Instrucciones para el armado de un archivo para impresión 3D

Instrucciones para el armado de un archivo para impresin 3D

Ao 2012 - Ctedra Muoz - FADU - UBA

Mara Fernanda Lobo

El formato STL puede ser de dos tipos: Binario y ASCII. Los dos contienen la misma informacin pero uno de ellos puede ser ledo (y editado) con un simple editor de texto y el otro debe ser escrito byte a byte por software. Los tres puntos que confor-man una faceta 3D ms el vector que que describe su direccin normal dene cada faceta en un STL. El .stl es la representacin basada en facetas que aproxima la super-cie y cuerpo de objetos slidos. Las entidades como puntos, lneas, curvas y atributos como capas y colores (en la mayora de los exportadores) sern ignorados durante el proceso de salida. La especicacin original de los archivos .stl especicaba que todas las coordenadas de los vrtices del objeto deban ser positivas. Sin embagro, con excasas excepciones, la mayor parte del software que se utiliza hoy en da permite colocar las facetas en localizaciones arbitrarias.

Especificaciones generales

Sobre los formatos admitidos

Problemas frecuentes

- Curvas abiertas, dobles caras y bordes mltiples

- Bad objects

- Huecos, agujeros, aristas abiertas y bodes desnudos

- Normales invertidas

Tutorial

Bibliografa


ndice

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- Espesor de capa de la impresora 3D : entre 0,089 mm y 0.203 mm- Formatos de archivo para la impresin: formatos de CAD: IGES, STEP, .STL, etc.- EL archivo de impresin debe contener un slido con un espesor mnimo recomendado de 2mm. - La tolerancia en Rhinoceros debe estar 10 veces ms ajustada que el programa que recibir el archivo.Si el programa que recibir el archivo trabaja con una tolerancia de 0,01mm, hay que ajustar la tolerancia de Rhino en 0,001 o menor (Ir a Panel de propiedades del documento)- El costo de una impresin 3D flucta en funcin de las siguientes variables: Volumen de la pieza, tiempo total de impresin, superficie total de la pieza (interior y exterior), post-proceso.

El formato STL puede ser de dos tipos: Binario y ASCII. Los dos contienen la misma informacin pero uno de ellos puede ser ledo (y editado) con un simple editor de texto y el otro debe ser escrito byte a byte por software. Los tres puntos que confor-man una faceta 3D ms el vector que que describe su direccin normal dene cada faceta en un STL. El .stl es la representacin basada en facetas que aproxima la super-cie y cuerpo de objetos slidos. Las entidades como puntos, lneas, curvas y atributos como capas y colores (en la mayora de los exportadores) sern ignorados durante el proceso de salida. La especicacin original de los archivos .stl especicaba que todas las coordenadas de los vrtices del objeto deban ser positivas. Sin embagro, con excasas excepciones, la mayor parte del software que se utiliza hoy en da permite colocar las facetas en localizaciones arbitrarias.

Especificaciones generales:

Sobre los formatos admitidos

Los formatos IGES y STEP se desarrollaron para proporcionar los formatos de archivo neutrales para mover archivos entre diferentes sistemas de CAD (diseo asistido por computadora).

IGES (Initial Graphics Exchange Specication Version) es un estndar de EE.UU. que fue desarrollado en la dcada de 1970 para el intercambio de geometra.STEP, o el estndar para el intercambio de datos de productos, es un estndar global ISO (10303), desarrollado en 1984 que se sigue actualizando.

Es til tener en cuenta que todos los principales sistemas de 3D MCAD incluyen un lector de IGES y STEP, o preprocesador, y un escritor, o postprocesador. El sistema de origen lee el archivo de CAD y genera una versin formateada de acuerdo con los IGES o protocolo STEP que un usuario nal ha seleccionado.

El formato .STL es un mtodo simple de almacenar informacin de objetos tridimensionales, es un formato estndar de transferencia de archivos CAD (diseo asistido por computadora)

Un archivo .STL describe un modelo por medio de la supercie que lo encierra, descomponindola en una malla de pequeos tringulos denidos cada uno por tres vrtices y un vector unitario NORMAL AL PLANO del tringulo. Este vector dene si la supercie es interior o exterior.Para que un objeto denido en un archivo .STL se construya correctamente los tringulos deben encajar perfectamente entre ellos sin huecos ni superposiciones, las coordenadas de los vrtices del objeto deberan ser positivas. El .STL es la representacin basada en facetas que aproxima la supercie y cuerpo de objetos slidos. Las entidades como puntos, lneas, curvas y atributos como capas y colores (en la mayora de los exportadores) sern ignorados durante el proceso de salida.

1Ao 2012 - Morfologa, Morfologa Especial 1 y 2 - Ctedra Muoz - FADU - UBA


1- Curvas abiertas, dobles caras y bordes mltiplesLas curvas abiertas nos engaan a simple vista, ya que aparentan estar cerradas y si hacemos zoom en la abertura, podemos obser-var que existe una distancia. Si esta distancia es menor a la toler-ancia admitida por el programa, la veremos a lo lejos como una curva cerrada.Tambin debemos asegurarnos de localizar y eliminar toda cara o borde duplicado.

Problemas frecuentes

2- Bad objectsSi al intentar extruir una curva cerrada y cerrar sus tapas, Rhino-ceros nos permite hacerlo pero sin embargo no nos tapa la supercie, estamos en presencia de un bad object.El programa detecta a la curva como cerrada, ya que la distancia entre vrtices es menor a la tolerancia permitida. Es por eso que Rhinoceros nos permite aplicar el comando _caps=yes, pero no podr concretar la operacin correctamente, ya que en denitiva tenemos una curva abierta, aunque a simple vista no lo parezca.

Solucin:Podemos activar un comando que analizar las geometras que vamos modelando en tiempo real y nos avisar en el momento que estemos cometiendo errores y exista una geometra invlida. Este comando se llama _CheckNewObjects y permanecer prendido desde el momento de su activacin. Incluso podemos cerrar el programa y al avolver a usarlo, este comando seguir activo.

3- Huecos, agujeros, aristas abiertas y bordes desnudosSi uno o ms bordes de una supercie no est bien unido a otro borde de una supercie adyacente, ste entonces, est en contacto con el aire. Es ah donde se produce un hueco, agujero o arista abierta, es decir, un borde desnudo. Los huecos son errores comunes debidos a una triangulacin inapropiada de las supercies de B-spline (NURBS, parches Bezier, etc.). Los agujeros son similares a los huecos, excepto que son normalmente ms visibles y habitualmente consecuencia de booleanos inapropia-dos y soldado inapropiado de una capa supercial.Los agujeros son caras perdidas en supercies que de otra manera seran continuas. Las aristas abiertas son normalmente los bordes de un hueco o un agujero. En los casos, en los que no hay ni un hueco ni un agujero presentes, las aristas abiertas son el resultado de un soldado inapropiado o incompleto.

Las supercies deben estar cerradas

Las supercies no se pueden imprimir, los elementos deben ser slidos.



Solucin:Es posible corregir manualmente estos errores veri-cando que los elementos estn correctamente soldados. La complejidad de esta tarea crece con el tamao del modelo, as que es adecuado hacer anlisis y comproba-ciones tempranas y frecuentes en la fase de diseo del modelo para evitar largos procesos de deteccin de errores en un modelo terminado.

Se pueden detectar con el comando ShowEdges o Anlisis> Herramientas para bordes> Mostrar bordes>, luego de seleccionar el objeto a analizar, debemos elegir entre dos opciones, todos los bordes o bordes desnu-dos, si elegimos la primer opcin me mostrar remarca-dos todos los bordes de las supercies seleccionadas, si en cambio elegimos la 2 opcin, nos remarcar slo aquellos bordes que no hayan sido unidos con el comando join/ unir. Para unir dos bordes desunidos, aplicar join/unirSi el problema es una supercie faltante, la podemos recrear y unirla luego con el comando join/ unir con el resto de las supercies.

Si el problema es an mayor, podramos probar la opcin que nos brinda el comando _joinEdges. Mientras que _join trabaja utilizando la tolerancia del programa, este ltimo comando mencionado nos permite unir las supercies forzosamente. Al usarlo, veremos un cartel de advertencia donde el programa nos indica que estamos uniendo supercies por fuera de la tolerancia permitida.Este tipo de solucin slo es aplicable si vamos exportar el archivo a .STL, no nos resolver el problema si pensa-mos utilizar una extensin IGES o STEP.Como decamos anteriormente, es recomendable crear el modelo sin errores desde el principio.

Luego de unir todos los bordes desnudos, deberemos vericar que el slido est perfectamente cerrado. Para esto seleccionamos el slido y abrimos las propiedades de objeto. Al desplegar la solapa Detalles debe decir Polisupercie Valida para vericar que el slido est perfecto.

Bordes desnudos

Usando JoinEdges...



4- Normales invertidasUn error comn de los archivos .STL es que las normales de supercie (polgonos) estn incorrectamente orien-tadas. El signo visible de una normal invertida se confunde fcilmente con un hueco o agujero en el objeto.

SolucinSe deben corregir las direcciones de las normales. Algunos objetos pueden causar problemas, como por ejemplo objetos con autointerseciones, huecos o aguje-ros. Cuando se construyen caras manualmente uno necesita adherirse a "la-regla-de-la-mano-derecha" (listar los vrtices de las facetas en el sentido contrario a las agujas del reloj cuando se observa el objeto desde el exterior)Se pueden analizar las direcciones de las normales de un objeto con el comando: Dir. En caso de estar en sentido contrario, o sea negativas, comando: InvertirTodas

Otra forma de resolver este problema, es pasar del formato NURBS a un formato MALLA, utilizando el comando _Mesh (revertir esta ltima operacin es muy complicado, les aconsejamos antes grabar el formato NURBS con otro nombre para poder conservarlo). Una vez como malla de polgonos, hay que vericar que el mallado no est abierto.Volvemos a repetir el comando _ShowEdges. Una vez detectados los bordes desnudos, podemos cerrarlos utilizando el comando _FillHoles (Bonus Tools del Service Release 4 de Rhinoceros: Tools> Toolbar Layout> Toolbar Collection: Default > Bonus tools). Una vez hecho este procedimiento, la abertura del mallado que-dar cerrada por polgonos.

... de NURBS a malla



Las supercies no se pueden imprimir, los elementos deben ser slidos.

1.1- Dibujamos dos curvas cerradas (directrices) y una generatrz.

1.2- La distancia a debe ser tal que al imprimir el archivo, exista suciente cantidad de material para evitar una fractura.

1.3- Crear una supercie de dos carriles (swip two rail)curva transversal = generatrz.

a

1- Crear una supercie.

1.4- Realizar una reexin (mirror) sobre el plano horizontal.


A continuacin repasaremos un tutorial de Rhinoceros que nos ayudar a modelar una supercie correcta para crear un slido que pueda imprimirse en 3D. Veremos algunos mtodos de anlisis de supercies que nos ayudarn a evitar los problemas antes detallados.

Tutorial


Veamos el siguiente ejemplo: Modelar un anillo

2.1- Ir a Anlisis/ Supercie

2.2- Una imagen es reejada en nuestras supercies.

Se puede analizar la continuidad, viendo la deformacin en la imagen.

2.3- Una serie de lneas espaciales se posan sobre las supercies mostrando las posibles discontinui-dades.

Se pueden variar la direccin (horizontal o vertical), la escala de las lneas y el color de las lneas.

Es importante analizar la continuidad de las supercies antes de unirlas.

Mapa de entorno

2- Analizar las supercies

Cebra




3.1- Ir a Supercies/ herramientas de edicin de supercies/ Igualar

3.2- Seleccionar el borde a cambiar.

3.3- Seleccionar continuidad en cadena y elegir la opcin tangen-cia o curvatura y aceptar.

3.4- Repetir pasos 3.1, 3.2, 3.3 para el borde interno.

3- Unir las supercies


3.5- Revisar la continuidad de las supercies, externa e interna.

3.6- Ir a propiedades de objeto/ detalles

En Geometra se deben vericar las siguientes frases:

* Polisupercie vlida.* Polisupercie cerrada con n supercies.

Hay que vericar que los elementos sean slidos, polisupercies cerradas.



4.1- El modelo se complejiza con diferentes operaciones, en el ejemplo: dibujo una esfera, le aplico un offset hacia adentro, muevo las esferas para encerrar la ms pequea, realizo una diferencia buleana entre la esfera ms grande y el anillo.

4.2- Volver a analizar la supercie con Cebra.

4.3- Vericar una vez ms en Propiedades de objeto que la polisupercie sea vlida.

El modelo se puede complejizar, siempre deben analizarce las supercies antes de una unin y luego, deben vericarse las polisupercies.

4- Exportar el archivo


4.4- Analizar la direccin de las normales con el comando Dir

4.5- Seleccionar las curvas, SelCrv y borrar.

4.6- Seleccionar todo y exportar como archivo de estereolitograa

(*.stl) - nombre del archivo.stl

En tolerancia se puede setear un valor ms preciso como 0,01Las mquinas de impresin 3D suelen tener una resolucin 0,1. Sin embargo puede mejorarse notablemente la terminacin aplicando esta variacin.

4.7- Guardar el archivo (*.stl) 0.001

Listo para imprimir en 3D


http://machinedesign.com/article/whats-new-with-iges-and-step-0524



Bibliografa

Instructivo Para Impresion 3d Rhino 2.pdf - Estudio ZLab - www.zetalab.com.ar

http://www.fabrinco.com/tutoriales/Tutorial_Fabrinco_Impresion3D_v1.pdf

guia_print_3d_rhinoceros.pdf - Facundo Miri - www.la.rhino3d.com

Videos del tutorial:http://www.youtube.com/watch?v=K_mu8tyKP6Qhttp://www.youtube.com/watch?v=XYxmHBrW92Q&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=Zg7lC6a6VQc&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=DXPjpSQ6xrs

http://www.caddyspain.com/noticias/May06_4.htm

Documents

Instrucciones para el armado de un archivo para impresión 3D