa.

Si al contrario, aparece el modelo seleccionado, significa que hay un problema que reparar. El siguiente paso es ver donde exactamente está este problema.

Si todo está en orden puede saltar al paso N°4

3. Utilizamos la herramienta Edge Analysys en el menú Analize > Edge Tools > Show Edge 

Si el mensaje dice “no naked edges, no non-manifold edges” está todo en orden. De lo contrario se resaltarán los bordes con problema del color seleccionado en Edge Color. Si está todo en orden ya podemos salvar nuestro modelo en STL para impresión 3D.

4. Desde el menu File, seleccione Save As. El cuadro de diálogo Save se abrirá.

5. En el cuadro de diálogo, ingrese el nombre del archivo a guardar en formato STL.

6. En el listado de tipo de formato, seleccione Stereolithoraphy [*.stl].

7. Haga click en Save.

8. En el cuadro de opciones de exportación a STL seleccione Binary y haga click en OK.

Luego se abrirá el cuadro de diálogo STL Mesh Export Options donde se puede ajustar el tamaño de la malla.

9. El cuadro de opciones de exportación a STL se volverá abrir mostrando el tamaño que usará si se guarda en lenguaje Binary o ASCii

10. Si desea ver la densidad del ajuste de la malla haga Click en Preview

11. Para cuidar que los detalles pequeños conserven el mayor detalle se puede reducir el tamaño de 0,01mm a 0,001mm.

12. Click en OK si está conforme con el tamaño de la malla o Click en Adjust Mesh para cambiar el número.

Nota: para encontrar mayor detalle de los procesos de revisión, preparación y reparación de modelos de Rhinoceros, por favor refiérase a los tutoriales del fabricante del software o en RhinoTV.com

H) CATIA

CATIA V5 es un software de categoría High-End estándar en la industria aeroespacial y automotriz desarrollado por Dassault que a su vez es un fabricante de aviones civiles y militares francés. Es más que un CAD mecánico, es un PLM. Sin embargo, este potente software no ha evolucionado en paralelo a la manufactura aditiva y no tiene incorporada la opción de exportar directamente a STL un ensamble, por eso te contamos los tips a seguir:

1. Menú File  > Open > seleccione el archivo fuente (importe los ensambles como CATProduct)

2. Guarde el archivo CADProduct importado 

3. Seleccione File > New > Part > Nombre la nueva parte

4. Seleccione un componente de su archivo maestro CADProduct y cópielo

5. Pegue el componente en una nueva ventana de parte. 

6. Repita los pasos hasta que haya copiado todos los componentes como partes individuales.

7. Una vez tenga el ensamble completamente separado en componentes individuales, seleccione menú File > New Part

8. Copie cada uno de los componentes individuales desde los archivos de trabajo y péguelos en un nuevo modelo combinado (las geometrías de todas las partes deben mantenerse alineadas correctamente)

9. La nueva parte está ahora lista para ser exportada como un archivo STL

10. Seleccione menú Tools > “Generate CATPart from Product”

11. Finalmente, seleccione menú File > Save As > Save as type: STL

I) NX

NX software de Siemens PLM también High-End, soporta salida a STL desde el nivel principal permitiendo guardar todas las partes en STL, sino también partes y superficies seleccionadas. Esto otorga gran flexibilidad cuando se preparan objetos para la impresión 3D. Además, la salida de STL para ensambles permite guardar varios componentes como una unidad mientras mantiene cada componente como un volumen separado (shell) en caso de querer separar los cuerpos después en algún software de STL.

1. Seleccione menú File > Export > STL

2. Aparecerá el cuadro de diálogo Rapid Prototyping 

3. Output Type: Binary

4. Triangle Tolerance: 0.015 mm

Esta es la máxima distancia permitida entre la superficie del diseño original y la superficie tesselada del STL, lo que afecta la “suavidad” superficial del modelo.

5. Adjacency Tolerance: 0.015 mm

a. Esto determina si dos superficies adyacentes están “unidas”. Si la distancia entre las dos superficies es menos que este valor, se considerarán como unidas. Este valor debe ser menos que la resolución de la impresora 3D. Por ejemplo, cuando los modelos se imprimen a una resolución de 30 micrómetros (micrones), el valor no debe ser mayor a 0,03mm.

6. Auto Normal Gen: Check box (aprobar)

7. Normal Display: Check box (aprobar)

8. Triangle Display: Check box (aprobar)

9. Haga clic en OK

10. El cuadro de diálogo de Export Rapid Prototyping aparecerá. 

11. Nombre el archivo y haga clic en OK

J) ZBrush y Sculptris

ZBrush es una poderosa herramienta de esculpido digital que provee a los diseñadores increíbles posibilidades y herramientas para el modelado de personajes, sin embargo esas herramientas generan miles de mini polígonos que no siempre son reproducibles por una impresora 3D. Para asegurarse de que su parte es fabricable por la impresora 3D y esos detalles se puedan reproducir, deberá descargar un Plugin llamado Decimation Master ZBrush.

El Plugin Decimation Master le permitirá optimizar la malla de polígonos del modelo para impresión 3D especificando el porcentaje de polígonos a preservar para la exportación. Los detalles serán preservados mientras se reduce la cantidad de polígonos. Para una rápida revisión del plugin, vea el siguiente video desde aquí.

Una vez que haya optimizado el modelo, está listo para exportar a STL. 

1. Descargue el Plugin desde ZBrush

2. Selecciones el menú ZPlugin

3. Haga clic en 3D Print Exporter

4. Defina la escala sus dimensiones

5. Seleccione STL > STL Export

6. Guarde

Ahora, si desea iniciar desde un paso antes de Zbrush, recomendamos probar el software Sculptris del mismo desarrollador (Pixologic) que además es GRATUITO! Encuentre Sculptris haciendo clic aquí

K) MAYA

Maya es un software de diseño de formas libres no específicamente desarrollado para producción o fabricación como todo software de este estilo, entonces revisar las unidades, dimensiones y uniformidad del modelo es crucial que se revise antes de exportar a STL (¿están definidos los espesores de muro? ¿están los vertices conectados? ).

Cheque las operaciones para que el modelo se pueda imprimir en 3D:

1. Seleccione menú Window > Settings > Preferences > Settings

2. Cambie las unidades de medida a milímetros

3. Revise las dimensiones y escale el modelo con el Chanel Box

4. Finalmente, abra Create > Scene Assembly

5. Acceda a las herramientas de medida (measurement) checando todas las operaciones, tamaños y espesores

Una vez haya checado la pieza para imprimir en 3D, abra las opciones Rebuild Surface y defina la densidad de la superficie para la impresión 3D (recuerda que a mayor cantidad de triángulos más pesado será el archivo, pero también debe relacionar el tamaño con la resolución de su impresora 3D). Esto determinará la resolución del archivo para la impresión 3D.    

Ahora está listo para exportar el archivo a STL.

6. Seleccione menú File > Export Selection > Export as STL_DCE.

L) 3D Studio

3D Studio (también conocido como 3D Studio MAX o 3ds MAX) es un software de modelado libre ampliamente utilizado en la industria de los video juegos, cine, efectos especiales, entre otros. Pero al igual que los software de esta categoría esta libertad obvia las dimensiones, unidades y uniformidad de la malla cuando se trata de usar el modelo para impresión 3D, entonces estos detalles deberán ser revisados previo a la exportación a STL.

1. Remueva los vertices extra: 

Seleccione todos los vertices usando la función Weld en el modificador Edit mesh y así eliminar los vertices duplicados.

2. Chequee la triangulación: 

3ds Max triangulará la malla al momento de exportarla. Algunas veces esto puede causar problemas con la suavidad o curvatura del modelo, así que chequee cómo se verá, seleccione todos los bordes (edges) y bajo Surface Properties presione Auto Edge.

3. Unifique las normales: 

Seleccione todas las caras y luego use la función Unify bajo Surface Properties para asegurarse de que las caras (normales) están orientadas en la dirección correcta (una cara invertida produce errores en la impresión 3D).

4. Chequee errores en el modelo:

Utilice la función STL Check en el Modifier List para checar errores en el modelo. Para que su modelo se exporte correctamente, usted NO debe tener errores. Asegúrese de que no está actualmente editando los modelos o la función STL Check arrojará errores.

 

Ahora que ya está listo para exportar a STL, seleccione Menú Application > Export > StereoLitho (*.STL). 

M) Blender

Antes de exportar, asegúrese de que los objetos son uniformes checando que todas las superficies/ vertices están conectadas. 

Para checar la uniformidad del archivo:

1. Ingrese al modo Edit, seleccione su objeto y presione “L” sobre la malla.

a. Las áreas que no se resaltan significa que están “flotando”. Todos los vertices deben estar conectados en la parte para poder ser impresos en 3D.

2. Después de confirmar que el objeto es uniforme, checar los agujeros en la malla de la pieza.

3. Ingrese al modo Edit, des-seleccione todos los vertices y selecciones la opción Non Manifold desde el menú desplegable o simplemente presione Shft-Ctrl-Alt-M

4. Cambie las unidades y dimensiones del objeto

a. Las medidas por defecto en Blender se llaman Blender Unit y es igual a un metro

5. Presiones “N” para traer la tabla de dimensiones

6. Cambie las unidades a Metric seleccionando del menú Properties > Scene Tab

7. Cambie las unidades métricas a milímetros (preferible)

8. Ajuste su escala en la tabla de dimensiones para trabar en métricas (no English que normalmente son en pulgadas)

Ahora su archivo está listo para ser exportado a STL.

9. Seleccione el menú File > Export as .STL (* .stl)

NOTA: los modificadores se pueden aplicar durante la exportación o antes.

N) MeshMixer

MeshMixer es un software que se ha vuelto muy popular en el mundo maker para impresión 3D. Esto porque está diseñado para impresión 3D y se escapa al estándar o lógica de un software CAD de diseño. Ofrece varias funciones muy interesantes, pero la más popular y que le hace honor a su nombre es la de combinar dos mallas en una como el cuerpo de un conejo con la cabeza de yoda….en fin.

Puede exportar a STL la malla desde la barra del costado y también desde el menú File o presionando Ctrl/Cmd+E. En este caso se abrirá un cuadro de diálogo donde podrá seleccionar el formato de salida deseado entre ellos STL.

Más detalles de las instrucciones de exportación en el manual del fabricante aquí

(3) OPTIMIZAR EL ARCHIVO PARA IMPRIMIR EN 3D CON EXITO

La optimización del archivo para impresión 3D es clave para lograr los efectos deseados: una impresión 3D de calidad. Para ello revisaremos los aspectos más importantes a cuidar en el proceso de optimización:

3.1 ¿Qué es un archivo STL?

3.1 Rendimiento, calidad superficial o resistencia

3.3 Ensambles, bisagras y ajuste

3.4 Resolución de problemas típicos

3.5 Consejos de impresión por tecnología

3-1 ¿qué es un archivo stl?

Un archivo STL es una réplica aproximada del diseño en 3D creado por computador. Ésta réplica representa el modelo 3D de una pieza o de un conjunto mediante una malla de triángulos. El número y el tamaño de los triángulos determina qué tan precisa es la malla sobretodo cuando se trata de superficies curvas.

 

La cantidad de triángulos que requiere la malla para representar al modelo 3D será de acuerdo a dos parámetros básicos que se utilizan para definir la malla: 

– Tamaño o tolerancia de la cuerda (chord height)

– Ángulo y desviación (angle / deviaton)

A mayor número de triángulos mayor será la aproximación al modelo original y a menor todo lo contrario, sin embargo el exceso de triángulos puede provocar errores en la malla que se traducirán como errores de impresión posteriormente.

La mayoría de los software CAD para diseño y modelado en 3D tienen la función de “exportar” el diseño a formato STL. Es importante revisar las opciones de exportación a este formato en el software que utilicemos para ver si estamos utilizando los parámetros correctos y/o deseados.

3-2 rendimiento, calidad superficial o resistencia

¿Cómo orientar una pieza para lograr el mayor rendimiento, resistencia y calidad superficial? Bueno, la respuesta es depende: porque nunca se podrán conseguir todas estas características. A continuación algunos consejos para conseguir el efecto deseado según la característica de mayor importancia al momento de imprimir la pieza en 3D. 

RESISTENCIA

A diferencia de las piezas de plástico que se fabrican por métodos tradicionales, la impresión 3D no crea piezas “isotrópicas” es decir que resisten mecánicamente los esfuerzos en todas las direcciones por igual, o se ven con la misma calidad en todas sus caras o se fabrican con la misma velocidad en cualquier posición u orientación.

Entonces, la impresión 3D crea piezas, cualquier forma, capa por capa y la fusión entre ellas es lo que permite que la pieza se fabrique y sostenga, pero también debido a esto su resistencia mecánica será más débil en el eje Z. Las piezas impresas en 3D son “anisotrópicas” y según ensayos mecánicos la resistencia mecánica  en el eje Z puede ser entre un 20 a 30% más débil que en XY. Por eso este factor vale la pena considerarlo si se busca crear una pieza que resista para alguna aplicación en especial.

También la deposición de capas de material una sobre otra puede crear “steps” o pasos que es la figura que se forma como cuando se construye una pirámide con ladrillos:

Por último, la impresión 3D crea piezas de arriba hacia abajo o viceversa, pero siempre la pieza “crece” en el eje Z por ende el tiempo de fabricación depende en gran parte de la altura de la pieza. En la siguiente figura se explica como la misma pieza orientada en dos posiciones distintas, la más baja tarda 1/3 de tiempo que en la forma más alta:

RENDIMIENTO

El rendimiento es la característica que se encarga de responder a la necesidad de “economía” y la economía puede ser evaluada como el uso adecuado del material para reducir el costo de la pieza. En el caso de que la aplicación de la pieza no requiera “resistencia mecánica” porque se trata de un modelo conceptual o un prototipo rápido que no se exigirá en su funcionamiento entonces se podrá reducir el consumo de material y con ello reducir el costo y el tiempo de impresión. Al mismo tiempo el tiempo también es un factor a evaluar y por eso buscaremos la posición más baja como se mostró en el gráfico anterior para imprimir la pieza en el menor tiempo posible.

En el caso de imprimir una pieza con tecnología FFF, ésta técnica es por excelencia posiblemente la que puede lograr la mayor economía dado que el material de impresión es un termoplástico que se puede “auto-soportar” y con ello crear patrones de estructura para el interior de la pieza utilizando el mínimo de material. En este caso la mejor opción es la de tipo Lineal o Diagonal.

En el caso de usar una tecnología SLS o Powder Binder Jetting (polvo), el rendimiento es donde mejor se puede aprovechar dado que se pueden lograr piezas casi isotrópicas dado que la técnica aditiva utiliza un láser que sinteriza la pieza mientras se construye y además el mismo material de impresión actúa como soporte lo que permite aprovechar al máximo la capacidad volumétrica de la bandeja de impresión

(Foto de muestra de la Fuse 1 SLS 3D Printer de Formlabs)

En en las tecnologías de resina por inyección o láser (SLA) solo resta cuidar que la pieza se imprima por la parte más baja para reducir el tiempo de impresión y con eso lograr la mayor economía, más no se podrá ahorrar mucho material. 

Otro factor a considerar en la economía es la orientación la cual determinará si la pieza necesita soporte para ser construida o no.

Esto también afecta a la economía de dos formas: el soporte consume material que luego debe sacrificarse y retirarlo toma trabajo lo cual afecta al costo de al pieza (labor)

CALIDAD SUPERFICIAL

Para lograr una buena calidad de impresión se deberá observar la forma de la pieza a imprimir y orientar la pieza en la dirección donde las líneas de impresión (layers) expresen lo mejor posible la forma de la pieza.

En la siguiente imagen la pieza está optimizada para una máxima calidad superficial, pero el tiempo que tomará construirla será mayor:

En la siguiente imagen la pieza está optimizada para el tiempo, pero no para una máxima calidad superficial ya que la líneas de impresión se notan mucho más:

 

Por último y a modo de resumen, según 3D Matter de NY que realiza estudios de ingeniería en materiales de impresión 3D desarrollaron la siguiente tabla para ayudar a la toma de decisiones (solo aplica para tecnología FFF):

3-3 ensambles y ajuste

Otra de las maravillas de la impresión 3D es la capacidad de fabricar conjuntos de piezas ensamblados. En la manufactura tradicional el ensamble de productos es un proceso adicional que toma tiempo y costo en la línea de producción en cambio en impresión 3D es posible fabricar esos conjuntos ya ensamblados. 

Para que esto funcione con éxito es importante considerar todos los principios anteriores (orientación, soporte, etc), pero también el factor “ajuste”. Para que dos piezas distintas puedan salir de la maquina y tener movilidad entre ellas se debe considerar una holgura o espacio entre ellas mínimo para que la impresora considere las dos piezas distintas. Cada tecnología necesita un espacio mínimo diferente, pero por norma general puede usar 0,5mm en caso que vaya a imprimir las piezas ensambladas. Si lo que busca es que las piezas tengan “poco juego” o queden bien ajustadas cuando un eje deslice por un agujero, o dos engranes trabajen juntos, entonces se recomienda imprimir las piezas por separados con una tolerancia de 0,15mm a 0,3mm

NOTA: dado que cada tecnología es diferente recomendamos que diseñe y fabrique su propia plantilla de verificación donde pueda ver y “sentir” la tolerancia entre dos piezas y elija la que mejor se ajusta a su diseño.

2-4 resolucion de problemas tipicos y como corregirlos

a. Agujeros en la malla: ocurre cuando no ha creado una cara o llenado la geometría en un área en particular. Cierre cualquier agujero creando el o los polígonos que faltan. 

b. Bordes coincidentes: ocurre cuando hay dos bordes de dos triángulos adyacentes que no están unidos en el mismo lugar. Las caras o bordes adyacentes siempre deben estar pegadas.

 

c. Caras internas: ocurre cuando al interior del modelo o malla existe una cara o polígono. Un modelo cerrado que contiene una cara o polígono atrapado al interior producirá errores en la impresión 3D y deben ser eliminados.

 

d. Caras sobrepuestas: ocurre cuando crea superficies adicionales sobre una que ya existe. Puede ser difícil de encontrar, pero es necesario que se eliminen. Revise visualmente el modelo resaltando los bordes para que pueda ver cómo se sobreponen. 

 

e. Bordes compartidos: ocurre cuando dos bordes están pegados en la misma posición, pero se repiten. Estos deben estar unidos y ser sólo uno.

 

f. Geometría sin espesor o espesor igual a Cero: ocurre cuando una geometría no tiene profundidad (es sólo un polígono). Asegúrese de que cada cara tiene espesor. 

3-4 consejos de impresion segun tecnologia

TIPO DE MATERIAL = Plastico (PLA, ABS, PC, NYLON, etc)

Espesor mínimo = 4 veces el espesor de capa (recomendable 8 veces)

Detalles mínimos = 0,48mm

Agujeros y roscas = Diámetro > 1,6mm / Roscas > 0,8mm

Ajuste mínimo = 0,15mm

Ensambles = Sí (espacio mínimo de 0,5mm entre piezas)

Espesor de capa estándar = 100 – 300 micrones

Máxima resolución = 0,1mm

Precisión = 1 – 300 micrones (según equipo)

Tipo de post-proceso (pieza lista) = Retiro de soporte manual o automático por disolución en solución líquida

Se puede lijar y/o pulir =

Se puede pegar = Sí 

Se puede pintar =

Se puede metalizar =

TIPO DE MATERIAL = Mezcla de polvo tipo yeso

Espesor mínimo = 2mm (3mm recomendable)

Detalles mínimos = 0,4mm

Agujeros y roscas = Diámetro > 0,8mm / Roscas > No

Ajuste mínimo = No

Ensambles = Sí (espacio mínimo de 0,4mm entre piezas)

Espesor de capa estándar = 100 – 300 micrones

Máxima resolución = 0,1mm

Precisión = 1 – 300 micrones (según equipo)

Tipo de post-proceso (pieza lista) = Retiro de soporte automático en máquina (grueso) + retiro de excedente en cámara para reciclar polvo. Se recomienda dejar la pieza en máquina por unos minutos una vez terminada la impresión para reducir la fragilidad y luego de retirar el soporte aplicar un coating de resina epóxica para dar rigidez a la pieza. El curado de la resina puede tardar unas horas.

Se puede lijar y/o pulir = No

Se puede pegar = Sí, pero no es recomendable

Se puede pintar = Sí, pero existen la posibilidad de imprimir en Full Color (según modelo del equipo)

Se puede metalizar =

TIPO DE MATERIAL = Plastico (Nylon) en polvo (blanco o negro). 

Espesor mínimo = 0,8mm (se recomienda 1.0mm)

Detalles mínimos = >0,3mm

Agujeros y roscas = Diámetro > 0,6mm / Roscas > 0,8mm

Ajuste mínimo = 0,3mm (se recomienda 0,5mm)

Ensambles = Sí (espacio mínimo de 0,5mm entre piezas)

Espesor de capa estándar = 100 – 150 micrones

Máxima resolución = 0,06mm

Precisión = +/- 0.3% donde el límite es +/-0.3mm

Tipo de post-proceso (pieza lista) = Retiro de soporte (polvo) automático en máquina (grueso), luego se retira el excedente soplando la pieza en otra máquina. 

Se puede lijar y/o pulir = Sí (pulido con sandblasting, o por vibración)

Se puede pegar = Sí 

Se puede pintar =

Se puede metalizar =

 

TIPO DE MATERIAL = Resina fotocurable (distintas fórmulas)

Espesor mínimo = 0,6mm

Detalles mínimos = 0,025mm

Agujeros y roscas = Diámetro > 0,3mm / Roscas > 0,3mm

Ajuste mínimo = 0,1mm

Ensambles = Sí (espacio mínimo de 0,3mm entre piezas)

Espesor de capa estándar = 12,5 – 25 – 50 micrones

Máxima resolución = 0,0675mm

Precisión = 25 micrones 

Tipo de post-proceso (pieza lista) = Retiro de soporte manual o automático por disolución en solución líquida

Se puede lijar y/o pulir = Sí (con lija manualmente y muy suave)

Se puede pegar = Sí 

Se puede pintar =

Se puede metalizar =

 

TIPO DE MATERIAL = Resina acrílica fotocurable

Espesor mínimo = 0,6mm (se recomienda >2mm)

Detalles mínimos = 0,8mm

Agujeros y roscas = Diámetro > 0,8mm / Roscas > 0,3mm

Ajuste mínimo = 0,1mm

Ensambles = Sí (espacio mínimo de 0,4mm entre piezas)

Espesor de capa estándar = 28 – 30 micrones

Máxima resolución = 0,028mm

Precisión = 0,2mm

Tipo de post-proceso (pieza lista) = Retiro de soporte manual con chorro de agua

Se puede lijar y/o pulir = Sí (lijar suavemente)

Se puede pegar = Sí 

Se puede pintar =

Se puede metalizar =