Tutorial 06: Operaciones con sólidos

En el mundo real, los objetos 3D y los elementosorgánicos e inorgánicos están formados a partir de laadición, sustracción, edición y/o modificación de cuerposgeométricos 3D básicos conocidos como primitivas. comoen todo programa 3D que se precie, AutoCAD dispone devarias primitivas las cuales son: Caja (Box), Cilindro(Cylinder), Esfera (Sphere), Cono (Cone), Pirámide(Pyramid), Cuña (Wedge), Dona (Torus) y el Plano 2D(comando plane o planesurf según la versión deAutoCAD). Y además tenemos la función Polisólido(polysolid), el cual se trata en profundidad en el Tutorial

08.

Al igual que en la realidad, la deformación y manipulación de estas formas nos permitirán irconstruyendo nuestros modelos 3D en AutoCAD. AutoCAD 3D posee varias herramientas quenos permitirán realizar varias operaciones con los sólidos para modificar su forma y/oeditarlos, las cuales podemos apreciar en el siguiente menú, el cual se obtiene al ir a lapersiana solid del modo 3D Modeling:

Operaciones Booleanas (Boolean)

Las operaciones Booleanas nos permitirán añadir o quitar porciones de cualquier sólido paradefinir nuestros objetos. Antes de prodecer con las booleanas debemos asegurarnos de losiguiente:

- Los elementos deben estar siempre traslapados, o de lo contrario no funcionarán.

Las operaciones booleanas disponibles son las siguientes:

Union (comando union): une un sólido con otro para formar un solo elemento. Para activarloejecutamos el comando y presionamos enter, luego elegimos las formas a unir y presionamosenter para finalizar.

Diferencia (comando subtract): resta un sólido respecto a otro. Para activarlo ejecutamos elcomando y presionamos enter, pero en este caso primero seleccionaremos el objeto que seconservará y presionamos enter, luego elegiremos el o los que serán restados, para finalizarcon enter.

En el ejemplo se ha sustraido el cilindro a la caja. en el caso de subtract, los resultados sondiferentes según se elija primero la caja o el cilindro.

Intersección (intersect): remueve ambos sólidos pero deja la porción común entre ambossólidos (derecha). En este caso elegiremos las formas a intersectar y presionamos enter parafinalizar. Intersect sólo funciona con dos formas traslapadas.

Corte (Slice)

Slice nos permite cortar el sólido en la forma que queramos. Para ejecutar el comandoescribimos slice, luego elegimos el sólido y luego presionamos enter. Nos aparecerá elsiguiente menú de opciones:

Donde tenemos lo siguiente:

Planar Object (O): usa una forma 2D rectangular o curva para cortar el sólido a través delárea virtual formada entre el sólido y la forma. Por esto es que la forma 2D debe atravesartodo el sólido para que funcione. Al activar la opción, elegimos primero la forma 2D y luegopresionamos enter para finalizar el comando.

Surface (S): similar a planar Object pero en este caso utiliza una superficie 2D que atraviesael sólido para cortarlo. Al activar la opción, elegimos primero la superficie 2D y luegopresionamos enter para finalizar el comando.

Zaxis (Z): esta opción permite cortar el sólido de forma perpendicular a la línea normal deleje. Al activar la opción, debemos elegir el punto desde donde comenzará el corte y despuésel punto final. El sólido se cortará mediante un plano perpendicular a esta línea.

View (V): esta opción permite cortar el sólido en un plano paralelo a la vista o perspectiva enla que observamos el objeto. Al activar la opción, debemos elegir el punto desde dondecomenzará el corte y luego presionamos enter. El sólido se cortará mediante un planoparalelo a la vista.

XY: corta el sólido aplicando el plano XY en cualquier altura, pero el punto debe estar fuerade este. Al activar la opción, debemos elegir el punto desde donde comenzará el corte ydespués el punto final.

YZ: corta el sólido aplicando el plano YZ en cualquier punto dentro o fuera de este, siempre ycuando la cara del sólido no sea paralela a este plano. Al activar la opción, debemos elegir elpunto desde donde comenzará el corte y luego presionamos enter para ver el resultado.

ZX: corta aplicando el plano ZX en cualquier punto dentro o fuera de este, siempre y cuandola cara del sólido no sea paralela a este plano. Al activar la opción, debemos elegir el puntodesde donde comenzará el corte y luego presionamos enter para ver el resultado.

3points (3): esta es la opción por defecto y nos permite cortar el sólido mediante 3 puntoscualquiera que elijamos siempre y cuando estos formen un plano virtual. en este caso bastaelegir cada punto y luego presionamos enter para ver el resultado.

Thicken (Extruir superficies)

Esta operación sólo funciona en superficies 2D, y nos permite extruirlas y por ello convertirlaa 3D definiendo una altura. Para activarlo escribimos thicken y presionamos enter, luegoelegimos la superficie a extruir y presionamos enter, luego definimos la altura y luego enterpara finalizar el comando.

Interfere (interferir)

Esta operación crea un sólido temporal el cual es la intersección entre dos sólidos. Estepuede ser visualizado y también extraído formando un nuevo sólido 3D. Para activarloescribimos interfere y presionamos enter, luego elegimos los objetos y presionamos enterpara finalizar el comando.

Si ejecutamos el comando y no presionamos enter luego deelegir los objetos nos aparecen las siguientes opciones:

Nested selection (N): selecciona las formas 3D.

Settings (S): podremos modificar el color del sólido resultante, el estilo visual y destacar lainterferencia.

Luego de editar estas opciones aparecen otras que son:

Check first set (K): con esta opción podemos revisar elsólido intersectado. En previous veremos la malla delsólido resultante y en next la visualización por defecto,además que podremos realizar Zoom, Pan u Orbitmediante los botones del lado derecho. Si desmarcamos laopción “Delete interference objects created on Close” secreará en 3D el sólido de la intersección, aunque los

objetos 3D originales permanecerán sin cambios.

Imprint (imprimir en una cara)

Esta operación imprime una forma 2D en un sólido siempre y cuando ambos estén en elmismo plano. Para ejecutarlo primero escribimos imprint y presionamos enter, luegoelegimos el objeto 3D, seguimos con la forma 2D y finalmente el programa nos pregunta siborramos el objeto de origen. Si lo hacemos correctamente, se creará la impresión de laforma 2D en la cara del sólido y a su vez será una nueva cara de este.

Extract Edge (extraer lado)

Esta operación nos permite extraer los lados de cualquier sólido 3D los cuales se conviertenen líneas. Para ejecutarlo primero escribimos xedges y presionamos enter, luego elegimos elo los objetos 3D y finalizamos el comando con enter. Si lo hacemos correctamente, todos loslados se habrán extraído sin afectar al sólido 3D.

Offset Edge (equidistar lado)

Esta operación es similar al comando offset ya que nos permite crear polilíneas equidistantesen uno o más lados de la cara de la forma 3D. Para ejecutarlo escribimos offsetedge en la

barra de comandos y luego elegimos con un click cualquier cara del sólido. Luego definimosun punto cualquiera de la cara el cual será la distancia y finalizamos el comando con enter.

Antes de definir el punto tenemos las siguientes opciones disponibles:

Distance (D): podemos definir la distancia del offset y el punto hacia dónde va la nuevaforma, de forma similar a offset normal. si la distancia es negativa, las líneas se formaránfuera del lado.

Corner (C): permite definir el tipo de esquina. Por defecto es la opción Sharp (S) pero sielegimos Round (R), las esquinas serán curvadas.

Fillet Edge (redondear lado)

Esta operación es similar al comando fillet ya que nos permite redondear una o más aristasde la forma 3D. Para ejecutarlo escribimos filletedge en la barra de comandos y presionamos

enter, luego elegimos con un click cualquier arista del sólido y luego finalizamos el comandocon enter.

Al igual que con Offset Edge tenemos las siguientes opciones disponibles:

Chain (C): podemos elegir los lados de forma manual, a nuestro gusto. Una vez definida lacadena, presionamos enter para aceptar y terminar la operación.

Loop (L): podemos definir un loop o ciclo de aristas de forma automática. Por defecto tomaráuna cara completa del elemento 3D. Una vez definido el ciclo, presionamos enter paraaceptar y terminar la operación.

Radius (R): esta opción permite definir o cambiar el radio del redondeo. Después de escribirla opción y presionar enter el programa nos pedirá el nuevo radio. También podremosrealizar esto antes de terminar el comando si tomamos la flecha azul, luego escribimos elradio y finalizamos con enter.

Chamfer Edge (achaflanar lado)

Esta operación es similar al comando chamfer ya que nos permite achaflanar una o másaristas de la forma 3D. Para ejecutarlo escribimos chamferedge en la barra de comandos ypresionamos enter, luego elegimos con un click una o más aristas del sólido y luegofinalizamos el comando con enter.

Al igual que con Fillet Edge tenemos las siguientes opciones disponibles:

Loop (L): podemos definir un loop o ciclo de aristas de forma automática. Por defecto tomaráuna cara completa del elemento 3D. Si queremos elegir los lados de forma manual podemoscambiar a la opción Edge (E), pero esto funcionará sólo dentro del loop.

Distance (D): esta opción permite definir o cambiar las distancias del chaflán. Después deescribir la opción y presionar enter el programa nos pedirá la distancia 1 y luego la distancia

2. Al igual que con Fillet Edge podremos realizar esto antes de terminar el comando tomandolas flechas azules y definiendo las distancias.

Extrude Faces (Extruir caras)

Esta operación es similar al comando extrude ya que nos permite extruir una o más caras dela forma 3D. Para ejecutarlo se debe clickear en la opción Extrude Faces en el menú puestoque no posee un comando propio en la barra de comandos ya que este es parte del comandogeneral solidedit (el cual se verá más abajo), luego elegimos con un click una o más caras delsólido, presionamos enter y definimos una distancia para la extrusión (o elegimos dospuntos), presionamos enter y luego definimos un ángulo de extrusión para luego finalizar elcomando con enter. Antes de fijar la distancia de extrusión tenemos las siguientes opciones:

Undo (U): deshace la última acción de selección.ALL: selecciona todas las caras.Remove (R): podemos remover una o más caras de la selección.

La altura de extrusión puede definirse mediante una distancia o simplemente dos puntos, yademás tenemos una tercera opción llamada path (recorrido). En cuanto a las distancias esinteresante consignar que dependiendo del valor que le demos al ángulo la extrusión iráhacia adentro o hacia afuera. Si el ángulo es 0, la extrusión es recta (de forma similar alcomando extrude) pero si el ángulo es positivo la extrusión irá hacia adentro, por ende losángulos negativos harán que la extrusión vaya hacia afuera. En cuanto a la distancia, si esnegativa la extrusión será hacia el interior del objeto 3D y si es positiva será hacia afuera.

Extrusión con ángulo positivo.

Extrusión con ángulo negativo.

Una opción interesante de este comando es Path (P), la cual nos permite tomar una líneacomo referencia para la extrusión lo que hará que el sentido y la altura de esta sea la delrecorrido. Para ello vamos a la opción path, seleccionamos la línea y al hacer click seejecutará la extrusión de manera automática.

Offset Faces (Desplazar caras)

Esta operación es similar al comando Extrude Faces ya que nos permite desplazar una o máscaras de la forma 3D, y con ello se modificará todo el sólido. Para ejecutarlo se debe clickearen la opción Offset Faces en el menú puesto que no posee un comando propio en la barra decomandos ya que este es parte del comando general solidedit (el cual se verá más abajo),luego elegimos con un click una o más caras del sólido, presionamos enter y definimos unadistancia para la extrusión (o elegimos dos puntos) para luego finalizar el comando con enter.Antes de fijar la distancia de extrusión tenemos las mismas opciones que en el caso deExtrude Faces (Undo, ALL, Remove). En cuanto a la distancia, si es negativa eldesplazamiento será hacia el interior del objeto 3D y si es positiva será hacia afuera.

Taper Faces (Estrechar caras)

Esta operación nos permite estrechar una o más caras de la forma 3D mediante el giro deestas, y con ello se modificará todo el sólido. Para ejecutarlo se debe clickear en la opciónTaper Faces en el menú puesto que no posee un comando propio en la barra de comandos yaque este es parte del comando general solidedit (el cual se verá más abajo), luego elegimoscon un click una o más caras del sólido, presionamos enter y definimos primero el punto basepara el pivote de la cara y luego el punto final, luego el programa nos pedirá un ángulo derotación y finalizamos el comando con enter. Antes de fijar la distancia de extrusión tenemoslas mismas opciones que en el caso de Extrude Faces (Undo, ALL, Remove).

En este ejemplo se toma como línea de pivote los puntos marcados en las imágenes. Elprimer punto (imagen izquierda) es el punto base de pivote.

Al igual que en el caso de Extrude Faces, el ángulo influye en el resultado de la operación. Sieste es positivo el giro será contrarreloj respecto del punto base, y si es negativo será a favorde este.

Taper con ángulo positivo, respecto al ejemplo de arriba.

Taper con ángulo negativo, respecto al ejemplo de arriba.

Shell (Cáscara)

Esta operación es similar al comando Offset Edge pero Shell nos permitirá definir el espaciointerno de un sólido 3D ya que mueve todas las caras al mismo tiempo y por ello nos dará ungrosor. Para ejecutarlo se debe clickear en la opción Shell en el menú puesto que no poseeun comando propio en la barra de comandos ya que este es parte del comando generalsolidedit (el cual se verá más abajo), luego elegimos con un click sólido, presionamos enter ydefinimos una distancia para el shell, y luego finalizamos el comando con enter. Antes de fijarla distancia de extrusión tenemos las mismas opciones que en el caso de Extrude Faces(Undo, ALL, Remove). En cuanto a la distancia, si es negativa el espacio vacío será definidopor el tamaño del sólido 3D y el grosor irá hacia afuera y si es positiva se formará el espaciointerno, y el grosor irá hacia adentro del sólido.

En el ejemplo, la distancia es positiva y por ende el grosor va hacia adentro de la caja.

Separate (Separar sólidos)

Cuando realizamos operaciones booleanas como subtract y por ende cortamos objetos 3D,usualmente el sólido se selecciona como un solo elemento a pesar de estar separado. Conesta operación podremos convertirlos en formas independientes. Para ejecutarlo se debeclickear en la opción Separate en el menú puesto que no posee un comando propio en labarra de comandos ya que este es parte del comando general solidedit (el cual se verá másabajo), luego elegimos con un click sólido, presionamos enter y volvemos a confirmar conenter para finalizar el comando. notaremos ahora que el sólido está separado en formasindependientes.

Check (Revisar)

Esta opción nos permite revisar si la geometría 3D es válida o no. Lo ejecutamos presionandoel ícono Check y luego seleccionando el sólido, para luego finalizar el chequeo con enter.

Clean (Limpiar)

Esta opción nos permite limpiar el sólido de caras, aristas y vértices duplicados oredundantes (ideal cuando hay errores de sólidos). Lo ejecutamos presionando el ícono Cleany luego seleccionando el sólido, para luego finalizar el chequeo con enter.

Comando Solidedit (editsolido)

Como se vio en el caso de Taper faces, Check o Clean, algunas operaciones con sólidos notienen un comando propio sino que son parte de un comando más amplio llamado solidedit (o

editsolido en español). Este comando posee todas las operaciones de sólidos vistas antespero incorpora otras funciones nuevas. Lo ejecutamos escribiendo en la barra de comandossolidedit y presionamos enter. Nos aparecen las opciones de la imagen de abajo dondepodremos elegir el nivel de subobjeto en el que queremos trabajar:

Face (F): toma una o más caras del objeto.Edge (E): toma una o más lados del objeto.Body (B): toma el cuerpo del objeto.Undo (U): deshacer.Exit (X): salir de solidedit.

Para el caso de los sólidos 3D nos conviene elegir Edge o Face según corresponda. al elegir laopción nos aparece el menú de abajo donde veremos las funciones ya conocidas como taper,offset y otras nuevas funciones:

Donde tenemos lo siguiente:

Copy (C): copia una cara o lado. Se ejecuta de forma similar al comando copy pues elegimos punto base y luego el punto final donde va la copia.

Move (M): mueve una cara o lado. Se ejecuta de forma similar al comando move pueselegimos punto base y luego el punto final donde va la copia. Esta operación deformará lafigura y por lo tanto afectará a todo el sólido.

Rotate (R): rota la cara según una línea base y un ángulo. Si este es positivo irá hacia laizquierda (contrarreloj) y si es negativo hacia la derecha. Una vez que elegimos esta opciónelegimos la o las caras y presionamos enter, procedemos a definir dos puntos para formar lalínea que será el eje del pivote, aunque además tendremos la opción de rotar en la vista (V),en el eje X, eje Y, eje Z y el eje del objeto (A).

En el ejemplo la cara ha sido rotada con un ángulo de -50. Esta operación afectará a la formafinal.

Delete (D): si tenemos una forma modificada con operaciones como extrude, fillet o chamfer,podremos borrar las acciones anteriores de estos ejecutados en esa cara o en el sólidocompleto. Para activarlo elegimos la opción delete, seleccionamos la cara a modificar ypresionamos enter para ver el resultado.

Color (L): en esta opción podremos cambiar el color en una o más caras del objeto. Elegimoscolor y luego seleccionamos las caras, presionamos enter y nos aparecerá la paleta decolores donde podremos cambiar al color que queramos.

Material (A): esta opción es similar a color pero funciona con los materiales aplicados, ya quepodremos cambiar el material en una o más caras del objeto. Elegimos material y luegoseleccionamos la o las caras, presionamos enter y el programa nos pedirá el nombre delnuevo material, el cual deberá escribirse con el mismo nombre que tiene en el editor demateriales (Material Browser). Finalmente presionamos enter para cancelar el comando.

Este es el fin del tutorial 06.