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Detrás de la impresión 3D, Software especializado

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La impresión 3D es mucho
más compleja que otros métodos
de impresión, no solamente
porque se crea un objeto “de la nada”,
sino porque éste debe ser diseñado
siguiendo principios básicos de ingeniería
y pensando siempre en una
visualización de 360 grados.

Todos hemos escuchado de las increíbles bondades de la impresión 3D, lo rápido que evoluciona y los alcances que ha logrado a sólo unos años de su surgimiento. Sin embargo, es fundamental comprender que no se trata únicamente de adquirir una buena impresora para obtener resultados favorables, además es necesaria una selección de consumibles y, por supuesto, un software de alto rendimiento.
Entendamos antes que nada que la impresión 3D es mucho más compleja que otros métodos de impresión, no solamente porque se crea un objeto “de la nada”, sino porque éste debe ser diseñado siguiendo principios básicos de ingeniería y pensando siempre en una visualización de 360 grados. El proceso de imprimir en tercera dimensión requiere de una impresora, un software de diseño y un software para imprimirlo. Una vez que se ha diseñado un objeto, el archivo debe convertirse en un lenguaje codificado comprensible para la impresora 3D, por lo que la calidad final depende de muchos factores.

Software de diseño
Con la popularidad que la impresión 3D ha venido ganando, no es sorpresiva la cantidad de softwares de diseño y conversión que se encuentran disponibles en el mercado; sin embargo, aunque su calidad y alcance es fundamental, elegir los más adecuados dependerá de las necesidades del impresor y, sobre todo, de su nivel de profesionalización.
Antes que nada, es importante saber que todas las impresoras 3D comprenden el mismo lenguaje de archivo, llamado g-code, de modo que los softwares utilizados deben ser capaces de “traducir” un archivo original a este formato. Por lo regular, en la fase de diseño los modelados 3D se distribuyen en un formato de archivo llamado STL, el cual es editable. Cuando el archivo final ha sido aprobado debe pasar por un programa compilador que lo convierta de STL a g-code, lo cual hace partiendo el modelo 3D en miles de capas planas en 2D que la impresora compila y procesa para fabricar un objeto tridimensional. Entre los softwares de diseño más populares se encuentran Sketchup, Open
SCAD, FreeCAD, Blender, 123D Design, entre otros.

Sketchup es uno de los programas más famosos y potentes del mercado que nació como una herramienta de modelado 3D muy sencilla para convertirse en un sistema más sofisticado que hoy en día se utiliza ampliamente en muchas industrias. Gracias a las herramientas de medición que integra, es ideal para diseños con perspectiva de alta complejidad en los trazos, pues algunos de sus botones como Arco, Ejes, o Círculos/polígonos, garantizan una proporcionalidad de dimensiones muy eficaz.
Este programa trabaja por capas, de modo que cada una se puede gestionar de forma independiente. Con una amplia cartera de herramientas, Sketchup cuenta con una sección de gestión de caras que permite jugar con el diseño y hacerlo más interesante. Yendo al menú, Herramientas, Estilos, se despliega una ventana con las opciones de procesamiento Transparencia de rayos x, Alambre, Líneas ocultas, Sólido, Sólido con texturas y Monocromo, las cuales se pueden aplicar a las caras de un polígono y obtener una previsualización de texturas.

FreeCAD, por su parte, es un
software que permite crear diseños paramétricos 3D en CAD, MCAD, CAx, CAE y PLM, además de diseños mecánicos y todo tipo de productos para arquitectura o ingeniería. Ya que es totalmente open-source y modular, es fácil encontrar plugins que amplíen sus funciones.
Fácil de usar, esta interfaz cuenta con herramientas de construcción que pueden agilizar notablemente un proyecto. Entre ellas se destaca la repetición especial de los componentes. Supongamos que creamos un cubo de 10 centímetros, el cual debe guardarse como un archivo base, luego vamos al entorno draft y seleccionamos el icono de creación de arrays, de esta manera aparecerá un nuevo objeto con su propio nombre mientras que el original se hará invisible. Lo seleccionamos y vamos a la pestaña data de propiedades, allí pulsamos Number Y a 1, lo que producirá una repetición de la forma en el eje de la X. Luego desplegamos la propiedad Interval X y ponemos el valor 12 en X, esto hará aparecer un segundo cubo, clon del archivo base, desplazado 12 milímetros en el eje de las X. Supongamos de la misma manera que ahora queremos colocar 10 cubos, para eso debemos ingresar el número 10 en la propiedad Number X, lo cual resultará en 10 repeticiones del cubo original a lo largo del eje X.
Esto lo podemos ver en la opción Herramientas, Dependency graph. Si modificamos algo parámetro del cubo original, automáticamente se modificarán los demás. Si bien este es un ejemplo muy básico de los alcances de la herramienta, la repetición exacta de figuras es myst útil en la impresión de estructuras muy complejas como una malla o una red. 

Blender es también uno de los programas de diseño más populares del mercado, esto se debe a que es gratuita y de código abierto. Por medio de esta interfaz se pueden realizar proyectos de modelado, aparejo, animación, simulación, renderizado, composición y seguimiento de movimiento, incluso se puede editar video y crear video juegos.

En la última versión 2.8 Blender integra el sistema OpenGL 3.3, con características novedosas que lo hacen compatible con una mayor cantidad de hardware con sistemas operativos Mac, PC y Linux.  Sin duda una de las más destacadas novedades de Blender es Eevee, un motor de procesamiento en tiempo real con todas las funciones PBR (físicamente basado en la prestación) para la visualización. Con sus funciones avanzadas de volumetría, reflexiones y refacciones en el espacio de la pantalla, sombras suaves, efectos de post procesamiento tales como colusión ambiental, profundidad de campo, desenfoque de movimiento de la cámara y floración. Todas estas herramientas son muy útiles antes de imprimir un objeto, pues permite verlo en su ambiente real y hacer modificaciones oportunas antes de invertir en la impresión.

Software de compilación
Luego de modelar un producto en cualquiera de estas interfaces de diseño es necesario procesar el archivo para codificarlo y convertirlo en un lenguaje que la impresora 3D pueda leer, es decir g-code. Estos programas son llamados compiladores o “de corte” porque dividen el diseño tridimensional en muchas capas 2D. Aunque existen muchos programas gratuitos, otros vienen incluidos en los equipos de impresión, mientras que aquellos que no son libres pueden llegar a costar alrededor de 300 dólares.

Cura,123D Catch, Netfabb Basic, 3D Slash, CraftWare, Simplify 3D, son algunos de los programas de compilación más populares del mercado gracias a que son compatibles con un gran número de equipos y sistemas operativos.

Cura: este es el software estándar de todas las impresoras Ultimaker 3D, aunque también es compatible con muchos otros equipos como RepRap, Makerbot, Printrbot, Lulzbot y Witbox. Este programa de impresión es muy fácil de usar y permite gestionar las características más importantes de las impresiones 3D de forma muy clara. Es gratuito y compatible con sistemas operativos Mac, PC y Linux.
Esta interfaz está estructurada en tres partes: el área de impresión, configuración de los parámetros de laminado y barra de herramientas. En el área de impresión se hace una representación tridimensional del volumen de impresión del equipo para garantizar que el diseño se hará completo. A diferencia de otros software de corte, Cura permite en esta área cargar las figuras a imprimir, modificarlas y visualizarlas por capas independientes para prevenir defectos en el proceso. En su última versión, Cura integra una barra con opciones de transformación en la parte inferior izquierda del área de impresión, donde hay algunos botones que permiten aplicar transformaciones simples al modelado de rotación
o tamaño. 

Netfabb Basic: se trata de un
software compilador 3D que permite analizar, reparar y editar archivos STL antes de entrar a la fase de compilación, que como ya se mencionó, consiste en la división por capas del modelado. Esto simplifica el proceso de impresión y reduce el riesgo de cometer errores. En sus últimas versiones, Netfabb ha integrado un sistema de simulación de proceso de chapa, que permite realizar predicciones de cómo se deformarán las piezas fabricadas de aditivos en chapa para reducir los fallos que se cometen durante la construcción.
Compatible con Mac, PC y Linux, este software está disponible en la versión básica y la profesional, la primera es gratuita y la segunda se encuentra disponible en el mercado por 550 dólares.
Si bien todos los softwares que hemos mencionado tienen muchas bondades de manejo, también tienen algunas limitaciones, por lo regular relacionadas a la compatibilidad con los equipos. Antes de elegir uno es importante asegurarse de que puede correr con el mismo sistema operativo que la máquina impresora. Además, no siempre los softwares más sofisticados son los más recomendables para el proyecto en particular que se está desarrollando, si se trata de estructuras simples lo mejor es usar programas básicos o principiantes, y reservar los profesionales para estructuras y diseños muy complejos.

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