Mecatrónica

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Mecatrónica
Mecatrónica
Módulo 9: Prototipado Rápido
Libro de Texto
Ejercicios
Solución
(Concepto)
prof. dr. hab. inz. Edward Chlebus
dr inż. Bogdan Dybała,
dr inż. Tomasz Boratyński
dr inż. Jacek Czajka
dr inż. Tomasz Będza
dr inż. Mariusz Frankiewicz
mgr inż. Tomasz Kurzynowski
Universidad Politécnica de Wroclaw,
Polonia
Proyecto ampliado de transferencia del concepto europeo para la
calificación agregada de la Mecatrónica las fuerzas especializadas en la
producción industrial globalizada
Proyecto EU Nr. 2005-146319 „MINOS“, Plazo: 2005 hasta 2007
Proyecto EU Nr. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS**“,
Plazo: 2008 hasta 2010
El presente proyecto ha sido financiado con el apoyo
de la Comisión Europea. Esta publicación
(comunicación) es responsabilidad exclusiva de su
autor. La Comisión no es responsable del uso que
pueda hacerse da la información aquí difundida.
www.minos-mechatronic.eu
Colaboradores en la elaboración y aprobación del concepto conjunto
de eseñanza:
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Technische Universität Chemnitz, Institut für Werkzeugmaschinen und
Produktionsprozesse, Deutschland – Projektleitung
Corvinus Universität Budapest, Institut für Informationstechnologien, Ungarn
Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Schweden
Technische Universität Wroclaw, Institut für Produktionstechnik und
Automatisierung, Polen
Henschke Consulting Dresden, Deutschland
Christian Stöhr Unternehmensberatung, Deutschland
Neugebauer und Partner OHG Dresden, Deutschland
Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen
Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Polen
Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Ungarn
Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Ungarn
Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Ungarn
IMH, Spanien
VUT Brno, Tschechische Republik
CICmargune, Spanien
University of Naples, Italien
Unis, Tschechische Republik
Blumenbecker, Tschechische Republik
Tower Automotive, Italien
Bildungs-Werkstatt gGmbH, Deutschland
VEMAS, Deutschland
Concepto conjunto de enseñanza:
Libro de texto, libro de ejercicios y libro de soluciones
Módulo 1-8: Fundamentos / Competencia intercultural y administración de proyectos /
Técnica de fluidos / Accionamiento y mandos eléctricos /: Componentes mecatrónicos /
Sistemas y funciones de la mecatrónica / La puesta en marcha, seguridad y teleservicio /
Mantenimiento y diagnóstico
Módulo 9-12: Prototipado Rápido/ Robótica/ Migración Europea/ Interfaces
Todos los módulos están disponibles en los siguientes idiomas: Alemán, Inglés,
español, italiano, polaco, checo, húngaro
Más Información
Dr.-Ing. Andreas Hirsch
Technische Universität Chemnitz
Reichenhainer Straße 70, 09107 Chemnitz, Deutschland
Tel: + 49(0)371 531-23500
Fax: + 49(0)371 531-23509
Email: [email protected]
Internet: www.tu-chemnitz.de/mb/WerkzMasch oder www.minos-mechatronic.eu
Mecatrónica
Módulo 9: Prototipado Rápido
Libro de Texto
(Concepto)
prof. dr. hab. inz. Edward Chlebus
dr inż. Bogdan Dybała,
dr inż. Tomasz Boratyński
dr inż. Jacek Czajka
dr inż. Tomasz Będza
dr inż. Mariusz Frankiewicz
mgr inż. Tomasz Kurzynowski
Universidad Politécnica de Wroclaw,
Polonia
Proyecto ampliado de transferencia del concepto europeo para la
calificación agregada de la Mecatrónica las fuerzas especializadas en la
producción industrial globalizada
Proyecto EU Nr. 2005-146319 „MINOS“, Plazo: 2005 hasta 2007
Proyecto EU Nr. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS**“,
Plazo: 2008 hasta 2010
El presente proyecto ha sido financiado con el apoyo
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Rapid Prototyping
Contenido 1. DISEÑO ASISTIDO POR ORDENADOR – CAD............................................... 6
1.1. MODELADO GEOMÉTRICO ............................................................................. 11
1.2. TIPOS DE MODELOS EN LOS SISTEMAS CAD....................................................... 13
1.2.1. Modelos de alambre........................................................................ 13
1.2.2. Modelos de superficie...................................................................... 14
1.2.3. Modelos sólidos ............................................................................... 15
1.3. LOS DOCUMENTOS EN LOS SISTEMAS DE CAD ................................................... 18
1.3.1. Parte ................................................................................................ 18
1.3.2. Ensamblaje....................................................................................... 19
1.3.3. Dibujo en 2D .................................................................................... 20
1.4. PARAMETRIZACIÓN DE MODELOS 3D .............................................................. 22
1.5. DISEÑO DE PIEZAS EN EL MÉTODO VARIANT ...................................................... 23
2. PROTOTIPADO RÁPIDO ........................................................................... 25
2.1. CAD......................................................................................................... 26
2.1.1. Formatos de datos de intercambio.................................................. 30
2.2. CAD – RP COMUNICACIÓN .......................................................................... 32
2.2.1. Formato STL ..................................................................................... 32
2.2.1.1. Estructura y Creación de archivos STL............................................................................. 32
2.2.1.2. Formato ASCII.................................................................................................................. 34
2.2.1.2.1. BINARY FORMAT...................................................................................................... 36
2.2.1.2.2. . ORIENTACIÓN DE TRIÁNGULOS ............................................................................. 38
2.2.1.2.3. Sistema de coordenadas y unidades en formato STL .............................................. 39
2.3. FORMATO VRML........................................................................................ 57
2.3.1. Estructura de los sólidos en formato VRML..................................... 62
3. PROTOTIPADO RÁPIDO ‐ RP .................................................................... 67
3.1. ESTEREOLITOGRAFÍA (SLA, SL) ...................................................................... 76
3.2. SINTERIZADO SELECTIVO POR LÁSER / FUSIÓN ‐ SLS / SLM .................................. 79
3.2.1. M3 Linear ‐ un dispositivo de concepto empresa Laser................... 84
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Rapid Prototyping
3.2.2. Sistema Sinterisation HiQ ‐ un dispositivo de 3D empresa SISTEMAS
................................................................................................................... 88
3.3. MODELIZACIÓN DE DEPOSICIÓN FUNDIDA – FDM.............................................. 91
3.4. LA FORMACIÓN DE POLVO LÁSER TECNOLOGÍAS ................................................. 93
3.5. TINTAS DE IMPRESIÓN CHORRO ...................................................................... 94
3.6. 3DP IMPRESIÓN TRIDIMENSIONAL .................................................................. 96
3.7. SGC –MÉTODO DE CURACIÓN DE UNA SUPERFICIE SOLIDA................................... 99
4. ACTIVIDADES DE PRE‐PROCESO EN EL RP .............................................. 102
4.1. EDICIÓN DE ARCHIVOS STL .......................................................................... 107
4.2. LA FIJACIÓN DE ARCHIVOS STL ..................................................................... 112
4.3. GENERAR APOYA ....................................................................................... 113
5. GLOSARIO DE TÉRMINOS ...................................................................... 116
6. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................... 122
1. INGENIERÍA INVERSA ............................................................................ 125
1.1. CAMPOS DE APLICACIÓN DE INGENIERÍA INVERSA ............................................. 126
1.1.1. Industria......................................................................................... 126
1.1.2. Arte y Arqueología......................................................................... 135
1.2. MÉTODOS DE DIGITALIZACIÓN ..................................................................... 136
1.3. EQUIPOS Y SOFTWARE ................................................................................ 138
1.4. PÓNGASE EN CONTACTO CON LOS MÉTODOS DE DIGITALIZACIÓN ......................... 141
1.4.1. Coordinar las máquinas de medición ............................................ 141
1.4.2. Escáneres de contacto ................................................................... 143
1.4.3. Medición de Armas ........................................................................ 147
1.5. MÉTODO DE DIGITALIZACIÓN SIN CONTACTO ................................................... 148
1.5.1. Métodos basados en el punto óptico ............................................ 148
1.5.1.1. Método de medición a distancia................................................................................... 149
1.5.1.2. Laser Radar.................................................................................................................... 150
1.5.2. Punto basado en la triangulación del láser ................................... 150
1.6. MÉTODOS ÓPTICOS LINEALES ....................................................................... 152
1.6.1. Laser de triangulación en línea...................................................... 152
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Rapid Prototyping
1.7. MÉTODOS BASADOS EN LA ZONA ÓPTICA ........................................................ 153
1.7.1. Fotogrametría................................................................................ 153
1.7.2. Perfilometría .................................................................................. 154
1.7.3. Moire Interferometría.................................................................... 154
1.8. LA TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA ...................................................... 156
1.9. IMÁGENES POR RESONANCIA MAGNÉTICA ...................................................... 160
1.10. LA ECOGRAFÍA 3D ................................................................................... 162
2. ESCANEO DESTRUCTIVO........................................................................ 165
3. DIGITALIZACIÓN DE LA GEOMETRÍA...................................................... 168
3.1. FASES DE LA DIGITALIZACIÓN ........................................................................ 168
3.2. PLANIFICACIÓN DEL PROCESO DE DIGITALIZACIÓN ............................................. 169
3.3. ADQUISICIÓN DE DATOS .............................................................................. 172
3.4. PROCESAMIENTO DE DATOS Y LA CONSTRUCCIÓN DE MODELOS CAD ................... 175
4. GEOMETRÍA DE DISPOSITIVOS DE DIGITALIZACIÓN............................... 191
4.1. ESCÁNER LINEAL LÁSER ............................................................................... 191
4.2. LASER DE PUNTO DE ESCÁNER ...................................................................... 193
4.3. ESCÁNER DE CONTACTO .............................................................................. 197
4.4. ESCÁNER LUZ BLANCA ................................................................................ 203
5. INGENIERÍA INVERSA DEL SOFTWARE ................................................... 213
5.1. PROGRAMAS PARA GEOMETRÍA RECONSTRUCCIÓN DE UNA NUBE DE PUNTOS........ 213
5.2. PROGRAMAS DE INSPECCIÓN ....................................................................... 216
5.3. LOS PROGRAMAS DE MODELADO, SUPERFICIALES ............................................. 218
5.4. PROGRAMAS PARA LA TC Y LA RM DE PROCESAMIENTO DE DATOS ...................... 220
6. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................... 223
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Minos++
Rapid Prototyping
1. Diseño Asistido por Ordenador – CAD
Las necesidades actuales que plantea el mercado de la producción
obligan a responder a las empresas en un tiempo cada vez más corto y
con menos recursos. Con el fin de satisfacer esas necesidades, las
empresas emprenden diversas acciones: mejorar la organización del
trabajo, reforzar las competencias de los trabajadores, y mejorar la
calidad de los productos con una minimización simultánea de escasez.
Una de las áreas clave en las empresas, que requieren la introducción
de mejoras, es una fabricación ampliamente entendida. Las empresas
han ido introduciendo nuevas soluciones en el campo de la industria
por muchos años con el fin de acelerar todo el proceso de producción.
Estas acciones abarcan la modernización de un parque de máquinas,
que permite fabricar productos de mejor calidad más rápidamente, o
con frecuencia, incluso en los gastos de producción más bajos. La
aceleración de los procesos de fabricación, además de los recursos
productivos tales como máquinas, también se llega con la mejora de la
organización del trabajo. Recientemente, se ha observado también que
este ámbito es de un potencial mayor que el parque de máquinas.
En el proceso de producción, se pueden distinguir las siguientes
etapas:
 Concepcionar borradores de un producto,
 Elaboración de construcción,
 Preparación de la tecnología de producción,
 Organización de preparación de la producción,
 Fabricación.
Junto con el desarrollo de soluciones de tecnología informática, nuevo
equipo, que harán el trabajo más eficiente, se aplicaron
progresivamente en todas las áreas mencionadas. Además, los
sistemas siguientes se elaboraron en: CAD / CAPP / CAM. Desde el
punto de vista cronológico, los primeros sistemas informáticos se
introdujeron en el campo de la fabricación. Incluso en los años 1950 del
siglo pasado, los programas NC control de las operaciones de las
máquinas herramientas fueron elaboradas. En 1952 en el Laboratorio
MIT ubicado en los EE.UU., una concepción de un control numérica de
una máquina de fresado 3-axial [9] fue demostrada en el Laboratorio de
servomecanismo en el MIT. Entonces, la posibilidad de acelerar los
trabajos en el campo del diseño quedo al descubierto. Se le pide al
inicio de los sistemas informáticos ayudar a la elaboración de productos
de construcción. Inicialmente, fueron aclamados CAD - Computer
6
Minos++
Rapid Prototyping
Aided Redacción porque básicamente reemplazo el taller de un
diseñador de una mesa de dibujo a un ordenador. Estos sistemas
aceleraban el trabajo de diseñar las posibles modificaciones en el
documento original, y también facilitó la simple catalogación y
visualización de diseños. Más tarde, junto con el desarrollo de sistemas
de ingeniería que pertenecen a esta clase, se crea para PC Aided
Design - CAD. Este fue causado por el hecho de que las funciones que
se ofrecían eran: sin duda, va más allá de la redacción de la
documentación normal plana - 2D. Una introducción de posibilidades
de diseñar en tres dimensiones - 3D [8], fue un paso relevante en el
desarrollo de esos sistemas. Aparte de los estudios sobre los sistemas
de ayuda de diseño y fabricación, también hay estudios sobre el
desarrollo de sistemas de mejora del trabajo en el campo de la
preparación tecnológica de la producción. Este ámbito se ha abordado
desde 1960 del siglo pasado. En 1970 los primeros sistemas de CAPP
(Computer Aided Proceso de Planificación) aparecieron a la clase.
El desarrollo y la integración progresiva de los enumerados CAD /
CAPP / CAM han contribuido a la introducción de los siguientes
términos: Manufactura Integrada por Computadora - CIM [2]. Sistemas
de ayuda a la planificación de los procesos tecnológicos en la
concepción de la CIM son el elemento clave de conexión de los
sistemas de ayuda al diseño y el área de fabricación. Tal posición
central, implica la necesidad de intercambiar datos con otros sistemas
que trabajan en el área del mismo sistema de producción. Incide
especialmente en los sistemas de ayuda de diseño CAD y CAM área
de fabricación. los datos de construcción de un sistema de CAD son un
conjunto de información de entrada para un módulo de planificación de
los procesos tecnológicos. Por lo general, se transfieren en forma de
documentación planos 2D o 3D modelos geométricos. A continuación,
dicha información se transforma en el sistema CAPP en un conjunto de
información requerida por la zona de producción CAM, tales como:
tarjetas tecnológico, conjunto de instrucciones y actividades destinados
a operaciones tecnológicas, la información sobre las máquinas
herramientas necesarias para la producción, las listas de las ayudas de
taller, instrucciones de montaje, la información acerca de las
semimanufacturas, los plazos de ejecución determinadas por
operaciones, el cálculo de los costes relativos a la producción de una
cerámica.
Otro conjunto de informaciones, transmitidas de CAPP al sistema de
CAM, son conjuntos
de datos para la máquina herramienta controladas numéricamente.
Estos datos suelen
ser transferidos en un formato neutral por ejemplo, CL Datos. Los
caminos de las
7
Minos++
Rapid Prototyping
herramientas necesarias por las herramientas de máquina de Carolina
del Norte se
generan sobre la base de dicha información.
Historia de los sistemas CAD
 1954 - el primer programa de CAD diseñada para el trabajo
interactivo, elaborado DT Ross.
 1956-1959 - en los EE.UU., también en el MIT los estudios sobre
sistemas de control de 5-axiales para máquinas herramienta
comenzó; principios de la descripción y presentaciones gráficas
de los modelos en 3D llegó a existir.
 1960-1965 - la introducción de líneas ocultas, escalado, lápiz
óptico de rotación y la primera estación de gráficas CAD
orientado.
 1973-1980 - la introducción de modelos volumétricos en 3D y los
principios de modelado de superficies sin restricciones sobre la
base llamada "splines"(Bezier, Coons).
 1980 - el desarrollo de normas y GKS IGES y la inclusión de los
sistemas de CAD a los principios de modelado y el diseño
tecnológico de un producto, así como planificación de la
producción y el control.
 1990 - una mayor integración en los sistemas abiertos de la
estructura versátil recopilación de
datos, gestión de
documentación, equipamiento de sistemas de CAD con módulos
de inteligencia artificial, y la integración con los sistemas
expertos.
Sistemas CAD / CAM disponibles en el mercado se pueden dividir en
tres grupos (Tabla 1), tales como: sistemas CAD, CAM e integrado los
sistemas CAD / CAM. El primer grupo abarca los sistemas de ayuda de
diseño - Piezas de diseño, la construcción de modelos complejos,
creando 2D documentación. Los sistemas modernos de CAD, además,
conllevan una serie de módulos que ayudarían al trabajo de los
diseñadores, tales como: diseño de las uniones soldadas, el diseño de
conexiones de las tuberías, la colección de elementos accesorios de
serie, llamada Normalia, módulos para el análisis de la fuerza, etc.
El segundo grupo incluye los sistemas CAM - los sistemas de ayuda de
diseño de procesos tecnológicos de NC / CNC. La mayoría de los
sistemas CAM están equipados con herramientas simples, cuya tarea
es diseñar. El supuesto es que los sistemas CAM importen datos
geométricos de un archivo externo y generen los caminos de una
herramienta en su base. Sin embargo, este tipo de soluciones (dos
sistemas CAD y CAM) causó muchos problemas. La geometría del
8
Minos++
Rapid Prototyping
sistema CAD fueron trasladados con errores debido al hecho de que
sólo los formatos neutros de intercambio de datos estaban disponibles
CAM (IGS, DXF, VDA-FS y similares). En el transcurso del tiempo, este
problema se resolvió mediante la introducción de interfaces directas: de
este modo, CAM estaba leyendo los datos geométricos en el formato
de sistema de CAM y sin necesidad de su conversión. En un principio,
también hubo algunos problemas, es decir, sólo se utilicen los sistemas
de modelos sólidos. Otras obras sobre la integración de los sistemas
CAD / CAM llevado a la situación en que los sistemas CAM comenzó a
trabajar en el entorno de los sistemas CAD como opciones adicionales
(nuevo menú y barra de herramientas el icono se han añadido). Los
sistemas de SolidWorks o SolidCAM pueden servir como un ejemplo
aquí. Estos son los sistemas elaborados por diversas empresas, sin
embargo, después de la instalación en una computadora, hay una
integración CAD / CAM medio ambiente. SolidCAM opciones del
sistema están disponibles a partir de un menú adicional, que aparece
en el paquete después de la instalación. No hay necesidad de registrar
datos geométricos o activar otros programas - todo está dentro del
entorno. Es crucial porque una vez que un proceso tecnológico para
una parte particular, uno puede fácilmente introducir modificaciones en
un modelo. En este caso, el sistema detecta automáticamente CAM
tales modificaciones y actualizaciones de la ruta de acceso de una
herramienta.
El tercer grupo consiste en los sistemas CAD / CAM integrado que
ofrece la funcionalidad en el ámbito de aplicación de CAD o CAM.
Después de haber comprado un paquete, se obtiene un entorno
coherente y no hay necesidad de transmitir datos sobre entre los
módulos. Es evidente que estos sistemas son también de una
estructura de módulo, sin embargo la transferencia de datos no es
visible para un usuario. En el caso de problemas con el software, se
debe buscar apoyo en los de un proveedor, no en dos, lo que puede
suceder en el caso de una solución combinada - diferente CAD CAM y
el proveedor del sistema.
El intercambio de datos entre diferentes sistemas CAD se puede
realizar de manera
similar como en el caso de intercambio de datos entre sistemas CAD y
CAM. Existen las
siguientes opciones.
 por un traductor directo,
 por formatos neutrales de intercambio de datos,
9
Minos++
Rapid Prototyping
 con la aplicación de un software especial traducción; paquete de
software MATHDATA [12] puede ser una instancia de solución
de este tipo. Este software se instala en la traducción de un
servidor, sino que descarga los datos de CAD / CAM, y, por
último, los procesa en un formato del otro sistema. Así, puede
transferir los datos entre CAD / CAM sin pérdidas (fig. 1).
La figura. 1 Un ejemplo de una solución informática de ahorro de los datos
geométricos en distintos formatos de archivos CAD del sistema [12]
Open Source sistemas CAD se pueden encontrar en Internet. QCAD
paquete de software incluido en las distribuciones populares de Linux
es una instancia operativa de la solución antes mencionada. Este
sistema permite crear una documentación 2D. FreeCAD [14] o [BrlCAD
13] son otras soluciones conocidas de este tipo.
Tabla 1 División de sistemas CAD/CAM
CAD
CAM
CAD/CAM
SolidWorks
AlphaCAM
MasterCAM
SolidEdge
EdgeCAM
SurfCAM
AutoCAD
SolidCAM
CATIA
Mechanical Desktop
Sum3D
Pro/E
LogoCAD
VisualMill
Cimatron
InteliCAD
CamWorks
DelCAM
TurboCAD
...
Unigraphics
Inventor
...
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Minos++
Rapid Prototyping
1.1. Modelado geométrico
El modelado geométrico es una técnica utilizada para describir las
formas de un determinado objeto. El sistema CAD permite mejorar el
proceso de diseño, así como acortar el tiempo de desarrollo de
productos.
La aplicación de las computadoras y los programas de gráficos facilitan
o mejora las obras relacionadas con el diseño del producto - desde la
concepción a la documentación. Trabajar con sistema de CAD es una
sesión interactiva con un sistema informático, lo que lleva a modelado
de piezas. A continuación, varias operaciones se pueden realizar sobre
un modelo construido.
El sistema CAD se utiliza en relación con las siguientes características:
 Precisión del diseño,
 Menor cantidad de trabajo,
 Posibilidad de analizar los modelos,
 Visualización,
 Automatización del diseño,
 La rápida introducción de modificaciones,
 Facilidad de gestión de proyectos,
 Posibilidad de integración con otros sistemas,
 Otros.
La elaboración de los primeros sistemas CAD que ofrece la
funcionalidad que permitió la creación de documentación de planos. En
el transcurso del tiempo, las funciones para la generación de modelos
3D fueron agregándose. Una biblioteca de primitivas estaba disponible
(cono, cilindro, esfera, etc.), que podrían ser utilizados durante la
construcción de modelos 3D. Se suponía que una primera
documentación 2D se crea y luego, sobre esa base, se construyen
modelos 3D. Sin embargo, este enfoque ha cambiado con el tiempo
debido a un desarrollo dinámico de los módulos 3D. Por último las
herramientas para el diseño 3D se convirtió en eficaz y sencilla basta
con que comenzó a ser el módulo básico de los sistemas CAD en 2D
mientras que los diseños fueron tratados como un suplemento. Por
último, se afirmó que los dibujos en 2D son nada menos que una
presentación de un modelo 3D, que permite generar la documentación
11
Minos++
Rapid Prototyping
en 2D de manera casi automática. Uno puede tomar los siguientes
pasos:
Generación automática de una sección transversal recta y el
desplazamiento de escotilla las áreas que lo requieran - un usuario
determina la línea de la sección transversal.
Generación de sección rota de salida - un usuario determina el área de
extracción y definir su profundidad (Fig. 3).
Generación de puntos de vista y la escala automática.
Generación de una mesa de dibujo en 2D para una documentación
sobre la base de un patrón determinado.
Introducción de varias anotaciones, tales como:
Notas,
Los símbolos de acabado superficial,
Los símbolos de las articulaciones,
Símbolos de la ubicación y la tolerancia forma,
Símbolos de una base de medición,
Otros.
Generación de vistas de detalle - un usuario indica un detalle en un
dibujo y, a continuación, un lugar de inserción del punto de vista (fig. 2).
Generación de los puntos de vista sobre la base de modelos 3D.
Generación automática de las dimensiones con la posibilidad de
introducir cambios.
Introducción de nuevos elementos pictóricos, tales como: líneas, arcos,
hachas, etc.
Otros.
La figura. 2 Un ejemplo de una vista La figura. 3 Un ejemplo de
que muestra un detalle
definición de extracción
12
Minos++
Rapid Prototyping

En los sistemas CAD en las bibliotecas de objetos listos (tornillos,
rodamientos, estrías,

etc.) que pueden ser utilizados en obras de diseño. Un constructor
no tiene que utilizar

varios tipos de catálogos, mientras que se busca cualquier
elemento. Se puede encontrar

en la base o, además, descargar el modelo 3D para su diseño. Las
bibliotecas de las

piezas suelen ser abiertas y los usuarios pueden enriquecerse con
las piezas creadas por

ellos mismos. En tal caso, se hacen accesibles para otras personas
usen el sistema de

CAD en una empresa y tener acceso a las bibliotecas de las piezas.
Las bibliotecas de

este tipo que el proceso de diseño más eficiente.
1.2. Tipos de modelos en los sistemas CAD
En los sistemas CAD tres tipos de modelos pueden ser creados:
alambre, superficie y sólido.
1.2.1. Modelos de alambre
Las versiones iniciales de los sistemas CAD permitido el diseño de
superficies, que sustituyó a la redacción de manuales, el diseño. Los
dibujos creados en el avión pueden ser fácilmente dimensiones.
Dibujos en 2D son difíciles de verificar debido a la falta de presentación
3D. presentación 3D aparece sólo en la imaginación.
En el modelo se crea mediante la conexión de los puntos situados en el
espacio con líneas o curvas. Los modelos obtenidos son ambiguos que puede interpretarse de diversas maneras (Fig. 4). No hay
información sobre la masa se puede obtener, la superficie no se
pueden ocultar y los modelos de sombreado no se pueden generar.
Este tipo de modelo se utiliza con frecuencia para la verificación rápida
de las ideas en el curso de diseño. Es rápido y eficiente.
Características de los modelos de alambre:
 La falta de posibilidades de definición completa de los objetos
reales,
 Los objetos se presentan por puntos o líneas / curvas.
13
Minos++
Rapid Prototyping
 La falta de volumen y la masa,
 Sólo los bordes de un modelo se muestran
 Información acerca de la superficie no están claros - la falta de
superficie,
 La falta de sombra posibilidad,
 Fácil de guardar y se muestra
 Dificultades al preparar las tecnologías para Carolina del Norte
en los sistemas de CAM,
 Cuando la complejidad de un modelo de incrementos, es fácil
cometer errores,
 Creación de los modelos es mucho tiempo,
Los modelos no reflejan el punto de vista lleno de objetos creados en el
entorno de los sistemas informáticos.
La figura. 4 Un ejemplo de los modelos de bordes de ambiguos
1.2.2. Modelos de superficie
Los modelos de superficie son creados con puntos, líneas o planos. Un
modelo de superficie no reconoce los puntos que no se encuentran en
la superficie - una sección transversal, el volumen y momento de
inercia no se puede obtener. Los modelos de superficie pueden ser
sombreadas en aras de una mejor presentación. También pueden ser
utilizados durante el diseño de piezas complejas.
14
Minos++
Rapid Prototyping
Wyciągnię szkicu
Powierzchnia obrotowa
La figura. 5 Ejemplos de modelos de superficies.
La superficie de diseño es sobre la generación de la superficie y la
realización de diversas acciones en él. Tales superficies pueden ser
generadas por extrusión, de rotación y así sucesivamente. Por otra
parte, las superficies pueden ser por ejemplo, corte, cursó
redondeadas, cosido.
1.2.3. Modelos sólidos
El sistema de CAD en la actualidad emplea tecnología para modelar
sólidos. Los modelos representan una visión clara de una parte se está
diseñando. El sólido puede ser utilizado mientras que el análisis de los
momentos de inercia, masa, volumen (Fig. 6). Existe la posibilidad de
crear secciones transversales. Basta con definir una sola línea o varias
líneas para compensar una sección transversal, y el sistema generará
automáticamente una sección transversal, hacer una proyección y las
áreas sombreadas que se exige de él (figura 7).
15
Minos++
Rapid Prototyping
La figura. Ejemplo 6 propiedades de masa de un sólido generado por un sistema CAD
La figura. 7 Ejemplo modelo sólido con la sección transversal se genera
automáticamente la documentación en 2D
Dos enfoques se utilizan en la representación de modelos sólidos, es
decir, CSG (Geometría constructiva de sólidos) y B-Rep
(Representación de Fronteras). En una presentación CSG, los
primitivos se utilizan (cubo, cono, cilindro, esfera, etc.) a los que se
aplican operaciones booleanas.
 Creación de un sólido ocurre en tres pasos:
 Selección de una primitiva de una biblioteca.
La aplicación de las dimensiones que les son propias.
Decisión relativa a una operación ejecutada (suma, resta, parte común)
16
Minos++
Rapid Prototyping
SUMA
RÓŻNICA
La figura. 8 Ejemplo de la creación de un modelo utilizando el método CSG
B-Rep se basa en la suposición de que un objeto físico está limitado
por un cierto número de superficies. Un modelo sólido se crea
mediante la combinación de las superficies e incluye vértices, bordes,
asas (privadas superficie determinada por las tapas y los bordes),
objetos (cuerpo - incluye superficies, aristas y vértices.
Sólo la información sobre las superficies se almacena. El volumen de
un sólido puede calcularse a partir del teorema de Gauss.
Los sistemas modernos de CAD permiten hacer uso de las opciones
para la creación de sólidos, superficies y bordes en la creación de un
modelo. Un modelo mixto se crea de esta manera. Además, hay
opciones que permiten romper un sólido en las superficies o el
intercambio de las superficies de los sólidos. Por ejemplo, uno se
rompe un sólido en las superficies, realiza las operaciones sobre dichas
superficies y, a continuación, convertir un modelo sólido de nuevo.
Varias operaciones se pueden realizar en los sólidos o superficies ya
existentes, tales como: corte de un sólido con una superficie o al revés.
Esta forma de modelado 3D se llama un modelo híbrido.
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De la creación de modelos CAD se pueden presentar en varias formas,
tales como:
La figura. 9 formas diferentes de presentación del modelo 3D
Una visualización realista de modelos 3D puede ser llevada a cabo por
los módulos avanzados de sombreado, que utilizan la imposición de
texturas. Estos módulos tienen a menudo opciones que permiten
determinar la ubicación de la fuente de luz de iluminación de un
modelo. La figura. 10 y 11 ilustran un ejemplo de dicha presentación.
La figura. 10 Un modelo 3D con una textura aplicada
se asemeja a un plano de virutas.
Fig. 1 A 3D modelo con una textura aplicada
parecido a una fundición
1.3. Los documentos en los sistemas de CAD
En los sistemas CAD hay tres tipos básicos de documentos (Fig. 14):
piezas, ensamblajes y dibujos en 2D.
1.3.1. Parte
Si bien el diseño de cualquier producto en un sistema CAD por lo
general comienza desde el modelado de las piezas en particular. En su
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base, el resto de los documentos se crean. El diseño de las partes
puede llevarse a cabo de forma variante, es decir, uno puede
determinar varias rutas de diseño. Además, si bien el diseño de las
piezas, las opciones para la creación de superficie, borde y modelos
sólidos deben aplicarse.
1.3.2. Ensamblaje
Las piezas que se han diseñado se combinan por parejas (por ejemplo,
coaxial, paralelo en contacto, etc.) puede constituir un producto listo.
Una relación se puede establecer entre una geometría real de una
pieza, por ejemplo, distancia entre vértices paralelismo de ambas
superficies. La geometría auxiliar también puede ser usado para crear
enlaces: puntos adicionales, planos o ejes. Cada una de las piezas
diseñadas antes de que pueda ser utilizado en varias ocasiones.
sistemas CAD normalmente dan a la posibilidad de generar múltiples
variantes de montaje.
La corrección de un conjunto diseñado se puede comprobar de la
siguiente manera
 Diseñando modelo de ensamblaje pueden someterse a análisis
de simulación, lo que significa que se puede comprobar cómo
funciona el modelo de ensamblaje. Para ello, las unidades
(lineal, rotativo o de otro tipo) hay que añadir y la simulación
tiene que ser calculada.
 Se debe comprobar si hay interferencias entre las partes que
constituyen la asamblea. Los sistemas CAD pueden analizar el
conjunto con respecto a este tipo de problemas e indicar los
lugares problemáticos.
La figura. 12 Ejemplo ocurrencia de acumulación en un conjunto diseñado
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Generar datos estadísticos sobre el montaje donde el número de
piezas utilizadas en el montaje se administra junto con otra
información.
La figura. 13 Los datos estadísticos generados para el montaje de la figura. 14
1.3.3. Dibujo en 2D
Loa dibujos 2D no son más que una presentación plana de modelos
espaciales. Dichos documentos pueden ser generados por las piezas y
los modelos de montaje. Así, podemos crear vistas, secciones
transversales, sección cortes-partidos, etc. documentos creados de tal
manera pueden hacer dibujos ejecutivos de las piezas, pero también
pueden ser bocetos para las operaciones tecnológicas. Existe una
conexión entre un modelo en 3D y su representación en plano. Los
cambios introducidos a un modelo 3D son inmediatamente visibles en
la documentación de planos y viceversa. También se refiere a la
documentación el plano de los modelos de montaje. Algunos sistemas
CAD pueden generar automáticamente al menos una parte de las
dimensiones de una documentación en 2D. El resto hay que añadir
manualmente. Los cambios de dimensiones en una documentación en
2D puede hacer que la actualización de un modelo 3D. Solid Works es
un programa de ejemplo que contiene dichas instalaciones.
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Części
Wspólne
Koncentryczne
Wiązania
Złożenie
Równoległe
Styczne
inne
Dokumentacja 2D dla części
Symulacja,
wykrywanie kolizji,
zalezności dynamiczne,
konfiguracje,
dokumentacja 2D,
zestawienia części
Dokumentacja 2D dla złożenia
La figura. 14 Tipos de documentos en sistemas CAD [1]
En la documentación 2D es fácil generar modelos sólidos. El sistema
tiene la información sobre el volumen del modelo y es capaz de
escotilla automáticamente las áreas que lo requerían. En el caso de la
creación de una documentación en 2D para los modelos de superficie,
tal posibilidad no existe. El sistema generará puntos de vista adecuado,
pero las secciones transversales han de estar preparados
manualmente. En el caso de modelos de superficies, sólo puntos que
están en la superficie son reconocidos, lo que hace que la generación
de secciones transversales imposible. Los documentos creados se
suelen asociación, es decir, introducir un cambio en un solo documento
hace una actualización automática de los demás documentos
relacionados. Tenemos piezas de diseño y, posteriormente, crear una
asamblea. Por una parte o el montaje se puede generar una
documentación en 2D. Por ejemplo, si introducimos un cambio en una
parte, la actualización del modelo de montaje y 2D documentación del
modelo de ensamblaje se producirá junto con la actualización de
documentación en 2D de piezas.
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1.4. Parametrización de Modelos 3D
Soluciones modernas de TI pertenecientes a los grupos de los
sistemas CAD ofrecen modelos de forma paramétrica. Esto significa
que en cualquier etapa del diseño de las piezas, podemos cambiar
cada una de las dimensiones declaradas antes. Ejemplos de estos
programas son SolidWorks y Catia. Los sistemas de registro de cada
paso del diseño y de toda la historia de la creación de un modelo se
presenta en forma de un árbol. Modificación de los parámetros del
modelo se produce a través de la búsqueda de la operación en el árbol
y la edición de sus parámetros. Apuntes sobre la base de que la
operación se hizo también se puede modificar. Después de guardar los
cambios se actualiza todo el modelo. La actualización del modelo
puede ser un fracaso porque las siguientes operaciones pueden ser
basadas en la geometría de la operación modificada. En ese caso, el
sistema indica que las operaciones son problemáticos y requieren la
intervención del usuario.
Además los documentos asociados con el que está siendo modificada
se actualizan. Por ejemplo, si uno cambia a cualquier dimensión en una
parte elaboración propia, una documentación en 2D va a cambiar
también - que se va a actualizar de acuerdo con las modificaciones
introducidas.
Durante el ajuste los parámetros del modelo, que se unen elementos
geométricos planos entre sí, son muy útiles. Un ejemplo de tal relación
puede ser de la siguiente manera: dos rectas son paralelas, dos
círculos son tangentes, un punto está sobre una línea, dos círculos son
coaxiales y similares. Estas limitaciones pueden ser modificadas en
cualquier nivel de diseño.
Si bien el diseño de los sistemas CAD también se puede aplicar
relaciones matemáticas entre las dimensiones. Cada dimensión tiene
su propio nombre y puede ser tratado como un parámetro. Un ejemplo
de tales dibujos se muestra en la figura. 15.
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La figura. 15 Un ejemplo de aplicación de ecuaciones matemáticas para crear
relaciones entre las dimensiones del modelo. El ejemplo ha sido generado en
SolidWorks
1.5. Diseño de piezas en el método Variant
Si bien el diseño de cualquier parte, una base en una concepción inicial
de algunos - idea. Al llegar a cierta etapa del diseño, se tiene en cuenta
cuál es el camino del diseño deben ser seleccionados - la variante que
debe ser elegido. sistemas CAD son capaces de diseñar de forma
variante, es decir, uno puede crear muchas versiones de las partes o el
montaje y guárdelas en un documento. Por ejemplo, en un sistema de
SolidWorks crea las configuraciones de llamada. Estas configuraciones
permiten crear modelos y organizar sus familias con diferentes
dimensiones, componentes u otros parámetros.
Las variantes pueden ser creadas para diversos documentos que
ocurren en sistemas CAD [16]
 En apartados de documentos, configuraciones permiten crear
apartado familia con varias dimensiones, operaciones y
propiedades, incluidas las propiedades ajustadas.
 En los documentos de ensamblaje, configuraciones permiten
crear:
 versiones de un diseño simplificado al ocultar los componentes.
 Las familias de las asambleas o utilizando diferentes
configuraciones de componentes, los parámetros para las
operaciones de montaje, dimensiones o propiedades específicas
adecuadas a las configuraciones.
 En el boceto documentos, uno puede proyectar puntos de vista
de las configuraciones creadas, en parte, o el montaje de los
documentos.
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La figura. 16 Un ejemplo de modelado paramétrico utilizando una hoja de cálculo
Mientras se hace el diseño de la variante, que está conectado con
tener varias versiones de un modelo que se diseñó, se puede utilizar
una tabla de dimensiones registrado en la forma de una hoja de
cálculo. Indicando una variante adecuada causas tomando las
dimensiones de dicha hoja de cálculo, la sustitución de los valores para
las dimensiones adecuadas y la regeneración de un modelo. Un
ejemplo de un conjunto de medidas del modelo en forma de una hoja
de cálculo se presenta en [15].
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2. Prototipado rápido
En el mundo contemporáneo, altamente industrializados, una
necesidad incesante de reducir el tiempo de planificación y diseño de
productos y la necesidad de garantizar la máxima calidad del producto
en el momento de su mano de lanzar el desarrollo de nuevas
tecnologías, con miras a la reducción de la el tiempo de
comercialización.
Las nuevas tecnologías ofrecen herramientas que permiten la
extensión de la noción de aseguramiento de la calidad de la fabricación
de área para el ciclo de vida entero. Consisten en técnicas y métodos
que permiten la reducción del tiempo de desarrollo de productos, a
partir de la etapa de formulación de necesidades hasta la fase de la
introducción de un producto final en el mercado. Uno de los objetivos
básicos es la minimización del tiempo de inactividad con una mejora
simultánea de la calidad del producto.
Modelado matemático de objetos (CAD 3D) es considerado el
componente básico de todas estas técnicas. Este modelo es un
conjunto de datos que permitan una descripción precisa de la forma
geométrica de un objeto tridimensional. Las reglas básicas y
herramientas potenciales se han conocido por años, pero debido a
ciertos problemas, especialmente relacionados con los costos,
delicadas herramientas y la cultura, las aplicaciones suelen estar
dirigidos a clientes muy ricos o estratégicos.
El modelo matemático se puede obtener de dos maneras diferentes
 Directamente, utilizando herramientas informáticas para el
diseño en tres dimensiones (CAD-Computer Aided Design)
 Al copiar un elemento con el uso de herramientas, tales como
cámaras de vídeo, sistemas de ingeniería inversa, TAC
(Tomografía Axial Computarizada), que son elegidos en función
del tipo de elemento, área de aplicación, requiere de precisión,
etc.
Una vez obtenido el modelo se puede utilizar para varios propósitos, a
partir de archivamiento de la posibilidad de realización de los ensayos,
la mejora de la geometría, utilizando para aplicaciones multimedia, así
como en los análisis y pruebas de FEM de procesos de producción
real, la preparación de prototipos y forma con el uso de prototipado
rápido y técnicas de construcción rápida. [25]
25
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Rapid Prototyping
El prototipado rápido y técnicas rápidas de construcción con
herramientas son esas tecnologías. Estos sistemas, instalados en los
dispositivos modernos y el uso de diferentes tecnologías y materiales,
son capaces de prepararse, en material objetivo, un prototipo o
prototipos de serie de un objeto basándose en su modelo numérico
obtenido de un sistema CAD 3D o el proceso de ingeniería inversa. La
forma de construir el prototipo, que se construye con el uso de
procesos libres de desechos añadiendo capas individuales de acuerdo
a la información contenida en un fichero STL.
RP, que es una herramienta visual, ayuda a las empresas a reducir la
probabilidad de lanzar un producto de calidad inferior o bajo en la
narket. Estos modelos tienen muchas aplicaciones. Ellos hacen una
ayuda visual perfecta, mientras que el intercambio de ideas con los
colaboradores o clientes. Además, se pueden utilizar en las fases de
prueba. Por ejemplo, un ingeniero de aviación puede utilizar el modelo
de un avión de ala y medir los ascensores arrastra aerodinámica (las
fuerzas de resistencia). Además de la preparación de prototipos, las
técnicas de RP puede ser usado para fabricar herramientas (llamada
rapid tooling) o incluso productos de alta calidad (fabricación rápida).
Obviamente, prototipado rápido no es perfecto. El volumen de los
elementos creados son limitados, su tamaño depende del tipo de
dispositivo. Para las series de producción grandes o de objetos
simples, las técnicas tradicionales de fabricación suelen ser más
económicos. Si dejamos de lado esas limitaciones, sin embargo,
prototipado rápido es una tecnología que destaca de manera
significativa y ayuda al proceso de fabricación.
Con el tiempo, la investigación y el desarrollo permitirán que una mayor
evolución de estos sistemas en términos de eficiencia (menor tiempo
de construcción, menor tolerancia, una mejor calidad de la superficie, el
aumento de la resistencia de los modelos de RP contra el clima, así
como la mecánica, las condiciones térmicas y químicas). Definida la
aceptación en el mercado y el éxito posterior de estas tecnologías se
ha afirmado, y es el resultado de una tendencia sin restricciones para
reducir el tiempo de desarrollo de nuevos productos. Ha sido el
principal factor de éxito.
2.1. CAD
CAD significa Diseño Asistido por Ordenador. Este tipo de software
permite el diseño de un elemento o mecanismo detallado inventado por
un ingeniero. CAD, sistema de construcción apoyo o los sistemas y
procesos de diseño, que se utilizan para dibujo y modelado geométrico.
26
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Rapid Prototyping
El modelado geométrico 3D se utiliza para las representaciones de las
piezas modeladas y ensamblajes. La representación de los
ensamblajes también contiene la descripción de montaje de la
estructura, que se conoce como la estructura del producto. La
representación en 3D de piezas y conjuntos se utiliza para la creación
de documentación técnica, por ejemplo, dibujos, listas de piezas, listas
de materiales. Contemporáneo sistemas CAD permiten modelado
paramétrico, que se basa en relación bidireccional entre las
dimensiones, que se pueden presentar en el modo de boceto, el modo
3D o 2D modo de dibujo y la geometría 3D y viceversa.
Actualmente, todos los sistemas CAD respetados permiten:
 la creación de proyectos en tres dimensiones,
 la creación de planos de montaje de varios elementos
separados, comprobando si son iguales entre sí,
 trabajar en un proyecto grande por muchas personas,
 Actualización automática de todos los planos de montaje
después de cambiar un solo detalle,
 Creación automática de la lista de detalles, estimación de
costos, la cooperación con el almacén, etc.,
 Visualizaciones.
Las principales características de los sistemas CAD:
 Modelado de objetos geométricos,
 Creación y edición de documentación de la construcción,
 El ahorro y el almacenamiento de documentación en formato
electrónico - a la vez como archivos o bases de datos,
 intercambio de datos con otros sistemas,
 la creación de proyectos en tres dimensiones de los elementos
construidos,
 la creación de planos de montaje de varias partes separadas,
 trabajando en un proyecto único por muchas personas,
 Actualización automática de todos los planos de montaje
después de cambiar uno de ellos,
 estimación de costos automática, la cooperación con el almacén,
etc.
Diseño asistido por ordenador consta de tres niveles
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 concepto, donde el análisis se lleva a cabo la compilación de las
variantes de solución y la estimación de la solución desde el
punto de su exactitud;
 el desarrollo de conceptos, cuando la especificación del
concepto de la solución, el establecimiento de la escala del
proyecto, la construcción del modelo y la estimación de la
resolución tenga lugar,
detalles, donde la representación individual de las partes y la
estimación de las soluciones a ocurrir.
Un proceso de CAD consta de 6 etapas [8]
 Las necesidades de reconocimiento,
 definición del problema,
 síntesis,
 Análisis y optimización,
 Evaluación,
 Presentación.
La figura. 1 Proceso de diseño con CAD
Ventajas del uso de sistemas CAD
 posibilidad de determinar la solución óptima,
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 mejora de la calidad de la solución obtenida (modelos
matemáticos precisos (CAD 3D)),
 aliviar el diseñador de mucho tiempo y aburrido normalmente
rutinas (redacción, cálculos),
 aumento de las posibilidades de utilizar las soluciones existentes
de diseño, gracias a bases de datos informáticas de las normas
vigentes y los catálogos,
 posibilidad de simular el comportamiento del objeto diseñado
bajo diversas condiciones, ya en la etapa de diseño.
Las ventajas resultantes de la aplicación de un sistema CAD son
incuestionables y que la empresa puede mejorar su posición
competitiva en este camino. La posición estructural de un producto
como el conjunto conocimientos técnicos de la planta es sólo uno de
los eslabones de la cadena de producción de las actividades técnicas
de preparación. Si no es óptima y de manera interactiva conectada con
todos los otros campos clasificados como los conocimientos técnicos
de la planta, incluso entonces instalar el mejor sistema CAD no traerá
la empresa, en su conjunto, los beneficios de gran tamaño (al margen
del aumento de confort, la cultura y la eficiencia de trabajo en el
departamento de construcción).
En CAD, se utilizan dos tipos de modelos geométricos:
1. Piso / plano - con contornos
 modelo gráfico 2D, donde algunos arreglos línea de conectar
una serie de puntos, el modelo se crea utilizando elementos,
tales como: líneas rectas, arcos, círculos, parábolas, etc.
 Objetos o gráficas 2,5D, es decir, modelos prismáticos o de
rotación se define utilizando elementos planos (por la traducción
o la rotación de un elemento de superficie plana en torno al eje
de rotación / revolución un modelo de objetos sólidos se crea).
2. espacial - con ayuda de elementos de tres dimensiones
o modelado de sólidos o consistentes en el montaje de un dibujo
en tres dimensiones básicas de los sólidos matemáticos, como
el cilindro o un cubo;
o modelado de la superficie o se utiliza para crear objetos de
superficie, que consisten en los bordes adyacentes por
superficies, facetas llamada (una red poligonal emergente,
cuya superficie es plana);
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o modelización o borde, se utiliza para crear objetos - esqueletos
de figuras con elementos lineales y de arco.
La figura. 2 Modelos de objetos en un sistema CAD
Básicamente, el software CAD se utiliza para el diseño de
construcciones, de ahí que se asocia sobre todo con la mecánica.
Algunos de los sistemas CAD más populares son: CATIA, Solid Works,
Pro/Engineer, SolidEdge, Unigraphics, Inventor, AutoCAD.
Información adicional relativa a los sistemas individuales se pueden
encontrar en los sitios web del fabricante.
2.1.1. Formatos de datos de intercambio.
La representación de productos y datos de proceso, introducido por los
formatos de intercambio de datos junto con los mecanismos necesarios
y las definiciones, permite a los productos de elevada eficiencia de
intercambio de datos. Este intercambio entre sistemas informáticos
distintos y los ambientes se relaciona con el ciclo de vida del producto
entero, que consiste en el diseño, fabricación, utilización,
30
Minos++
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mantenimiento y deterioro del producto. datos del producto, que surjan
durante estos procesos, se utilizan para diversos fines. Tal uso es
seguido por la necesidad de utilizar muchos sistemas informáticos,
algunos de los cuales se puede ubicar dentro de diversas
organizaciones. Para poder utilizar los datos del producto mejor, las
organizaciones deben ser capaces de representar los datos de sus
productos en un sistema informático común, capaz de interpretarlos. Es
por ello que se requiere para generar los datos del producto completo y
coherente, lo que podría ser procesada por los sistemas de
procesamiento de datos diferentes.
El propósito del uso de formatos de intercambio de datos es la
introducción de un mecanismo que es ser capaz de describir los datos
del producto durante su ciclo de vida independiente de los sistemas
individuales. Tal descripción es apropiada no sólo durante un
intercambio de archivos neutral, pero también puede servir de base
para la aplicación y el intercambio de datos en bases de datos de
productos, así como en archivamiento. Su objetivo es una base de
datos integrada de productos, que permitan el acceso y la utilización de
todos los recursos necesarios para apoyar el ciclo de vida del producto.
Los datos importantes formatos de intercambio
 El formato de IGES se presentó por primera vez por la Oficina
Nacional de Normas, Boeing y General Electric y fue publicado
por la Oficina Nacional de Normas en 1980. Al principio, sólo era
posible el intercambio de unidades básicas, tales como puntos,
líneas, arcos o círculos. En octubre de 1981, IGES se convirtió
en la norma ANSI Y14.26M para CAD / CAM de comunicación.
La última versión del formato IGES permite la transferencia de
información relativa a la geometría de los sólidos y los modelos
de borde. IGES se pueden guardar tanto en el formato binario y
como archivo ASCII. En el formato ASCII, es más fácil modificar
el archivo manualmente, pero se necesita más espacio que un
archivo binario.
 PASO (Estándar para el Intercambio de Datos Modelo de
Producto) es en realidad una serie de normas (ISO 10303),
desarrollado por expertos de todo el mundo. Proporciona una
interpretación neutral, por un ordenador, la representación de
datos de productos de su ciclo de vida independiente de
sistemas de software duro y. STEP es un conjunto de normas
internacionales, basándose en una arquitectura integrada de la
zona de los protocolos de aplicación específica (AP) y recursos
en general integrado.
 DXF (Drawing Exchange File) fue creada por la empresa
Autodesk para la transferencia de datos desde y para AutoCAD.
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DXF, al igual que otros productos de intercambio de datos, se
pueden guardar en formato ASCII o binario. DXF se utiliza para
transferir datos entre los distintos vectores de aplicaciones CAD.
DXF puede transferir objetos tales como: objetos 3D, curvas,
textos, dimensiones. Es un formato que es fácil de analizar. Su
representación binaria es DXB, que suele ser más pequeño y se
carga más rápido que su equivalente DXF.
2.2. CAD – RP Comunicación
2.2.1. Formato STL
La idea de crear el formato STL (Standard triangulación de idiomas)
propuesto por la compañía 3D Systems, que es pionera en la rama de
la estereolitografía. En su orden, la primera versión de STL fue creada
por Albert Consulting Group en 1987. El formato de pronto se convirtió
en un formato básico de intercambio de datos en procesos de
prototipado rápido. El éxito de STL vino de su sencillez, originalidad y
suficientemente precisas de representación (mapping) del modelo
diseñado. La principal tarea del formato de debate es la transferencia
de modelos CAD en 3D para dispositivos rápida de prototipos. En la
actualidad, la mayoría de CAD / CAM programas tiene la posibilidad de
guardar el modelo en formato STL, lo que podría ser leído por casi
todos los sistemas de prototipado rápido [10].
2.2.1.1. Estructura y Creación de archivos STL
STL consiste en una lista de las superficies triangulares, también
llamado triángulo de la red, que se define como un conjunto de
vértices, aristas y triángulos conectados entre sí de tal manera que
cada arista y vértice es compartido por al menos dos triángulos
adyacentes (vértice a vértice regla). En otras palabras, la red triángulo
presenta en las superficies de aproximación de un modelo 3D
guardados en formato STL. La representación, sin embargo, omite
elementos tales como: puntos, líneas, curvas, capas y colores.
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La figura. 3 Aproximación Modelo triángulos usando FOTO BRAK
Los archivos STL se guardan con la extensión *. stl, sin embargo parte
de los programas también permiten utilizar otras extensiones. El
tamaño del archivo depende del número de triángulos en los que las
superficies del modelo se han dividido y, en consecuencia, a partir de la
precisión con que los triángulos proyecto de la geometría del modelo.
La figura. 4 Diferencia en la representación de la geometría del modelo en el número
de triángulos distintos
Guardar un modelo 3D en formato STL se lleva a cabo como resultado
de la división de las paredes del sólido en superficies triangulares, que
se describen mediante un conjunto de X, Y, Z coordenadas para cada
vértice y por el vector normal, dirigida desde un dada la superficie hacia
el exterior del modelo.
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La figura. 5 Descripción del área triangular
2.2.1.2. Formato ASCII
El formato ASCII es legible para el usuario y se puede editar con
programas dedicados texto. Su principal objetivo es poner a prueba
nuevas interfaces en sistemas de CAD y la eliminación de errores
(bugs). Sin embargo, tiene una desventaja - el archivo guardado en el
formato ASCII tiene un tamaño de mayor tamaño en comparación con
el mismo archivo guardado en el formato binario, que hace que sea
menos práctico.
Szescian.stl (cube.stl) se presentan a continuación archivo en formato
ASCII.
34
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Tabla 1 Fragmento del archivo en formato ASCII szescian.stl
szescian sólidos
faceta normal 1.000000e 000 0.000000e 000 000 0.000000e
lazo externo
0.000000e vértice 000 0.000000e 000 001 5.000000e
0.000000e vértice 000 5.000000e 001 001 5.000000e
0.000000e vértice 000 0.000000e 000 000 0.000000e
endloop
endfacet
faceta normal 1.000000e 000 0.000000e 000 000 0.000000e
lazo externo
0.000000e vértice 000 0.000000e 000 000 0.000000e
0.000000e vértice 000 5.000000e 001 001 5.000000e
0.000000e vértice 000 5.000000e 001 000 0.000000e
endloop
endfacet
faceta normal 0.000000e 000-000 1.000000e 0.000000e 000
lazo externo
5.000000e vértice 001 0.000000e 000 001 5.000000e
0.000000e vértice 000 0.000000e 000 001 5.000000e
5.000000e vértice 001 0.000000e 000 000 0.000000e
endloop
endfacet
...
endsolid
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La figura. 6 modelo Edge de disposición szescian.stl
El szescian.stl archivo guardado en el formato ASCII comienza y
termina con una palabra clave (escrito en letras minúsculas). La
primera palabra es "sólida" (datos relativos al archivo, como el nombre,
autor, fecha de creación, etc., se puede colocar en la misma línea). La
palabra final es "endsolid" (información de archivo también puede
figurar allí). Entre esas dos palabras, las coordenadas de los vértices
de los triángulos individuales, en la que las superficies de un
determinado modelo se han dividido, están contenidas.
En un momento, cuando la información relativa a un triángulo dado
acabados ("endfacet"), se inicia el próximo, que definen el perfil que
viene. De tal manera, todo el modelo se almacena.
2.2.1.2.1. BINARY FORMAT
Lo contrario al formato ASCII, el formato binario no es legible para un
humano. Su mayor ventaja es el hecho de que un archivo guardado en
este formato ocupa mucho menos espacio que el mismo archivo
guardado en el formato ASCII. La siguiente tabla muestra la estructura
de un archivo binario STL.
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Tabla 2 binarios estructura de archivos STLSTL
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En la tabla, se puede observar que los bytes ochenta se utilizan para
describir el archivo (información sobre el autor, nombre de archivo,
fecha de creación, etc.), y los siguientes cuatro representan el número
de normales y las superficies triangulares que describe un sólido dado.
A continuación, los tres vértices de cada triángulo, donde cada una de
las coordenadas está representada por un número de cuatro bytes de
largo de punto flotante. superficies individuales en el formato binario
están separados por distancias de dos bytes. En conclusión, en el
formato binario, cada superficie triangular está representada por 50
bytes, entre los cuales se encuentran: 12 bytes que describe las
normales, 36 bytes que describen los vértices de los triángulos y dos
bytes de espacio entre las superficies individuales.
2.2.1.2.2. . ORIENTACIÓN DE TRIÁNGULOS
Triángulos, en el que las paredes del modelo 3D se han dividido,
también hacen que la frontera entre su parte interior y exterior. Su
orientación se puede determinar de dos maneras
1. Basándose en un vector normal, dirigida exterior.
2. Al observar el modelo desde su exterior, el orden de vértices es
hacia la izquierda (en la actualidad un método común).
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La figura. 7 Orientación de las superficies triangulares
En la figura anterior, se presentan dos superficies triangulares. La
superficie en el lado izquierdo se ve desde el interior, lo cual está
indicado por el acuerdo de las agujas del reloj de vértices del triángulo
y el sentido del vector normal. La situación opuesta ocurre en el caso
del triángulo rectángulo, visto desde el exterior del modelo.
2.2.1.2.3. SISTEMA DE COORDENADAS Y UNIDADES EN FORMATO STL
Uno de los requisitos de formato STL es que un modelo que se
presenta debe estar ubicado en la parte positiva del sistema de
coordenadas. Esto significa que ninguna coordenada de los vértices de
los triángulos puede ser inferior o igual a cero. Un programa de
ejemplo, que no permite generar un archivo STL en el caso si las
coordenadas de los vértices son negativas o iguales a cero, es
AutoCAD. Existen, sin embargo, muchos programas de CAD que
permite cualquier lugar del modelo.
Un archivo guardado en formato STL no contiene ninguna información
sobre las dimensiones del modelo. Se presentan en unidades de libre
desconocido. Por eso es importante que el modelo se haya definido
totalmente antes de la conversión, ya que un montón de programas de
prototipos rápidos tienen las funciones que permitan la restauración de
las unidades en base a las dimensiones cerradas.
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Creación de archivos STL
Con el fin de guardar un modelo generado en 3D en formato STL, se
debe proceder de la siguiente manera:
1. Elija una parte (partes) para ser convertidos en formato STL.
2. Establecer la tolerancia de los parámetros del proceso.
3. Elegir el formato de almacenamiento de archivos (ASCII o binario).
4. Guarde el archivo.
En el caso de modelos de superficies, guardando el archivo en formato
STL es un poco más complicada, e incluye los siguientes pasos:
1. La determinación de todas las superficies adyacentes.
2. Someter a cada superficie en el proceso de división en triángulos.
3. Ajuste del vector normal, apuntando a la parte exterior de cada
superficie.
4. Guardar el archivo.
Cabe recordar que al guardar el archivo en formato STL los siguientes
parámetros se han definido:
1. La tolerancia de la división en triángulos, la determinación de cómo
"suavizar" la representación del modelo 3D será (valor por defecto:
0,0025 "o 0,05 mm).
2. La tolerancia de la adyacencia de los triángulos (valor por defecto:
0005 "o 0,12 mm).
3. Generación automática de los vectores normales (on / off).
4. Viendo vectores normales (on / off).
5. Viendo superficies triangulares (on / off).
6. Información de archivos relacionados (on / off).
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Errores más frecuentes y defectos de formato STL
El formato STL, como la mayoría de CAD / CAM formatos, puede
contener algunos errores, que a menudo tienen una influencia negativa
en el análisis del modelo por una persona.
Incompatibilidad con la Regla vértice a vértice Regla
La compatibilidad con la norma de vértice a vértice, es una de las
condiciones básicas que deben cumplirse para ser un archivo guardado
en formato STL. De acuerdo con este principio, cada triángulo tiene
que compartir dos vértices de triángulos adyacentes y ningún vértice de
un triángulo puede acostarse sobre un lado de otro triángulo.
En la siguiente figura, dos figuras se presentan (cuadrados), que se
han dividido en triángulos. Triángulo 1
la figura "a" contiene hasta cuatro "puntos de vértice", mientras que
sólo tres de ellos son reales (punto X no puede ser tratado como un
vértice ya que se encuentra en un lado de un triángulo). El vértice
inferior izquierdo del triángulo 1, sin embargo, no es compartida con
ningún otro triangulo de la figura descrita. Sin embargo, cuando se trata
de triángulos 2 y 3 de la figura, ambos contienen un punto correcto
para compartir con el triángulo 1, y una incorrecta X, al no ser un
vértice del triángulo de una verdadera.
La figura. Regla 8 "Vertex a Vertex"
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Para el "vértice a vértice" regla que se cumple, en el triángulo 1 debe
estar dividido en dos triángulos como se muestra en la figura "b" o
triángulos conectar 2 y 3 como se muestra en la figura "c".
Variabilidad (fuga)
Todas las superficies que figuran en un fichero STL deben crear al
menos una unidad invariable, de acuerdo con la regla de Euler para los
sólidos normales:
F-E+V=2B
donde:
F - número de superficies,
E - número de aristas,
V - número de vértices,
B - el número de los distintos sólidos.
Un ejemplo de cumplimiento de esta regla puede ser el cubo
presentado al comienzo (Figura 6), para lo cual:
F = 6, E = 12, V = 8 y B = 1, por lo tanto,
6– 12+8 = 2x1
2=2
Si la condición no se cumple, a continuación, un modelo STL se
considera "fuga". En un momento en que gotea un fichero STL es
sometido al proceso de generación de capas, de acuerdo a un
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algoritmo supone; tal algoritmo puede no detectar el error y como
consecuencia de las fronteras cerradas surgir. Si un modelo generado
erróneamente de tal manera que se utiliza en un proceso de RP, un
láser, corte o cualquier otra herramienta que crea capas individuales
del modelo, al encontrar un hueco en la superficie puede tratar de
forma deliberada, y el modelo, se creará manera incompatible, nuestras
expectativas o durante un proceso aún más el modelo será tan
distorsionada como una medida que hará que el bloqueo del
dispositivo.
La figura. 9 Ejemplo de error en los archivos *. stl - superficie de cruce (En el caso de
un modelo en el que las operaciones booleanas con una precisión muy poco se
hicieron, las fugas es un error común. Se manifiesta por el hecho de que los
elementos de la geometría correcta no siempre se muestran).
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La figura. 10 Ejemplo de error en los archivos *. stl - agujeros en el borde de una
superficie (lagunas que aparecieron de la frontera de una superficie puede ser
causada por virus de software o una configuración incorrecta de archivo *. stl)
Hay, sin embargo, programas como 3D Lightyear por 3Dsystems o
magias que permiten corregir el error mediante la adición de un
segmento que conecta las fronteras rotas.
„ Degenerados "superficies
La degeneración de las superficies no es tan grave un error como los
mencionados anteriormente. Sin embargo, a veces puede causar algún
daño a la construcción del modelo.
La figura. 11 Ejemplo de la superficie de la degeneración
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La figura anterior presenta tres vértices de una cierta superficie. Se
trata de un hecho esencial de que están o se han convertido en
colineales. Sus resultados colinealidad de un acortamiento anterior de
no alineados coordenadas durante la importación.
Aunque la degeneración de las superficies no es un grave error, no
debe pasarse por alto porque:
en primer lugar, los datos relacionados con la superficie ampliar el
tamaño de un archivo de STL,
en segundo lugar, se degeneró superficies inducir a error a los
algoritmos que analizan los procesos de prototipado rápido,
en tercer lugar, su edición será mucho más difícil.
La degeneración de la superficie también puede llevar a otro error, es
decir agujeros (huecos) en la cuadrícula de triángulo. El problema
consiste en el hecho de que los triángulos ktoré w aplikacji importu
wyniku hacer formatu STL se convirtió en líneas puede provocar la
aparición de agujeros (huecos) en los puntos geométricos con grandes
curvas.
La figura. 12 hoyos en el triángulo de la red
Los errores en los modelos
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Este tipo de errores no surge de la conversión en formato STL, sino de
errores que al crear el modelo. Si un mal modelo sólido se guarda en
formato STL, toda la información relacionada a los errores no se
mostrará. Por ello es esencial para el modelado sólido para mal se han
fijado incluso antes de ser guardados en formato STL. De lo contrario,
no significativa de compatibilidad con el proceso de prototipado rápido
puede aparecer, y encontrar y corregir un error en el modelo guardado
en formato STL es un proceso extremadamente difícil y consume mano
de obra.
Redundancia
Un defecto básico de formato STL es su alta redundancia
(exageración), que resulta de la duplicación de los vértices y aristas de
los triángulos.
La figura. 13 de redundancia en STL archivo
Reglamento de Creación de archivos STL
Generación de archivos *. stl suele ser una tarea sencilla. Sin embargo,
cada fabricante de software de CAD 3D utiliza otros términos y
parámetros para guardar los archivos como *. stl. Sin embargo, no es
necesario conocer todos los parámetros para guardar un modelo
generado correctamente en el formato *. stl. Procediendo de acuerdo a
las siguientes pautas garantiza la creación de un archivo *. stl correcta.
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1. Un ejemplo típico de una red de triángulo, que garantiza la buena
calidad de un archivo *. stl generados, es de tamaño entre 0,02 mm
(0,001 ") y 0,05 mm (0.002"). Sin embargo, hay que recordar que la
tolerancia disminuyendo la red no siempre hará que el aumento de la
precisión del prototipo. Un sofisticado sólido con una gran cantidad de
curvaturas y redondeos tiene que tener una precisión mayor que un
modelo geométricamente simple.
2. Es preferible guardar los archivos STL en el formato binario en lugar
de ASCII.
3. En el caso de modelado de sólidos en un programa de CAD en 3D,
hay una probabilidad significativamente menor de cometer un error en
el archivo resultante *. stl que en el caso de modelado de superficies,
donde se deberían dar el ejemplo de tal manera que todas las
superficies estar interconectados y no se cruzan. Generación de un
archivo *. stl de un modelo incorrecto es posible, pero más tarde, es
necesario reparar.
4. En el caso de un modelo de superficie, antes de exportar a formato
STL, todas las áreas tienen que estar conectados entre sí para formar
un modelo único. Si las superficies no se cortan (recortado) o se
rompe, todavía hay una posibilidad de crear un archivo STL, pero no
será correcta y su reparación se hace más difícil.
5. el tamaño mínimo (espesor) de un modelo del que un archivo *. stl
se va a generar es de 0,02 mm.
6. En algunos programas de CAD, durante la conversión de un modelo
en formato STL, advertencias pueden aparecer que la geometría de
una parte del modelo está fuera de la zona positiva de X, Y y Z - estos
mensajes pueden ser ignorados.
7. En caso de que uno quiere que la construcción de un prototipo de
una asamblea permanente, uno tiene que crear este tipo de
ensamblado mediante un programa de CAD, y sólo a continuación,
guárdelo en el formato *. stl.
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Generación de archivos *. stl en diversos programas
Generación de archivos *. stl en la mayoría de los programas consiste
en la ejecución de los mismos hechos y sólo es accesible desde
Archivo / Guardar como... de comandos. pasos concretos que deben
tomarse al exportar un modelo para el formato *. stl se muestra en dos
sistemas de CAD ejemplo, donde tanto en SolidWorks y otros
programas más, el ahorro es accesible a través de "Guardar como...",
mientras que en el sistema CATIA, un módulo dedicado se utiliza.
Con el fin de salvar a un modelo 3D en formato STL en software Solid
Works, haga lo siguiente:
1. Abra el modelo que se ha de exportar a formato STL.
2. Seleccione Archivo en el menú superior desplegable, y seleccione
Guardar como...
3. En la ventana de diálogo se tiene que: elegir el directorio de destino
(carpeta), el nombre del modelo y tipo de formato, es decir STL (*. stl).
4. A continuación, hay que definir los parámetros de archivos, por lo
tanto, Opciones... botón debe hacer clic en la ventana de mismos
diálogos. En efecto, una ventana a otra, llamada opciones de
exportación, se abrirá (Fig. 2,6)
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La figura. 14. Opciones de exportación ventana
En la ventana, los siguientes parámetros pueden ser definidos:
1. Los datos de salida como:
formato binario,
Formato ASCII,
Unidad (milímetros, centímetros, metros, pulgadas, pies).
La figura. 15. Los datos de salida
2. Resolución. Este parámetro controla la red de triángulo. Tres
opciones están disponibles aquí:
-De grano grueso,
De grano fino,
Adaptado (ajustado).
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En el caso de la última opción, hay una posibilidad de ajustar el ángulo
y la desviación. tolerancia de la desviación controla la red de la parte
entera, mientras que la tolerancia angular sobre todo influye en la
representación de los detalles.
Las diferencias resultantes de los cambios introducidos, están
representadas por dos círculos concéntricos colocados al lado de la
barra de la pista.
La figura. Resolución 16 (precisión) el establecimiento de
En ambos casos, la elección de valores más bajos permite crear un
modelo más preciso en formato STL, pero el proceso tomará mucho
más tiempo.
Mostrar STL información antes de guardar el archivo. La selección de
esta causa de parámetros (después de hacer clic el botón Guardar) la
visualización de una ventana de diálogo con la siguiente información:
número de triángulos, tamaño de archivo, formato de archivo y ruta de
directorio y nombre de archivo.
La selección de parámetros Ver ocasiona que la pantalla de vista
previa de un modelo en el área gráfica, y la información sobre el
número de triángulos y el tamaño del archivo.
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La figura. 17. STL vista previa de archivos. Fragmento de diálogo Opciones de
exportación ventana y vista previa gráfica del modelo exportado.
No transfiera (mover) los datos de STL salida al primer trimestre del
sistema de coordenadas. La elección de este parámetro hace que el
modelo que se guardan en formato STL conservará su posición original
en el espacio global en relación con el origen de coordenadas.
Guarde todos los componentes de montaje en un solo archivo. Este
parámetro se refiere a las asambleas solamente. En caso de que este
parámetro no está establecido, las partes individuales del ensamblaje
serán guardadas en archivos separados.
Compruebe si se produce intersección. Este parámetro también se
utiliza sólo con las asambleas. Su selección activa la comprobación de
intersección en el documento conjunto antes de guardar el archivo.
Salida de sistema de coordenadas. Al cambiar este parámetro resultará
en el cambio del sistema de coordenadas utilizado para exportar el
archivo. causas por defecto de selección que ninguna transformación
de la matriz se utilizará.
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La última etapa de guardar un archivo en formato STL es hacer clic en
el botón OK en la ventana de diálogo Opciones de exportación y
haciendo clic en Guardar en el Guardar como... ventana.
Con el fin de salvar a un modelo 3D en formato STL en el software
CATIA, haga lo siguiente:
1. Un modelo 3D, que se van a exportar, se debe abrir en STL rápida
de prototipos de módulo
La figura. 18 Apertura STL módulo Rapid Prototyping
2. El siguiente paso es definir los parámetros de la red triangular. Para
ello, haga clic en un icono Tesselate de objetos.
En efecto, Tesselation ventana de diálogo se abrirá, cuando el
constructor puede influir en los valores, tales como:
Hundimiento - parámetro que define la altura de la cuerda entre la
superficie del modelo y el plano del triángulo de aproximación. El valor
predeterminado es 1,08 mm. La disminución es el resultado de la
concentración (perfeccionamiento) de la red de triángulo, y por lo tanto
52
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en el aumento en la precisión de la representación de modelos y
tamaño del archivo (fig. 2,13).
La figura. 19 modelo 3D exportados a formato STL en el software CATIA.
a) SAG = 1,08 mm (número de triángulos = 140), b) SAG = 0,5 mm (número de
triángulos = 180)
Paso. Este parámetro establece la longitud máxima de un lado de una
superficie triangular que describe el modelo. Por lo tanto, la
disminución de este parámetro hará que la concentración de la red de
triángulo, y su aumento hará que su rarefacción (Fig. 2.14).
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La figura. 20 Los diferentes valores de parámetro de paso: a) Paso = 20 mm (número
de triángulos = 970), b) Paso = 10 mm (número de triángulos = 4,214), c) = 200 mm
Paso (número de triángulos = 140)
Se recomienda que se exporte el modelo al formato 3D se producen en
el modelo de borde, como después de cambiar los parámetros
individuales, la selección del modelo y haciendo clic en el botón Aplicar,
existe la posibilidad de ver el modelo STL. A fin de avanzar a la
siguiente etapa, la elección de los parámetros se confirma con el botón
Aceptar.
3. Haga clic en Archivo, Guardar como y el próximo.... En efecto, la
ventana Guardar como cuadro de diálogo abierto, donde debe
seleccionar un directorio de destino (carpeta), nombre del modelo que
se guardan y el formato de archivo, es decir stl. Todo lo que se
confirma con el botón Guardar.
Desarrollo de formato STL
Junto con el desarrollo de la tecnología RP, ciertas limitaciones para el
formato STL su aparición. La necesidad de su mejora y el desarrollo se
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hizo evidente. objetivos básicos establecidos en el intento de modificar
el formato STL son [9]:
una mayor precisión de la representación de modelos 3D,
ampliar las funciones de los procesos de prototipado rápido.
La nueva versión de STL tiene una estructura que es similar a la
primera versión. Una diferencia fundamental es hecha por el hecho de
que en la nueva versión, todos los bytes que entran en la composición
de un binario guardado de archivos STL se utilizan.
Hasta ahora no se ha utilizado dos espaciados (gap) los bytes se
utilizan ahora para describir el código geometría de la pieza y el código
de atributos.
El código de la geometría de pieza, junto con triángulos individuo crea
pirámides. En efecto, la representación de un modelo en 3D es más
preciso que en el caso de la primera versión. La pirámide fue creada
por la adición de un cuarto vértice del triángulo y su altura se define
sobre la base del código de la geometría del modelo.
La figura 21. La representación de modelos en 3D - a) usando una superficie
triangular, b) usando una pirámide [9]
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La figura. 22 Estructura de la pirámide
La otra modificación que apareció en la nueva versión del formato *. stl
es el código de atributos que permite añadir el color del modelo 3D a
un archivo *. stl. El proceso de definición de color de una determinada
parte consta de dos etapas:
1. Codificación del color del modelo, de acuerdo con reglas
predefinidas.
2. Agregar el color codificado para superficies triangulares que describe
el modelo.
Durante la codificación de color, hay que recordar que un byte de
código de atributos puede contener máximo 256 colores.
ventajas fundamentales de la nueva versión del formato STL son:
una representación más precisa de un modelo 3D,
la introducción de nuevas funciones a los procesos de prototipado
rápido - después de una actualización adecuada, sistemas de
prototipado rápido puede leer toda la información contenida en la nueva
versión del formato *. stl (color, por ejemplo),
posibilidad de actualizar los archivos guardados en la primera versión
del formato *. stl,
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Minos++
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La nueva versión del formato *. stl es aceptada por ambas CAD / CAM
y los programas de los sistemas de Prototipado Rápido. Un archivo
guardado en el nuevo formato tiene el mismo tamaño que el mismo
archivo guardado en la primera versión de STL.
2.3. Formato VRML
Junto con el desarrollo de la tecnología de prototipado rápido, la
necesidad de una representación más precisa de modelos fue
surgiendo. No sólo la representación de la geometría era importante,
pero también su color. formato STL no pudo conservar dicha
información, es por eso que ocurrió una idea para crear un formato que
sería capaz de transferir datos.
Las primeras ideas de crear el formato VRML aparecido ya en 1994 en
una conferencia relacionados con Mundo
Wide Web, en Ginebra. La abreviatura VRML primero significa "Virtual
Reality Markup Language", pero más tarde la palabra "Markup"
(descripción) se sustituyó por "modelado", de ahí el sentido actual de
VRML es "Virtual Reality Modeling Language".
VRML ver. 1.0 apareció en mayo de 1995 y que estaba basado en el
formato de la lengua utilizada en el Open”
Inventor "de software. VRML 1.0 permite crear varios objetos en forma
tridimensional, lo que podría darse colores y texturas. Esa versión, sin
embargo, dejó mucho margen de mejora:
la falta de posibilidad para establecer el color y la textura del cielo,
la falta de posibilidad de animar los objetos definidos,
limitadas posibilidades de interacción,
sin condiciones prefijadas de colisión - moviendo alrededor del mundo,
fue posible ir a través de cada objeto,
ninguna representación humana en el mundo virtual.
La próxima versión del lenguaje VRML fue el numerado como 1.1, que
apareció en 1995. VRML 1.1 se ha enriquecido con nuevos elementos,
es decir: texturas definidas y los colores del cielo y la tierra, y
57
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establecer el fondo, que no había sido posible en la versión 1.0. La
posibilidad de establecer las condiciones de la colisión, crear planos de
varios niveles, así como el establecimiento de sonidos emitidos por
objetos individuales.
La última versión de VRML (2.0), fue aprobado en la conferencia
Siggraph en agosto de 1996. Contiene descripciones de todos los
nodos, los tipos de campos y eventos, y define las reglas de su uso,
mientras que la construcción de un mundo virtual. Por otra parte,
permite moverse en el mundo VRML. En diciembre de 1997, VRML 2.0
fue reconocido por la Organización Internacional de Normalización
(ISO) como un estándar internacional. En la actualidad, se conoce con
el nombre de:
VRML97[ 2].
La creación de la realidad virtual, sin embargo, no es la única función
del formato que se describe. VRML también realiza la función de un
formato de intercambio de datos universal. El ámbito de aplicación del
VRML es muy amplio. Se utiliza en aplicaciones de ingeniería,
presentaciones multimedia, visualizaciones científicas (por ejemplo:
laboratorios virtuales), así como en el entretenimiento, la educación,
etc. [ 2]
Los nodos en formato VRML
Los objetos tridimensionales guardadas en formato VRML se describen
por medio de una estructura jerárquica, como la shóen uno en la
siguiente figura.
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La figura. 23. Estructura VRML
Un archivo VRML está construido a partir de nodos, que pueden
dividirse en:
agrupación nodos,
nodos geométricos,
nodos que describe las propiedades de los sólidos,
nodos sensoriales,
los nodos de interpolación,
otros.
los nodos de agrupamiento son de la mayor importancia, dado que la
elección de los nodos y su orden en los nodos de agrupamiento debe
decidir sobre el diseño futuro de la escena. Los nodos que se agrupan
dentro del nodo de agrupación se les llaman "hijos". Algunos de esos
nodos no pueden existir independientemente del todo y se puede
utilizar en el nodo único que agrupa.
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nodos geométricos, que debe estar ubicado en el campo de forma de
un nodo, son responsables de la definición de sólidos en el mundo
VRML. Es un hecho significativo que todos los nodos geométricos
están contenidos en un sistema de coordenadas local y pueden sufrir
una serie de transformaciones.
En un nodo que describe las propiedades de los sólidos, pueden definir
los siguientes:
color (RGB estándar) de los objetos geométricos,
material,
textura,
vectores normales, responsable de sombreado de objetos.
Los nodos sensoriales son responsables de girar, mover o escalar un
sólido. Hay tres tipos básicos de "sensores". En primer lugar, sensores
ambientales reaccionar ante la presencia del usuario en el mundo. La
tarea de sensores ambientales es ejecutar los nodos de interpolación
por la aparición del usuario. El siguiente grupo de sensores son
sensores de contacto - reaccionando al tacto (clic) del usuario. Por
último, hay sensores de rotación - un subgrupo de sensores al tacto
que permite la rotación del objeto (que después de hacer clic) en
cualquier dirección.
La función interpolacionistas (nodos de interpolación) se utiliza para
determinar el cambio entre valores dados clave. La interpolación nos
da la posibilidad de mantener la suavidad de los cambios de
parámetros (por ejemplo, color) entre cuadros de animación individual.
funciones interpolacionistas se calculan en los nodos de interpolación.
Los siguientes elementos se pueden distinguir en la estructura de un
nodo:
Nombre,
De campaña - se describe en el formato, hay 20 distintos. La principal
tarea de los campos es el almacenamiento de prácticamente toda la
60
Minos++
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información, a partir de números, hasta la serie de rotaciones en 3D.
Existe la posibilidad de definir varios campos en un nodo dado o no se
define ninguna. Cada campo tiene un tipo descrito, el nombre y los
valores por defecto. Hay que recordar que el orden de campos en un
nodo no tiene importancia.
Cuadro 3. Ejemplo aparición de campos en la casilla nodo
Eventos - eventos pueden ser recibidos y enviados por un nodo.
Recepción de un evento se produce con el uso de "set" (por ejemplo:
establecer el color), y el envío requiere el cambio "(por ejemplo:
color_changed). Recibido eventos adquirir la etiqueta "eventIn", y
eventOut los enviados ". A fin de facilitar el proceso de intercambio de
eventos, existe la posibilidad de utilizar el comando "exposedField",
combinando las etiquetas mencionadas.
Sistema de coordenadas en formato VRML
Sólidos guardan en formato VRML se definen en el cartesiano
tridimensional de coordenadas dextrógiro sistema. En el momento de
ejecutar un archivo en un visor VRML, el observador está viendo el
modelo hacia el negativo del eje Z, con el lado positivo del eje
orientado hacia arriba [11]. Es la configuración por defecto, que se
puede cambiar mediante la introducción de nodos, tales como:
Transformar, Billboard o punto de vista.
El metro es una unidad básica en formato VRML. Los ángulos se miden
en radianes, y el tiempo en segundos.
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Minos++
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2.3.1. Estructura de los sólidos en formato VRML
Sólidos guardan en formato VRML, al igual que en el caso de STL, son
representados por polígonos. Una diferencia esencial, sin embargo, se
hace por el hecho de que la información sobre el color y el material
puede ser conectado a un modelo guardado en formato VRML.
También hay una posibilidad de adjuntar fotografías, películas o
sonidos en el archivo.
Debido al hecho de que los archivos VRML puede tomar una gran
cantidad de espacio en un disco duro, se someten a una compresión.
La compresión se puede hacer utilizando el software de Gzip. Es
esencial que la compresión no se deteriore la calidad ni la velocidad de
visualización de los archivos. Sin embargo, puede ser muy eficaz (un
archivo cuyo tamaño era antes de la compresión de 1 MB, se puede
reducir a unos 170KB).
En el caso de formas simples, tales como: cilindro, esfera, cono o
paralelogramo, la geometría del modelo, el color y la masa puede
definirse insertando el código fuente de forma manual, utilizando los
nodos y el software necesarios editor de texto. La vista previa de
archivos de software szescian.wrl WizUp se muestra a continuación.
La Tabla 4 presenta el código fuente de archivo szescian.wrl. La primera línea del
código es su cabecera:
#VRML V2.0 utf8. Texto
# VRML V2.0 informa que el archivo es compatible con VRML 2.0. La
siguiente parte de la cabecera es utf8 etiqueta, que indica que el autor
utiliza UTF-8 decodificador, que pertenece a la ISO 10646 estándar y
permite caracteres internacionales que se deben leer, para guardar el
archivo.
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Tabla 5. Fragmento de archivo szescian.wrl
#VRML V2.0 utf8
Transform {
children [
Shape {
appearance Appearance {
material Material {
ambientIntensity 1.000000
diffuseColor 0.594824 0.594824 0.594824
emissiveColor 0.158118 0.158118 0.158118
specularColor 0.662588 0.662588 0.662588
shininess 0.210000
transparency 0.000000
}
}
geometry IndexedFaceSet {
color Color {
color [
0.752941 0.752941 0.752941, 0.000000 0.501961 0.000000, 0.000000
0.501961
0.000000, …
]
}
coord Coordinate {
point [
-0.100000 -0.000000 0.000000, -0.100000 -0.000000 0.100000, 0.100000 0.100000
0.000000, …
]
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Minos++
Rapid Prototyping
}
normal Normal {
vector [
-1.000000 0.000000
0.000000 0.000000
0.000000,
0.000000
-1.000000
0.000000,
1.000000, ...
]
}
coordIndex [
7, 5, 6,-1,6, 5, 4,-1,3, 7,2,-1,
2, 7, 6,-1,1, 3, 0,-1,0, 3,2,-1,
...
]
colorIndex [
1, 1, 2,2, 3, 3,
4, 4, 5,5, 6, 6,
]
normalIndex [
5, 5, 5,-1,5, 5, 5,-1,4, 4,4,-1,
4, 4, 4,-1,0, 0, 0,-1,0, 0,0,-1,
...
]
En la siguiente línea de un nodo Transform se definió, el
establecimiento de coordinar los sistemas locales de cualquier número
64
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Rapid Prototyping
de los cuales pueden estar presentes en un archivo VRML. Su
ubicación con respecto a la coordenada principal del sistema se define
por el vector de cambio que figura en el campo de la traducción. En
caso de que el nodo Transform contiene nodos hijos, su ubicación en el
escenario es compatible con el sistema de coordenadas definido por el
nodo Transform. En la línea siguiente, un nodo Shape se presentó,
utilizado para describir objetos y sus propiedades. El nodo define el
ámbito de la apariencia, que define el nodo Appearance, responsable
de valores, tales como: material, color, brillo y transparencia. RGB
formato (Rojo, Verde, Azul) se utiliza para describir el color en formato
VRML. Estos colores se pueden guardar con diferente nivel de
intensidad cuya escala oscila entre 0,0 y 1,0. Como resultado de la
mezcla de colores, una paleta amplia de colores se obtiene.
"AmbientIntensity", campo que figura en el nodo Material indica la
intensidad de la luz en una parte iluminada directamente del objeto
(valor máximo es 1,0) cuyo color depende del valor en el campo
diffuseColor. Con el fin de determinar el color emitido por los objetos
iluminados, campo emissiveColor está definido. Los siguientes dos
campos del nodo Material (es decir, specularColor y brillo) determinar
el color y la intensidad de la luz reflejada por las paredes de la modelo.
IndexedFaceSet es otro nodo de la fuente de código que define las
paredes individuales del objeto presentado. campo Color se describe
en el nodo contiene la definición de nodo Color. El campo puede
permanecer sin definir - en tal caso, el color y la textura del modelo se
define por nodo Appearance. Sin embargo, al definir el color de un
objeto, se debe indicar si se asigna a cada uno de los vértices o para
cada una de las paredes de la modelo. En el ejemplo presentado, el
color fue asignado a cada pared.
Los vértices de los polígonos, en el que cada pared del modelo se
divide, se guardan en el campo coord (nodo de coordenadas). No hay
que olvidar que cada pared del modelo debe contener al menos tres
vértices diferentes.
El siguiente campo de nodo IndexedFaceSet es normal, la definición de
un nodo denominado Normal. En este ámbito, la información relativa a
los vectores normales correspondientes a cada pared o vértices figura.
CoordIndex es un campo en el que los vértices de los polígonos están
conectados de acuerdo a reglas preestablecidas. El valor de -1 es un
separador y significa el final de la definición para el polígono y el inicio
del siguiente. ColorIndex campo define los colores para cada vértice o
cada pared del objeto. El último campo se define en el cuadro 4 se
normalIndex, donde cada vectores normales se conectan de acuerdo a
reglas preestablecidas. Al igual que en el caso del campo coordIndex,
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Minos++
Rapid Prototyping
el final de la descripción de un vector y el comienzo de la próxima está
señalado por -1 separador.
En VRML, un color se puede agregar de tres maneras diferentes:
mediante la adición de color a las superficies individuales,
asignando el color a todo el modelo,
por superposición de colores, imágenes, imágenes en formato JPEG,
PNG GIF i en las paredes individuales del modelo. Sólidos con una
geometría más compleja se definen mediante la utilización de software
de CAD 3D. Sin embargo, para utilizar uno de los métodos de
visualización rápida con alta calidad de video, el modelo debe estar
representado por superficies de redes poligonales [10]. En el caso de
un modelo que fue diseñado usando los métodos de modelado de
sólidos, tiene que ser transformada en representación de la superficie.
Una situación puede ocurrir cuando los bordes de los sólidos están
determinados por las superficies curvilíneas. Aproximación de
superficies, utilizando algoritmos triangulares [10]. Una condición de
llevar a cabo esta aproximación, sin embargo, es la aplicación del
sistema informático de alta velocidad.
Hoy en día, la mayoría de los programas de CAD tienen la función de
ahorro de un modelo en formato VRML. Como primer paso, un nodo
con una red poligonal se crea, que más tarde se adjunta al archivo
VRML.
archivos VRML son los que comúnmente se guardan con extensión *.
WRL, una abreviatura de "mundo", pero también pueden tener
extensiones, tales como: *. gz o *. wrz. Sin embargo, después de la
compresión de archivos, el cambio en *. WRL se recomienda, ya que
algunos espectadores no pueden manejar otras extensiones de
archivos.
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Minos++
Rapid Prototyping
3. Prototipado Rápido - RP
Prototipado Rápido se aplica en la producción de modelos
físicos que utilizan dispositivos RP directamente desde:
un modelo matemático definido en el sistema CAD 3D,
los datos recogidos a través del modelo real de escaneo (ingeniería
inversa).
Todos los métodos son similares entre sí y que se basan en un
aumento (sin residuos) del modelo de producción. Por lo tanto, son
completamente diferentes de los métodos clásicos de producción
modelo físico (debido a torneado, fresado, etc.), donde la conformación
de los objetos se lleva a cabo a través de la eliminación mecánica de
material (mecanizado de residuos). La creación de modelos utilizando
técnicas de RP, donde cada capa subsiguiente es un reflejo exacto de
la sección del modelo en un plano determinado, se basa en una adición
de material laminado.
Los modelos que fueron creados usando técnicas de RP son objeto de
evaluación para los ingenieros, gerentes y clientes. Los ingenieros son
para verificar las respuestas dadas construcción y detectar posibles
carencias de un proyecto mucho antes de que las herramientas para la
producción en masa se producen mientras que los gerentes se supone
que su evaluación visual y estéticamente. Por último, los clientes
deberán confirmar si un producto potencial para satisfacer sus
necesidades.
modelos prototípicos de servir a un propósito de llevar a cabo la
resistencia en primer lugar, la seguridad, montaje, transporte, pruebas,
etc. No sólo son un factor decisivo en el comercio, las negociaciones
técnicas y de marketing, sino que también tienden a ser mucho más
bienvenido y fácilmente percibido por la gente que el estándar Dibujos
en 2D. Una mejor comprensión de la concepción lleva a ahorro de
tiempo y dinero.
Rapid Prototyping se aplica ampliamente en las distintas ramas
industriales y aumenta su alcance en base diaria, que puede ser
especialmente observado en la industria del automóvil, donde la
contribución alcanza incluso el 25% de todos los prototipos.
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Rapid Prototyping
La figura. 24. Áreas de aplicación de Rapid Prototyping [1] técnicas
La superioridad de las técnicas de prototipado rápido se puede
observar al comparar los tres métodos de desarrollo de productos, tales
como:
Tradición
Ingeniería Concurrente - CE
Ingeniería Concurrente en Rapid modo de Ingeniería - Reng
En un diseño tradicional, un prototipo se realiza en la última fase
de desarrollo del producto, poco después de las soluciones se
establecen, los materiales seleccionados y el análisis junto con la
selección de una variante final terminado. prototipo Tal es por lo
general una imagen de un producto final que se somete a los
exámenes funcionales que han de suministrar información acerca de
las posibles correcciones técnicas y tecnológicas, así como lo es el
ámbito en el que uno puede elegir los parámetros de la explotación y la
forma en un almacén se debe utilizar.
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Rapid Prototyping
La figura. 25. Creación de un prototipo en un proceso tradicional [1]
Diseñar y desarrollar un producto de acuerdo a la concepción de
ingeniería concurrente no implica ningún efecto especial en cuanto a la
fase de creación del primer prototipo está en cuestión. Nosotros sólo
ahorramos tiempo en la fase de diseño de este método a ser dueño de
un desarrollo simultáneo del producto realizado por un equipo
interdisciplinario de diseñadores, que trabaja en un entorno integrado
neto de los sistemas de CAD / CAM. Un producto se desarrolla
simultáneamente en los ámbitos de la construcción, tecnología,
proceso de planificación de producción y suministro de materiales o
artículos semi-acabados. El trabajo de un equipo de diseñadores es
basado en tareas y se realiza de conformidad con el calendario
establecido de la realización del diseño. Tal es el equipo también se
encarga de las consultas relativas a los cambios y correcciones en la
documentación de diseño. El primer prototipo se crea de manera
similar como en el caso del proceso tradicional - después de
seleccionar la solución final de la construcción.
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Rapid Prototyping
La figura. 26. Creación de un prototipo en Ingeniería Concurrente proceso [1]
Ingeniería rápida le permite a un diseñador crear diferentes
tipos de modelos físicos que tienen características prototípicas, de
acuerdo a sus necesidades. Tal manera de diseñar permite la
producción de prototipos en todas las fases de desarrollo de productos,
partiendo de la idea y concepción, a través de las conversiones y hasta
solución concepto final. modelo virtual geométrica de CAD 3D es la
condición necesaria para producir un prototipo.
La figura. 27. Creación de un prototipo en Rapid proceso de Ingeniería en CE [1]
En la actualidad, los métodos aplicados en la creación de un
prototipo se puede dividir en lo que respecta a la forma en que se creó
un modelo de precisión de la realización, estado de agregación / asunto
de los materiales o, por último, el uso de un modelo. Los modelos
pueden ser también se dividen en lo que respecta a su aplicación, tales
como:
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Minos++
Rapid Prototyping
 los que reflejan aproximadamente la forma de un almacén de
confección y garantizar la verificación preliminar de la forma o
dimensión,
 funcional - que consiste en una serie de parámetros
aproximados o idénticos con los parámetros del producto
adecuado y para permitir la presentación de una cerámica
prospectivo,
 elementos listos producidos utilizando métodos del PO como
una serie de muestras que cuenta con todos los parámetros
típicos de un producto.
Si bien la determinación de la aplicación de nuestro modelo, debemos
seleccionar uno de los métodos disponibles, así como considerar el
material (plástico, papel, metal, cerámica), las dimensiones, los costos
de realización de precisión, construcción de modelos y la producción.
La figura. 28. Clasificación de los métodos del PO en lo que respecta a los procesos
aplicados y los materiales [1]
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Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 29. Clasificación de los métodos del PO con respecto a la construcción de
modelos aplicados [1]
Es característico de todos los métodos de RP que trabajen con
rapidez y rentabilidad que en cuanto a los costes, el modelo y parte
ejemplar y prototipos que se refiere, además, que trabajan
directamente sobre la base de datos CAD y sin aplicación de formas y
herramientas.
Dos formas de la creación rápida de prototipos se pueden distinguir a
través de los siguientes:
Incremento de laminas a las construcciones de plástico, que consiste
en reflejar la forma geométrica de modelo CAD 3D en un objeto físico.
Esta clase constituye todas las técnicas de RP de trabajo sobre la base
de materiales especiales que son polimerizados sinterizado, derretida o
pegado. Más adelante, estas técnicas se hará referencia a las técnicas
de RP.
El laminado de residuos de plástico de construcción, a menudo
realizados con la ayuda de mecanizado de residuos (corte, mecanizado
de electro-erosión). Gracias a la aplicación de los materiales para
herramientas modernas tecnologías de mecanizado y soluciones
constructivas en las herramientas de máquina que se utiliza para HSM
- Fresado de alta velocidad, se puede lograr la eficiencia general, así
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Minos++
Rapid Prototyping
como un metal muy preciso y mecanizado de otro material. Los objetos
que se producen de esta manera puede ser el prototipo ejemplar,
herramientas preparadas para el conformado de plásticos (matrices,
sellos) o pueden ser las formas de las tecnologías, como la inyección
de la formación y fundición de los plásticos.
Las técnicas de RP se asocian frecuentemente con los RT (Rapid
Tooling). Del mismo modo como en el caso de las técnicas de RP, un
montón de producción y métodos de aplicación o de las técnicas de
este tipo se pueden distinguir aquí. Además, las técnicas antes
mencionadas son para servir al propósito de desarrollo de nuevos
productos (asignando características de un producto ya preparado,
tales como: la correcta aplicación de los materiales, color, textura, etc.,
a los modelos ejemplares mediante métodos RP), y también están
obligados a producir un tipo especial de herramientas para la
producción de nuevos artículos en series cortas. Los productos
fabricados de tal manera se suelen utilizar en la investigación de
mercados o se presentan en diversas ferias y exposiciones. Son
también la base para la aprobación y aplicación de derechos de autor
de los patrones y son necesarias para la obtención de los certificados
apropiados y las reivindicaciones de patente. Sólo después de que un
producto es aceptado por el mercado y algunas instituciones
homologación, puede comenzar la producción en masa.
La figura. 30. Comparación de tiempo y costes de fabricación modelos prototípicos
usando el RP y los métodos de RM-HSM [1]
RP plazo, puede ser entendida entonces como los métodos aplicados
en forma generativa para la creación laminado de piezas y prototipos
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Rapid Prototyping
de diferentes niveles de complejidad. Varias tecnologías se basan en
un principio básico. modelos geométricos tridimensionales de un objeto
creados en 3D CAD se dividen en capas y de esta manera, se reducen
a dos dimensiones y fácil de estructuras de procesos. En la mayoría de
los métodos de RP, los materiales son puntualmente endurecidos por
los rayos de un láser (métodos fotoquímicos). Este proceso se repite
para todas las capas de un objeto que está siendo creado. Métodos
alternativos a RP se basan en un esquema de corte laminada con la
ayuda de un rayo láser / flujo de materiales en polvo o conectar con
una carpeta.
Actualmente, con la ayuda de métodos de desarrollo rápido de
prototipos los siguientes materiales pueden ser procesados:
fotopolímeros, cera, plásticos, nylon, materiales cerámicos, materiales
de madera-como, papel o incluso en polvo de metal. También es
característico de los que no dan forma a un objeto a través de la
remoción de material, al igual que ocurre en el caso de mecanizado,
sino que lleva a cabo gracias a la adición de una capa de material. Así,
los objetos de forma compleja, se pueden producir en un tiempo muy
corto, incluso en el curso de varias horas.
La condición necesaria y al mismo tiempo el punto de partida para la
aplicación de todos los métodos de RP es la creación de una completa
descripción geométrica tridimensional de una parte que se producen.
En un caso ideal, se trataba de un modelo sólido, pero también es
posible procesar los datos de superficie debido a la aplicación de
herramientas específicas de programación del PO. geometría CAD de
un objeto se describió por primera vez con el fin de simplificar el
procesamiento de más matemática, entonces la triangulación se realiza
para que la geometría como se puede transformar en un formato
estándar de intercambio de datos (*. stl) sobre las formas de RP.
Acorde altura y ángulo de control es de gran importancia para la
triangulación, ya que determinan en gran medida la calidad de una
pieza fabricada. Con la ayuda de "Acordes Altura" un error máximo
permitido se establece en el acorde de mini-metros, mientras que
"Ángulo de control" determina máximo permitido ángulo entre dos
triángulos. Por último, *. stl datos de un objeto, una vez más elaborados
de tal manera que existe la división de la geometría 3D en
determinados sectores (láminas) de una altura específica - Slice,
formato (SLI). espesor de las capas comunes de igual a 0,1 a 0,2
metros de mini-.
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Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 31. Modelo CAD 3D (a), su modelo de grabado en formato *. stl (b), el
modelo físico realizado mediante la técnica de estereolitografía (c), y un producto listo
(d)
Algunos de los métodos, como por ejemplo la estereolitografía, precisa
el establecimiento de apoyar a las construcciones que garanticen que
una parte productiva puede ser sacado de la plataforma de apoyo de
un dispositivo, sino que también proveen un modelo que se construye
con la protección contra la deformación que puede producir en el curso
del proceso de producción de un objeto. La mayoría de los métodos
requiere un procesamiento adicional a fin de obtener un modelo de
parámetros muy bueno. En el cuadro siguiente, todas las ventajas y
desventajas de la rápida tramitación se proporcionan.
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Rapid Prototyping
Cuadro 5 Principales ventajas y desventajas de las técnicas de RP
Ventajas
Desventajas
rápida creación de modelos físicos,
reducción de dimensiones de los objetos
parte del modelo está a disposición incluso
durante la elaboración de una construcción,
construidos,
son especialmente recomendables en las
siguientes situaciones:
partes a cumplir con los requisitos
- Piezas de geometría compleja (en su
mayoría del interior esquemas)
precisión limitada (alrededor de / - 0,1 mm)
selección de materiales limitada,
mecánicos sólo en un alcance limitado,
- Superficies de formas libres.
mientras que la calidad de la superficie es
los bajos costos de ejercicio, en
comparación con otros métodos (fresado,
torneado, etc.), especialmente si hay un
pequeño número de artículos,
condicionada por la ejecución de
posibilidad de aplicar diferentes métodos en
el rango de toda la cadena de procesos
(Rapid Engineering)
adicional del mecanizado es necesario.
aplicaciones técnicas,
con mucha frecuencia una suavización
3.1. Estereolitografía (SLA, SL)
Estereolitografía es la más antigua, el método más común y
conocido de prototipado rápido. Fue elaborado por una empresa
estadounidense 3D System Inc. en 1987. Es una tecnología de
creación de prototipos en tres dimensiones sobre la base de la
geometría generada y con la ayuda de sistemas CAD, técnicas de RE o
la tomografía computarizada. Se trata de un endurecimiento de la
resina de epoxi laminada o acrílica que se realiza mediante el láser de
poca potencia. La primera fase de realización se refiere a SLA método
de modelado geométrico del modelo CAD 3D. La fase siguiente se
refiere a la conversión de este modelo geométrico en un archivo de
extensión *. stl y se realiza con la ayuda de CAD en 3D del programa.
Dicho modelo *. stl se divide en capas finas de alrededor de 0,3 a 0,1
mm con la ayuda de la programación de un dispositivo de nivel de
servicio. El medidor de capas tales / capas depende de la exactitud a /
tolerancia de modelado y de la potencia de un láser [15].
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Rapid Prototyping
La figura. 32. El principio de funcionamiento de estereolitografía [veintiuno]
Estas capas son la base de la generación de archivos que se usan
para la computadora de control de la máquina de estereolitografía.
Mientras que un modelo es producido, el rayo láser se mueve sobre la
superficie de resina líquida foto-endurecible de acuerdo con el contorno
de una capa en particular, sino que se hace con la ayuda de un juego
de espejos del escáner que se dirigen por los motores. El trabajo de los
motores se controla mediante un sistema sobre la base de datos sobre
el modelo CAD. Foto-polimerización, en el endurecimiento otras
palabras, aparece en un lugar donde se irradia la resina por un haz de
luz ultravioleta. La primera capa es creada directamente inmersa en el
plano de apoyo. Cuando se crea, el plano de trabajo se reduce
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Minos++
Rapid Prototyping
exactamente el valor de un conjunto capas. En ese mismo instante, la
resina fluye hacia el modelo de baja y crea otra capa necesaria para
fotopolimerización. No obstante, la resina es pegajosa y con miras a
equilibrar la superficie, se mueve un rascador especial sobre la
superficie y raspa los desniveles haciendo que la superficie de la resina
suave.
Luego, otra capa se ha endurecido. Cada capa siguiente se integra en
la anterior, y de esta manera, un sólido se construye. Este proceso se
continúa hasta que todo el modelo está listo. SLA proceso puede
requerir la construcción de apoyo si hay alguna proyección (saliente)
fragmentos (llamados salientes), y todo se hace para evitar posibles
deformaciones. La aplicación soporta es un lugar común en la
producción de modelos, utilizando el método del SLA y obliga a la
necesidad de considerar un tiempo adicional para la realización de
actividades de pre-proceso. Después de la producción propiamente
dicha, tal apoyo se retira, se limpia una parte del polímero adyacente y
no endurecida y, a continuación, todo el modelo creado se endurece en
una cámara especial y está sujeta a la radiación ultravioleta.
La creación de prototipos de estereolitografía por el método puede
llevarse a cabo en varias fases. La primera fase consiste en crear un
modelo geométrico en 3D CAD programa. A continuación, dicho
modelo se registra en formato *. stl con la precisión requerida. Luego,
con la ayuda de un programa especial, un modelo está listo para ser
producido en una máquina (actividades de pre-proceso).
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Rapid Prototyping
La figura. 33. Apoya el apoyo a un modelo
Así, se realizan las siguientes acciones :
verificación de los datos corrección registrada en formato *. stl,
la orientación del modelo y la construcción de apoyo (si son
necesarios),
generación de archivos de control de una máquina.
Después de un modelo se crea un mecanizado final, que incluye la
eliminación de resina líquida y apoya, endurecimiento definitivo y
mecanizado de terminación, se hacen tales como: esmerilado, pulido,
pintura, etc.,.
3.2. Sinterizado selectivo por láser / fusión - SLS / SLM
El método SLS fue elaborado en la Universidad de Austin en los
EE.UU.. Básicamente, este método constituye la inclusión posterior en
capas de un material en polvo que luego se consolidó en lugares
específicos a través de la sintonización de los granos de polvo
realizado por el medio de un rayo láser.
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Rapid Prototyping
La figura. 34. Principio de funcionamiento de SLS [15]
La figura. 35. La esencia de SLS frenado fotos
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Rapid Prototyping
Sinterización selectiva por láser - SLS, otra técnica de RP,
subyace un proceso en el que las capas de un material en polvo se
comercialicen posteriormente y solidificado en determinados lugares de
una vaguada de superficie de los granos de polvo sinterizado que se
hace por medio de un rayo láser enfocado y retrorso. Es por eso que es
un proceso que es muy similar a SLA en cuanto a la esencia de la
operación se refiere, sin embargo, en lugar de resina termo-endurecible
una fusión con facilidad y sinterización de materiales, en forma de
polvo, se aplica. En una cámara de trabajo, una capa fina de polvo de
este tipo (por lo general el espesor de 0.02-0.2 mm) se coloca, con la
ayuda de un rodillo, en un cilindro por una plataforma de
desplazamiento (eje Z). Entonces, un rayo láser de una potencia
relativamente grande, controlado por un escáner en el plano XY, hace
una combinación selectiva de polvo de este tipo en un área
determinada por la geometría de una determinada sección transversal
de un modelo construido, con la condición de que la radiación de este
haz de láser se regula de tal manera que la fusión de polvo tiene lugar
sólo en un ámbito [7].
Este tipo de creación del modelo no requiere elementos adicionales de
apoyo, lo cual es contrario a SLA. Un material, de la cual se construye
un modelo, es un elemento de apoyo de todos los elementos que
sobresalen y que no está sujeta a la sinterización. admite llamadas se
utilizan sólo en algunos modelos y son para "montar" a fin de no dañar,
mover o destruir una capa creada anteriormente al realizar otra capa de
material en polvo.
Poco después de terminar el proceso de producción y bajar la
temperatura de ambos modelos y materiales, podemos limpiar tanto
detalle. A continuación, lista para su uso sin ningún tipo de procesos de
mecanizado adicional. En el caso cuando los parámetros de superficie
muy específicos, se desea, un modelo puede estar sujeto al proceso de
mecanizado de residuos. Todo el proceso está controlado por un
programa instalado en una sección de computadora. Este programa
requiere el suministro de un modelo sólido construida en el sistema
CAD y grabado en formato *. stl.
Algunos dispositivos seleccionados se aplican en sinterizado selectivo
por láser y tienen base en los polvos de metales disponibles en el
mercado, tales como:
MCP Realizer II - un dispositivo de MCP - HEK empresa
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Rapid Prototyping
MCP Realizer II es un dispositivo mediante el método de SLM selectiva por láser de fusión [19] en la creación de modelos de alta
precisión casi desde cualquier polvo de un metal, por ejemplo, titanio,
acero inoxidable, aleaciones de Co-Cr. Los modelos que se crean son
de construcción homogénea y de la densidad que alcanza hasta el
100%, dependiendo de las expectativas. Si se es propietario de la
presente, no hay necesidad de hacer cualquier actividad previa a la
elaboración (cocción, infiltración, etc.) El proceso de construcción de
objetos tiene una resolución de alta, es totalmente automatizado y la
producción de objetos se realiza a bajas.
La figura. 36. MCP Realizer II - un dispositivo de MCP - HEK empresa
EOSINT M 270 - un dispositivo de RP de la empresa EOS
EOSINT M270 crea elementos utilizando el método DMLS - metal
directo Laser-sinterización [18]. Este método convierte el polvo de un
metal en un sólido a través de material local de fusión hecho por un
rayo láser enfocado. Del mismo modo que se hace en todos y cada
método de RP, se construye un modelo capa por capa. Incluso la
geometría más complicada se pueden crear directamente desde CAD
en 3D gracias a los datos de una automatización de procesos
completa, que se puede hacer en el curso de varias horas. El detalle
obtenido / artículo se caracteriza por una gran precisión, calidad
superficial bueno y perfecto parámetros mecánico. Un amplio abanico
de materiales, a partir de aleaciones, a través de acero y acabado en
materiales compuestos, puede ser aplicado.
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Rapid Prototyping
La figura. 37. EOSINT M270 - un sistema de RP de la empresa EOS
Fabricación de piezas de DirectPart.
EOSINT M270 se aplica ampliamente en la fabricación de partes
positivas directamente de los datos CAD 3D. Esta aplicación se llama
DirectPart. Los componentes pueden ser prototipos, la producción en
serie o piezas de recambio. Gracias a esta aplicación, un prototipo
funcional de metal se pueden construir en el transcurso de un día y,
además, incluso una serie económica de cientos individualizada
implantes se pueden construir a partir de aleaciones biocompatibles.
Fabricación de herramientas DirectTool
La solicitud de fabricación de herramientas se denomina DirectTool.
EOSINT M270, que por precisión de la superficie grande y de calidad,
es un dispositivo ideal para las tareas de este tipo. Las herramientas
negativas se construyen en el curso de una noche o incluso un par de
horas. Por lo tanto, la libertad de diseño y muy complicado formas (es
decir, los conductos de conformación para inyección / formas
inyectabas) no son problemáticos. DirectTool es más conocido en la
producción de herramientas para la formación de plástico, pero también
se aplican a otros tipos de herramientas que respondan al propósito de
inflar, extrusión, fundición a presión.
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Rapid Prototyping
3.2.1. M3 Linear - un dispositivo de concepto empresa
Laser
M3 dispositivo lineal es un sistema de procesamiento modular láser
[17]. Aparte de una capacidad estándar para producir modelos de
prototipos, sino que también ofrece la posibilidad de realizar el
mecanizado erosivo y el modelo de etiquetado.
La figura. 38 M3 Linear - un dispositivo de concepto empresa Laser
Módulo 1 - LaserCUSING
Es para la fabricación de modelos homogéneos a partir de polvo de los
metales.
Este módulo permite la construcción de elementos de una capa por
capa de un gran número de elementos metálicos (ej. inoxidable y acero
para herramientas).
Estos polvos metálicos se derriten capa por capa hasta legar a 100%
de densidad. Esta estrategia especialmente elaborada de irradiación
permite la producción de elementos de modelos grandes sin
distorsiones. El mecanizado patentado el procesamiento posterior de la
superficie, que se realiza directamente desde el final de proceso,
garantiza una excelente calidad superficial y la dureza.
2 - 3D módulo de la erosión
Está diseñado para el mecanizado erosivo.
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Rapid Prototyping
Este módulo permite realizar el mecanizado erosivo en cualquier tipo
de superficies libres. Gracias a un sensor integrado con el software, se
puede influir en la densidad de la mecanización completa erosiva.
Tal posibilidad es una alternativa a la molienda - sin adicional de
generación de programas complejos o la producción de electrodos.
Módulo 3 - Marcar módulo
Es para la fabricación de etiquetas / marcas en los elementos de
plástico y metal.
Varios tipos de materiales se pueden marcar o pueden tener elementos
grabados en ellos. El Marcado módulo también puede ser
individualizado, que depende de las necesidades.
Ventajas:
El ahorro de tiempo y dinero. Las tres tecnologías mencionadas
pueden ser utilizadas para producir no sólo herramientas y formas, sino
también prototipos.
utilizando un láser en tres tecnologías, lo que permite el ahorro
también.
una tecnología muy flexible. Los módulos permiten una rápida
configuración de una tecnología a otra en el transcurso de varios
minutos.
Máxima precisión y calidad de rayo láser se puede llegar a ser dueño
de un pequeño instrumento de exploración, donde se coloca una
cabeza de exploración sobre un objeto construido por los motores de la
línea.
100% de densidad en la formación de láser de un elemento
homogéneo. Es posible gracias a un sistema patentado de la
irradiación.
mecanizado erosivas en superficies libres. sensores de medición láser,
que mide la densidad de mecanizado completado erosiva, se integra
con el software. La erosión puede tener lugar en cada superficie,
independientemente de su forma.
TrumaForm LF 250 - un dispositivo de TRUMPF empresa
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Rapid Prototyping
DFL - La formación de láser directo [23] es un proceso basado en la
fusión de polvo metálico, que es producir una estructura metalúrgica
homogénea sin el uso de carpetas adicionales. Cualquier objeto
geométrico se puede crear directamente desde un modelo de
computadora CAD.
La formación de láser directo permite la producción de formas de
inyección y las herramientas que son imposibles o muy difíciles de
fabricación utilizando los métodos tradicionales. Esta tecnología
permite la creación de conductos de refrigeración justo bajo la
superficie durante la producción y permite crear formularios que son
ligeros, tienen detalles funcionales y, por último, que guardar el
material.
La idea de dos cámaras permite un aumento considerable en la
versatilidad de LF TrumaForm. Durante el proceso de enfriamiento de
la primera cámara, en la segunda otro trabajo, y si es necesario con la
aplicación de un polvo metálico diferente, se puede activar.
La figura. 39. TrumaForm LF 250 - un dispositivo de TRUMPF empresa
EBM S12 - un dispositivo de ARCAM empresa
Electrones de fusión de haz - EBM
Acram EBM S12 (haz de electrones de fusión) permite la fabricación de
forma libre (FFF) - la producción de objetos de diversas formas
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Rapid Prototyping
directamente de los datos CAD [12] y desde el polvo de los metales. El
sistema ofrece posibilidades únicas geométricas en la producción
utilizando polvos de metales. Acram EBM S12 es un sistema basado
en el metal Acram tecnología CAD. La idea básica que subyace a esta
"desde CAD a Metal" técnica es un modelo de producción laminado a
partir de polvos de metal, cuyas capas se funden en particular por un
haz de electrones exactamente en la superficie determinada en cada
capa por el sistema CAD.
El principal activo de la aplicación de ese haz de electrones en lugar de
un láser es una absorción mayor de energía emitida por los electrones,
que no es el caso de un láser que utiliza granos de polvo, porque rayo
láser se refleja desde la superficie de los granos hasta cierto punto. Los
electrones son emitidos por el sistema de EBM con la rapidez que
supone la mitad de la velocidad de la luz, y se espera en el material de
metal en polvo. proceso de la MBE es eficiente y garantiza un material
completamente derretido. Por otra parte, los modelos se fabrican en
una cámara de vacío. Gracias a la aspiradora, el haz de electrones
emitidos es dado paso a que el polvo de un metal, por lo tanto, también
asegure la limpieza del entorno de proceso que se manifiesta en las
propiedades de un material perfecto. Es más, el vacío proporciona
unos buenos termales que lo rodean y que conduce a la estabilidad y el
proceso de control de la Térmica de una pieza fabricada. Por lo tanto,
Arcam EBM S12 permite la producción directa de las partes metálicas
funcionales que requieren materiales muy sólidos y las propiedades de
resistencia. El final de fabricación de piezas puede llevarse a cabo con
la ayuda de los métodos convencionales, tales como: fresado,
torneado, rectificado, etc.
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Rapid Prototyping
La figura. 40. EBM S12 - un dispositivo de ARCAM empresa
3.2.2. Sistema Sinterisation HiQ - un dispositivo de 3D
empresa SISTEMAS
Sinterizado selectivo por láser (SLS)
El proceso de SLS - y sinterizado selectivo por láser se basa en la
combinación de ciertos granos de polvo, que están cubiertas con un
aglutinante polimérico, por un rayo láser [11]. Poseer al hecho de que
no hay material completo de fusión, tal proceso es un par de veces más
rápido que las descritas anteriormente. Sin embargo, su preocupación
principal inconveniente la necesidad de realizar un mecanizado
adicional posterior al proceso a fin de eliminar esta carpeta (modelo de
sinterización) y, a continuación, es crucial para infiltrarse en el
elemento producido por ejemplo por el bronce, que puede tomar otro 23 día.
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Rapid Prototyping
La figura. 41. HiQ Sinterisation sistema - un dispositivo de 3D empresa SISTEMAS
Fabricación de objetos de 4,2 laminados (LOM)
La siglas LOM de laminado de objetos de fabricación fue
elaborado por una empresa norteamericana - Helisys. Es un método de
fabricación de la lámina por lámina objetos (capa por capa). Se basa en
colocar un material, que se encuentra en forma de una hoja, en una
pila y pegarlas por medio de un láser o un rodillo calentado. Un material
de entrada puede ser desarrollado desde un rodillo o puede ser en
forma de hojas. Está cubierta (en la parte inferior) con pegamento. La
primera capa de una lámina se coloca sobre un fondo liso. A
continuación, una forma adecuada para una determinada sección de un
producto es cortado en una cierta capa de papel de aluminio. Se realiza
por medio de un láser o, en algunas variaciones LOM también llamado
SAHP en definitiva, con la ayuda de un cortador de control numérico.
Después de haber cortado una forma, disminuye dicha pila por el
grosor de la capa de otra, y otra capa se coloca sobre una previamente
apilados uno. Se presiona a la capa inferior con la ayuda de un rodillo
caliente, y en la fase posterior una forma de sección transversal, que
esta vez es adecuado para la nueva capa de un producto potencial, se
corta en la capa superficial. Este ciclo se repite hasta que todo el
modelo se crea. El material restante, que está fuera de delinear la
forma de un corte transversal, se incide. Facilita su retirada después de
terminar la construcción de un modelo. Mientras que un modelo se
crea, se constituye la estructura de soporte.
El pegado de las capas de un papel se puede hacer en toda la
superficie (incluso antes de qué forma se corta por un láser) o sólo en
el terreno de un objeto de sección transversal. Entonces, el pegamento
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se activa debido a la influencia del calor proveniente de un rayo láser o
bajo la influencia de presionar con un rodillo calentado. También un
método de impresión de una máscara en una lámina transparente se
puede aplicar. Refleja una forma de sección que pertenece a una capa
determinada. Pulsando un papel a la pila, que se realiza por medio de
un plano de vidrio y bajo la influencia de la radiación ultravioleta emitida
por una lámpara, el pegamento se activa en el lugar donde no hay una
impresión en papel de aluminio. Sin embargo, se requiere la aplicación
un pegamento que es sensible a la radiación ultravioleta.
La figura. 42. El principio de funcionamiento de la LOM [15]
La principal ventaja de LOM es el hecho de que pueda aplicarse de
diferentes materiales, tales como: papel (celulosa), metales, plásticos,
materiales sintéticos y compuestos. Con el fin de combinar capas de
papel, pegamentos que son activados por la radiación ultravioleta o el
calor de un rodillo de aplicación. La cerámica puede aplicar con el
prensado, la calefacción y los procesos de reacción de unión. Sin
embargo, las capas de un metal se pueden combinar con soldaduras
puntualmente con un láser, soldadura por llama o soldadura fuerte. El
montaje mecánico, así como las combinaciones de los procesos
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enumerados pueden también ser aplicados. LOM método es muy
barato y gracias a él, los objetos de modelos grandes se pueden
fabricar. Sin embargo, su punto débil se refiere al hecho de que es
difícil de quitar todos los materiales, por ejemplo, de los huecos
internos, porque es un material endurecible. En el caso de líquidos o en
polvo (SLA, métodos SLA) se hace mucho más fácil. La precisión de
los modelos obtenidos mediante el método de LOM es comparable en
el plano XY a la precisión de los modelos fabricados por medio de otros
métodos de RP. Sin embargo, estos descensos exactos en el plano Z,
es la dirección en la que se construye un modelo. Es el resultado de
grosores desiguales de capas aplicadas en el curso de la construcción
de objetos, deformaciones pegamento y apretando una pila con un
rodillo durante el proceso de creación. LOM método, que utiliza placas
de metal a fin de crear un modelo, se aplica para producir formas de
inyección de plásticos, los órganos matrices para el coche, sellos para
el prensado de profundidad, etc. La aplicación de hojas de papel
permite utilizar este método como una llamada "modelador de
concepto", es decir, para producir modelos conceptuales y
herramientas para dar forma de acuerdo a un formulario. [3], [6].
3.3. Modelización de deposición fundida – FDM
Fused Deposition, método de Modelado fue elaborado por la empresa
Stratasys. Se trata de la colocación de capas posteriores de un filant,
fibras termoplásticas aprobada por cabezales térmicos. En el caso en
que la construcción de un modelo está creando requiere de apoyo, en
cada capa, aparte de la silueta de un modelo adecuado, no es un
material para la construcción de dicha financiación. Los materiales para
la construcción del modelo y de apoyo se colocan en forma de fibras
cruzadas sobre un carrete en la parte posterior de un dispositivo.
Entonces, las fibras se desdobla y se pasa a la cabeza y,
seguidamente, se calientan a la temperatura de alrededor de 1 ° C
superior a la temperatura de fusión del metal con el fin de obtener un
estado semi-líquido y se colocan en una forma de capa, que se
solidifica rápidamente y se combina con la capa anterior convirtiendo
en una base para todas las capas posteriores. Las cabezas se mueven
en el plano XY, mientras que el avión de espuma, en la que se
encuentra un modelo, se mueve en la dirección del eje Z por un valor
determinado después de cada capa se crea [15].
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Figura 43 El principio de funcionamiento de GES [16]
Los espesores de las capas se crean dentro de los límites de 0.005-0.8
mm, mientras que su anchura está entre los límites de 0.3-2.5 mm. En
cuanto a las precisiones de los obtenidos en un modelo se refiere,
oscilan en el ámbito de ± 0,13 mm.
Los materiales que son más comúnmente usados en este método son
acrylonitryl-butadieno-estireno, ABS en cera resumen, para la fundición
de precisión, metacrilato de metilo-acrylonitryl-butadieno-estireno,
MABS en definitiva, elastómeros, poliamidas y otras mezclas [5].
Para cuando la máquina termine su trabajo, un modelo adquiere
propiedades mecánicas apropiadas y desde entonces, no requiere el
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condimento extra a fin de endurecer. Sólo debe ser separado de un
plano de montaje y retire apoya.
3.4. La formación de polvo láser Tecnologías
Este método es diferente a las descritas anteriormente. Se trata de una
cantidad adecuada dosificación de polvo junto con su fusión de
inmediato, directamente en un modelo en construcción. Láser de gran
potencia (de varios vatios de 20KW) funde el lodo fabricado coaxial con
un rayo láser por un jefe que es la administración en un modelo.
Figura 44 El principio de funcionamiento de la lente (Laser Diseñado Net Shaping)
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Minos++
Rapid Prototyping
Un rayo láser se ejecuta directamente a través del centro de la cabeza
colocando un material y tiene lugar en una lente o un conjunto centrado
de lentes, lo que hace un fundido de metal ya subir a un modelo que se
creó. Una mesa (plataforma) en la que se construye, se mueve en el
plano XY con el fin de colocar un material en toda la sección de una
cierta capa se está haciendo. Después de haber terminado una capa,
un movimiento de una cabeza de dosificación se realiza en la dirección
del eje Z por un valor requerido por el espesor de la capa posterior.
Estas actividades se repiten y la última capa de un modelo no se hare
hasta que todo el modelo está listo. Este polvo es dosificado por la
gravedad o bajo presión por los gases de compañía. El medio ambiente
de esos gases se utiliza para la protección del material fundido contra
el medio ambiente atmosférico, que se realiza con el fin de controlar las
propiedades mejor, y para garantizar una mejor adherencia entre las
capas posteriores. Sin embargo, estos gases se aplican también en los
casos en que la dosificación del material no los necesita, sino que se
hace a fin de garantizar mejores propiedades y parámetros. Este
método ofrece muchas oportunidades en cuanto a la aplicación de los
materiales se refiere, acero inoxidable, cobre, aluminio y titanio, incluso
puede ser utilizado. La composición de los materiales puede ser
modificado de una manera continua y dinámica de los modelos que no
lo requieren, y que excluye a otras tecnologías y métodos. El punto
más fuerte de esta tecnología se refiere a la capacidad de crear piezas
de metal de fusión plenamente con buenas propiedades metalúrgicas y
sensibles con los parámetros de un proceso de construcción
mantenido. Los modelos producidos pueden considerarse como los
definitivos, sin embargo, una elaboración mecánica es aconsejable.
Estos modelos son de estructura de grande y parámetros similares o
incluso mejores que los materiales necesarios. Sinterización selectiva
por láser (SLS) y similares, son actualmente los únicos procesos
comerciales RP, que pueden crear directamente las piezas de metal a
partir de polvos de metales. Sin embargo, el método de láser en polvo
Formando tiene una aplicación más limitada que SLS y similares, ya
que no requieren las actividades del proceso post-al igual que algunos
de los métodos de la familia SLS, y que es su principal ventaja y
esencial. Puede ser aplicado tanto en la construcción o reparación
detalles.
3.5. Tintas de impresión Chorro
Inyección de tinta de impresión es un método para la producción del
modelo laminado que se realiza por medio de una corriente de gotas de
material balístico IJP. Las gotas de material o encuadernación se dejan
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fuera de las boquillas con una frecuencia muy grande. Una máquina
diseñada para la realización de este proceso consiste en dos juegos de
boquillas piezoeléctrica. Uno de ellos dosis el material necesario para
la construcción de modelos, mientras que las otras dosis del
clasificador. Está equipado con un móvil, a lo largo del eje Z,
plataforma sobre la que se construye un modelo y tiene una lámpara
que emite radiación ultravioleta que endurecen la carpeta. Este proceso
de construcción del modelo se basa en poner una capa de material
necesario para construir cualquier modelo en todo el plano de la
plataforma. El grosor de esta capa es igual a la cantidad que se asumió
durante la configuración de parámetros de mecanizado en una
máquina. Incluso pueden llegar 16 micras. A continuación, el material
de unión se coloca a través de boquillas otros. Con mucha frecuencia
se trata de una resina termo-endurecible. Las gotas de resina son
tratadas exactamente en los lugares que son adecuados para la
superficie de una sección que pertenece a una cierta capa de
cerámica. Más tarde, la misma resina es endurecida por medio de la
radiación ultravioleta emitida por una lámpara y de esta manera, la
primera capa se haya completado. A continuación, la plataforma se
reduce por el grosor de la capa posterior y coloque otra capa boquillas
de material y de la resina en las áreas apropiadas en su superficie con
el fin de construir un modelo. Debido a la radiación UV, la siguiente
capa se ha endurecido y es a la vez encuadernado con la capa que se
había posado con anterioridad. De esta manera, todo el modelo se
construye. El material restante que no se enganchan es la base de la
estructura de soporte de un producto se está construyendo.
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Figura 45 El principio de la producción de bienes con chorro de tinta de impresión [20]
Por medio del método IJP, productos de plástico, que están diseñados
para los modelos conceptuales, funcionales, etc., y que pueden ser
libremente cumplido [4], se fabrican. IJP método también se puede
aplicar como una tecnología de Rapid Tooling para la producción de
núcleos y formas para el metal pone (en su mayoría de aluminio). En
estos casos, de dos componentes de micro-dosificación de los medios,
que se unirá suelta de moldeo en masa. Esta masa (que se asemeja a
la arena) que se presente en toda la superficie de la plataforma. A
continuación, en las áreas de producto supone la sección transversal,
se encuentra la zona, en la que se vierte la sustancia de
endurecimiento. Tanto la estructura y la sustancia de endurecimiento
se colocan con la ayuda de las boquillas. Así es como las capas
posteriores se creó con el fin de obtener el producto entero. La
construcción de un modelo, utilizando el método IJP es similar al
descrito previamente método de RP en que este proceso es
automático. Tiene también sus variedades llamadas partículas
balísticos de fabricación - BPM, donde dejó fuera de boquillas gotas de
material fundido y coloque uno por el otro, y el modelo 3D marcador
trazado que es idéntica a la de BPM con la salvedad de que las capas
de un modelo creado se muelen en fin de garantizar su exactitud de
largo y de calidad. IJP método se utiliza sobre todo como una ayuda
para un constructor o técnico, mientras que la evaluación de la
funcionalidad, tecnología, etc.… de un producto a fin de facilitar la toma
de decisiones sobre la base de un modelo creado. Su principal ventaja
es el hecho de que es barato, rápido y fácil de usar.
3.6. 3DP Impresión tridimensional
Este método fue diseñado en el Instituto de Tecnología de
Massachusetts (MIT) en Cambridge. El principio de funcionamiento es
muy similar al método SLS, sólo en 3DP existe un material adicional
que conecta el polvo fuera de las cuales se crea un elemento.
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Fig. 46. 3DP printer
La impresión espacial, en principio, es en base a la construcción de un
producto añadiendo capas posteriores de la materia. Para implementar
este método se utiliza una máquina, cuya construcción contiene una
unidad de planos de impresión que modificada similares a los utilizados
en impresoras de inyección de tinta. Estos chorros (boquillas) están
unidos a un carro móvil que se desplaza hacia el eje XY, y están
conectadas a un recipiente en el que se almacena el combustible. Por
otra parte, la construcción contiene dos plataformas móviles colocadas
en cámaras. Una cámara se utiliza para la construcción del modelo y
en el otro el material de construcción para el modelo, se almacena en
forma de polvo. Un rollo de móvil se utiliza para mover el material de
construcción de la plataforma de la cámara de almacenamiento a la
plataforma de la cámara de la construcción. La construcción del modelo
consiste en la impresión del material de unión en la capa de material de
construcción.
En la fase inicial de construcción de un producto, la plataforma de la
cámara de almacenamiento de material de construcción está poco
avanzado, y la plataforma utilizada para la construcción del modelo
está más avanzada. En el curso de la construcción del producto, las
posiciones de las plataformas van a cambiar. Si bien el desarrollo, el
despliegue móvil proporciona material de construcción en polvo a la
superficie de la plataforma de difusión que consigue un espesor
suficiente, y la nivelación suficiente de la superficie. A continuación, la
trama de impresión de chorros de una capa arroja líquido sobre la capa
de polvo. El material de unión se dosifica exactamente en esos lugares,
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que corresponden a la forma de la sección transversal de una capa
determinada del producto. Siempre se une a la carpeta de material de
construcción y por lo tanto la primera capa del producto se obtiene de
esa manera. El polvo desconectado crea la estructura de soporte, que
es una gran ventaja porque no hay necesidad de construir soportes
artificiales. A continuación, la plataforma de la cámara en que se
asienta el producto se reduce por la distancia correspondiente al
espesor de la capa siguiente y la plataforma en la cámara de
almacenamiento de los materiales se eleva, lo que permite una
dosificación otra "porción" de polvo. Los diferentes rodillos móviles y los
niveles de polvo en la superficie creada antes por las capas. En la
etapa siguiente, los chorros de impresión proporcionar material
obligatorio en los lugares adecuados. Como resultado de unir el polvo
con la carpeta, se crea otra capa, y al mismo tiempo la carpeta hace
que la fusión de la nueva capa de polvo de la envolvente con la capa
ya creada. De manera similar, las siguientes fases de construcción de
modelos se realizan hasta que se obtenga la totalidad del producto. El
proceso se ejecuta de forma automática.
La figura. 47. Principio del método de impresión 3D [15]
Después de completar la construcción de un producto, el polvo que no
se engancha se quita muy fácilmente, por ejemplo, al soplar el aire
comprimido. Después de haber fabricado las piezas y el
endurecimiento del ligante, un producto en el llamado "verde" la forma
que se obtenga. Tal producto es escondido y las partes de la principal
materia están conectadas entre sí por pequeños puentes de la carpeta.
Este producto es frágil y es por eso que está sujeta al mecanizado de
acabado. Tal mecanizado se puede realizar de varias maneras. Por lo
tanto, muy a menudo la cerámica de los infiltrados. Se trata de
impregnar un objeto con los materiales apropiados, tales como:
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poliuretanos, poliestirenos, cera, resina epóxido, pegamento acrílico,
etc. con el fin de rellenar los agujeros y fortalecer enlaces.
3.7. SGC –Método de curación de una superficie solida.
“Solid Ground Curing – SGC” Este método fue inventado por una
empresa israelí - cubital Ltd. Es un poco similar al método de
estereolitografía, sin embargo, también hay algunas diferencias entre
ellos. Un modelo es creado a partir de una resina termo-endurecible o
polímero foto-, pero un láser ya no es la fuente de sinterización - esta
es una lámpara ultravioleta. Otra diferencia radica en el hecho de que
una capa se crea a través de la irradiación de un plano de vidrio creado
anteriormente perteneciente al contorno de la capa. Este plano se hace
sobre la base de un negativo de la capa de la sección transversal, es
decir, el panel es transparente y deja pasar la radiación UV en las
áreas de endurecimiento, mientras que el resto de la superficie del
panel no es transparente en absoluto. El principal activo relativo a la
aplicación del panel es acerca de la posibilidad de crear máscaras de
uso múltiple. Un contenedor con un modelo no sólo se mueve
verticalmente a fin de crear una nueva capa, pero también en
horizontal, lo que es necesario para la realización de las fases de
modelado entonces en las centrales particulares de SGC dispositivo.
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La figura. 48. El principio de funcionamiento de la Secretaría General del Consejo
Después de construir otra capa, la resina se recopila, el espacio creado
vacío es llenado por la cera, que permite crear formas complejas sin
necesidad de diseñar apoyos adicionales. La cera se endurece por un
plano de metal y cada capa recién endurecido es igualado por la
molienda. Luego, otra capa de resina se coloca en una superficie tan
igualado [1].
Proceso:
Una computadora analiza los archivos CAD y presenta un objeto como
un montón de "cortes".
La imagen de una rebanada de activos es "impreso" por una foto de
vidrio máscara usando un proceso similar a la impresión electrostática
láser. Una parte de una "rebanada" que representan el resto de
materiales transparentes.
Una fina capa de polímero de foto-activa se pone en la superficie de
trabajo y distribuyan de forma equilibrada.
La luz ultravioleta es dirigida por esta foto-máscara en una capa nueva
propagación de un polímero líquido. La resina irradiada (adecuado para
el material sólido de la sección que pertenece al objeto) se polimeriza y
se endurece.
La resina líquida no se utiliza se absorben.
La cera líquida se extiende sobre la zona de trabajo, para llenar los
agujeros que fueron ocupados previamente por resina líquida no
irradiados.
Un avión se endurece enfriar la cera. La capa entera, cera y polímero
son ahora una figura sólida.
La capa es molida hasta alcanzar el espesor adecuado.
El proceso se repite para las capas posteriores, y cada capa se pega
con el anterior hasta que un objeto se produce.
La cera se quita por fusión o bañarse deleitándose el prototipo final.
(Como alternativa, se puede dejar hasta que se transporta y
protegidas).
El método "Solid Ground" de curado es de 10 a 15 veces más eficiente
que otros métodos basados en polímeros fotosensibles. Cualquier
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Rapid Prototyping
forma geométrica se puede crear en cualquier orientación. La
estructura puede ser producida en la noche o en lotes y que no
requieren endurecimiento adicional después de que se sacan de una
máquina. Uso de la cera significa que no hay necesidad de generar los
apoyos para voladizos. Además, una sesión de trabajo se puede parar,
por ejemplo, a fin de producir un proyecto diferente o quitar capas
defectuosas.
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4. Actividades de pre-proceso en el RP
Habiendo terminado de hablar de modelos CAD en formato STL, que
deben estar preparados para el proceso de construcción en uno de los
dispositivos de creación rápida de prototipos. Actividades de preproceso pueden llevarse a cabo en uno de los programas dedicados a
este uso, que permiten para el mecanizado de archivo STL.
Software de este tipo puede importar la mayoría de las extensiones de
archivo estándar, tales como: STL, VDA, IGES, STEP, VRML y
formatos individuales de determinados programas de CAD como el
siguiente: Unigraphics, Parasolid y CATIA.
Además, debido al número cada vez mayor de los archivos grabados
en forma de nubes de puntos, la importación y exportación de tales
datos es posible. Los datos importados en forma de nubes de puntos
se convierten en modelos CAD con la precisión determinados por un
usuario.
El proceso de mecanizado incluye la corrección de los errores que
ocurren. Como resultado, un modelo STL se obtiene que esté listo para
la producción de RP en el dispositivo, sin necesidad de conversiones
más. El software de este tipo es la necesidad de cada uno de los
procesos de RP. Esta fase no se puede omitir de ninguna manera con
el fin de ahorrar el tiempo que se dedicó a esa labor.
La figura. 49. El programa de pre-proceso de las actividades
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Ahorro de tiempo durante la corrección de los archivos de STL
Dado que los sistemas CAD no siempre impecable geometría de
exportación a formato STL, su corrección es necesaria para poder
enviar los ficheros con datos relativos a un modelo de dispositivo de
STL. Este programa hará el diagnóstico de un modelo defectuoso y el
proyecto de los errores que deben corregirse. Gracias a las
herramientas disponibles, la corrección de errores toma poco tiempo,
obviamente en función del número y la complejidad de los problemas.
Las herramientas disponibles en los programas permiten orientar los
vectores normales de los triángulos adecuadamente, juntando los
bordes desconectados, compensando las carencias (agujeros), la
eliminación del doble triángulos, recorte de las superficies, la
combinación de los depósitos y realizar operaciones booleanas.
La figura. 50. Errores marcados con rojo en stl, y cerca, un modelo de corrección
Al presentar los cambios en el modelo
Con el fin de corregir un modelo, no hay necesidad de que sea el
modelo madre
CAD - puede llevarse a cabo directamente
en el modelo STL.
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Rapid Prototyping
Los programas contienen varias herramientas útiles que optimizar y
acortar el curso de todo el proceso. Por ejemplo una herramienta para
tirar de las superficies, que puede ser usado para añadir el exceso de
material para su posterior trabajo mecánico, herramienta para cortar los
modelos para ajustarse a la plataforma de trabajo de un dispositivo de
RP. Para una más fácil identificación de las partes individuales, una
herramienta para el marcado y la escritura en la superficie del modelo
se puede utilizar.
La figura. 51. Pulir el exceso de material de superficie como sea posible después de
mecanizado (acabado)
Puesta en modelos de la plataforma de trabajo
Los modelos pueden ser colocados en la plataforma de trabajo tanto de
forma manual y automática. En el caso de sólo varios modelos, no es
necesario para generar la distribución automática (con cita previa), sin
embargo en el caso de su gran cantidad, junto con geometría compleja,
es más fácil de generar Organización automática, que será la más
óptima en términos de espacio ocupados y la velocidad del proceso de
construcción.
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Rapid Prototyping
La figura. 52. Óptima disposición de los modelos en la plataforma de trabajo
La orientación incorrecta automática del modelo en el área de trabajo
también es posible, si esperamos una mejor calidad de una de las
superficies. Como se sabe, el proceso de construcción consiste en unir
las capas posteriores uno en otro, lo que provoca una mayor aspereza
de la superficie orientada en un ángulo o en paralelo a la dirección del
incremento de capas (eje Z de la capa de incremento). La superficie
lisa es sólo perpendicular a la dirección del incremento de las capas
(de sección transversal plano XY). En ese caso, el modelo tiene que
estar orientada de forma manual en la plataforma de trabajo. Si la
precisión de una superficie determinada, no tiene importancia (por
ejemplo, el modelo se someterá después de mecanizado) entonces,
por el menor tiempo de construcción, el modelo debe estar orientada
de tal manera, que la altura del modelo era mínima en la Z ejes (eje
capa de incremento).
El siguiente paso es la generación de capas en los modelos, que se
creará en el proceso de RP, una tras otra. Con el fin de crear un
prototipo de un dispositivo de RP, un modelo STL tiene que dividirse en
capas delgadas. Es la última operación realizada en el archivo antes de
continuar con el proceso de construcción. La densidad de las capas es
de entre 0,01 y 0,7 mm.
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La figura. 53. Modelo dividida en capas
A continuación, el programa genera estructuras de soporte (soportes)
para la buena marcha del proceso.
La figura. 54. Estructura de apoyo (soportes)
Un modelo preparado de esta manera se envía a un dispositivo de PR
para la preparación de un modelo físico prototípico.
Las posibilidades de procesamiento de datos STL
Visualización, posibilidad de hacer mediciones, *. stl la manipulación
del modelo,
La fijación de los archivos *. stl, recorte de las superficies, la detección
de triángulos se duplicó,
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Preparación de las intersecciones de los archivos de STL, agujeros
(perforación), tirando de la superficie, haciendo retroversiones,
Operaciones booleanas, la reducción de los triángulos, suavizado,
añadir títulos o signos (personajes),
De detección de colisiones,
Dibujos para colorear STL,
La división de modelos en capas,
La generación de estructuras de soporte.
4.1. Edición de archivos STL
Gracias a una amplia gama de herramientas disponibles, trabajar con
archivos STL en los programas de preparación para la construcción de
dispositivos de RP es muy eficiente.
STL Mantenimiento
Intuitivo y fácil de usar herramientas permiten la rápida rotación,
desplazamiento, escalado y la creación de asambleas.
Grandes posibilidades de medición puede ser utilizado como una
alternativa a los dibujos tradicionales de papel.
Ambas mediciones 2D y 3D de la distancia, radios y ángulos se pueden
hacer, a partir de planos, cilindros, ejes, esferas, etc.
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La figura. 55. Realizar mediciones
Semi-puntos de vista y las intersecciones parciales pueden ser
generados para una más fácil comprensión y lectura de las piezas,
El usuario puede definir y trabajar en varios sistemas de coordenadas
locales,
Entre sus funciones garantizar una fácil orientación en los modelos de
posicionamiento,
formatos adicionales permiten para disminuir la duración de los
archivos generados STL.
la manipulación eficiente de archivos STL
Una herramienta de manipulación inteligente y muy eficiente permite
diseñar directamente sobre modelos STL:
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Los textos pueden ser escritos en los modelos, usando cualquier fuente
"True Type" de Windows, en cualquier tamaño y en cualquier superficie
del modelo. De la información (por ejemplo, número de serie) pueden
ser grabados en relieve o en la parte.
La figura. 56. Texto escrito en un modelo
Dibujos para colorear los modelos, tampoco es un problema. Los
colores se pueden añadir a una superficie o triángulos individuales de
forma manual o automática, las imágenes *. bmp, se pueden trazar
fácilmente..
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Rapid Prototyping
La figura. 57. Agregar colores a los elementos individuales
Las piezas pueden ser cortadas y perforadas, que permite crear
modelos más grandes en estructuras en varias partes. Para un mejor
contacto entre las superficies de una parte de su corte, se pueden
pegarlos luego, la opción avanzada de corte puede ser utilizada para
ello.
La figura. 58 El corte de una parte permite su adaptación a la zona de trabajo del
dispositivo de RP
La retroversión se puede utilizar para obtener el volumen de llenado del
depósito de sólidos o añadir el exceso de material posible después de
mecanizado, pintura, chorro de arena, etc.
operaciones booleanas disponibles. El volumen puede ser añadido o
eliminado mediante la adición o sustracción de un modelo STL.
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Incluso las partes de piezas con las formas más complejas pueden ser
vaciadas. Tales piezas no sólo se construyen más rápido, sino que la
emergencia menos frecuente, las trenzas del interior durante el proceso
de construcción de dispositivos de prototipos rápido, así como guardar
el material.
La figura. 59. Aplicación del modelo de capas ahorra material, mientras se construye
un elemento físico
También es posible crear objetos, tales como esferas, cilindros, conos,
pirámides, prismas y otros.
Existe la posibilidad de tirar de una superficie como un exceso de
material para el procesamiento mecánico.
La manipulación y procesamiento de datos escaneados
nubes de puntos de escáneres 3D puede ser transformado en grandes
archivos de STL empresas.
A continuación, gracias a la reducción de los triángulos con
herramientas especiales, almacenamiento de datos es mucho más fácil
debido a la reducción del tamaño del archivo.
Aunque se produzcan diferencias entre la generación de archivos STL
a partir de datos obtenidos a partir de escáneres 3D, gracias a la
opción de suavizar estos defectos pueden ser eliminados, lo que
mejora la calidad de la superficie.
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La figura. 60. Herramienta para alisar la superficie
4.2. La fijación de archivos STL
Visualización
Las herramientas de visualización de errores destacando en STL,
puede significativamente facilitar su posicionamiento. Los triángulos
con vectores invertidos normales, bordes, agujeros, etc. son
especifican. Sin ningún problema, el usuario puede notar, donde se
encuentran los errores.
El análisis detallado de los archivos de STL es igualmente posible, es
suficiente para comprobar las propiedades. La información relativa a
las dimensiones, el número de triángulos en la red, el número de
errores, volumen, etc. se encuentran allí.
La fijación automática
Gracias a la aplicación de algoritmos inteligentes, la mayoría de las
reparaciones de los archivos de STL se puede hacer automáticamente,
lo que se ahorra mucho tiempo.
Los triángulos invertidos, con los vectores normales orientados en la
dirección opuesta, se pueden invertir de forma automática. El programa
establece las partes internas y externas del modelo y los cheques uno
por uno si las instrucciones conforme con la descripción. Si no, se
cambia la dirección.
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Los bordes incorrectos - establecidos por agujeros entre triángulos podrán utilizarse para fabricar de forma automática. Basta con señalar
a los centros de agujeros y el programa hará una revisión sin una
pérdida de la tolerancia.
La triangulación automática en tapar los huecos ahorra tiempo de
forma significativa. Incluso los agujeros con contornos complejos puede
ser fácilmente resuelto mediante una herramienta para tapar los
huecos con formas complejas. La función rellena los agujeros,
aproximándose a la forma del relleno al plano que rodea el agujero.
superficies duplicado y triángulos, se detectan y se pueden quitar
dependiendo de los requerimientos del usuario.
Manipulación y procesamiento
La reparación manual de los modelos dañados también es posible. Un
triángulo elegido puede ser eliminado, los vectores normales se puede
invertir y triángulos adicionales creados,
Estos programas
reparación,
permiten
realizar
operaciones
booleanas
y
Los modelos o partes pueden ser fácilmente conectados entre sí,
Después de señalar, las superficies que sobresalen se recortan por el
borde del modelo.
4.3. Generar Apoya
Generación de soportes es una operación clave para una correcta
construcción de un modelo en un dispositivo o dispositivos de
estereolitografía sinterización de metales en polvo. La estructura
adicional de apoyo es necesario para garantizar la estabilidad del
modelo y para cada elemento de la parte construida a permanecer en
su lugar. La función de software para la generación de soportes para su
creación permite fácil y rápidamente y la edición posterior posible. La
fiabilidad, la integridad de las piezas y una fácil extracción de los
soportes son los factores clave en la creación rápida de prototipos.
El generador de Apoyo agrega automáticamente apoya a cada modelo.
El software analiza superficies de los modelos, identifica a aquellos que
requieren estructuras de soporte y genera apoya óptimo, dependiendo
de la geometría de la superficie. Todo el proceso basa en parámetros
definidos por el usuario, lo que asegura un control total sobre la
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ejecución del programa. El diseño de las estructuras más complejas de
los soportes no requiere habilidades adicionales de ingeniería. Debido
a la reducción del tiempo de apoyar la creación, el trabajo aumenta la
productividad.
A pesar de un alto nivel de automatización de alto, los programas
permiten la individualización, en gran medida. Todos los soportes
generados automáticamente pueden ser modificados en función de las
necesidades del usuario, las necesidades o preferencias. Una
visualización permite elaborar funcionalmente para el examen y la
evaluación de cada lugar por separado. De una manera muy sencilla,
podemos cambiar una estructura de apoyo existente en el que nos
conviene mejor. Software ofrece la posibilidad de añadir los dientes de
estructuras de soporte, lo cual limita su contacto con la superficie del
objeto. Agregar los dientes también facilita la posterior eliminación de
los apoyos y aumenta la calidad de la superficie.
La figura. 61. Los dientes facilitan en forma significativa el apoyo
Otro de facilidad en la eliminación de soportes, así como en resina de
"goteo" es perforar la estructura de soporte.
La perforación garantiza un ahorro de material, se acorta el tiempo de
construcción y facilita su remoción a partir del modelo.
114
Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 62. Perforado soportes
Todas estas funciones permiten la individualización completa en la
generación de estructuras de apoyo.
Generación de soportes de refuerzo
Esta opción del sistema está dedicado a los dispositivos basándose en
los materiales en polvo (metales, cerámica, yeso, etc.)
Los soportes son, en estas tecnologías, necesarias para garantizar la
estabilidad mientras se quita los elementos producidos en algunas
técnicas, así como para estabilizar la producción inicial de capas, de
modo que, si bien poner otra capa de material de la capa de polvo
previamente construida y refuerzos de proyectar los elementos del
modelo se no sufrirán daños.
115
Minos++
Rapid Prototyping
5. Glosario de términos
3DP (impresión tridimensional) Un método de RP, que consiste en la
construcción estratificada de polvo mediante el trazado de la carpeta en
capas individuales de la intersección. Después de la construcción, el
modelo es frágil en la llamada "verde" la forma y requiere la infiltración.
Consiste en la saturación del elemento con el ejemplo cian acrilato.
CAD (Computer Aided Design) Término utilizado en todas las ramas de
la ingeniería donde se crea documentación de proyecto y construcción
basada en la geometría 3D y modelos 2D. sistemas CAD en apoyo a la
construcción y el diseño, se utilizan para la elaboración y el modelado
geométrico.
CAE (Computer Aided Engineering) Técnicas de ayuda a las obras de
ingeniería en las primeras fases de desarrollo del producto, es decir, en
las obras de construcción de diseño. Por lo tanto incluye CAD CAE
junto con los modelos numéricos, herramientas de simulación, etc.
técnicas de CAM (Fabricación Asistida por Ordenador) El equipo y las
herramientas utilizadas directamente en los departamentos de
producción. Comprende la generación y ejecución de programas NC y
cargarlas en las máquinas herramientas NC, la recopilación de datos
de las estaciones de mecanizado y su transferencia a un sistema de
subordinación.
CAx - Todas las técnicas y herramientas informáticas utilizadas en la
fabricación integrada.
CE (Concurent Ingeniería) diseño simultáneo. Un método de desarrollo
simultáneo del producto utilizado por un equipo interdisciplinario de
diseñadores que trabajan en entornos CAD / CAM en red y base de
datos. El producto se desarrolla simultáneamente en las áreas de
construcción, tecnología, planificación de procesos de fabricación y
suministro de material.
DXF (Drawing Exchange File) Dibujo de intercambio de datos formato
de archivo. DXF se utiliza para transferir datos entre los distintos
116
Minos++
Rapid Prototyping
vectores de aplicaciones CAD. DXF puede transferir datos tales como:
objetos 3D, curvas, texto, dimensiones.
EBM (haz de electrones de fusión) Un método en función de una capa
de electrones 100% haz de refundición de material. Un prototipo
completamente uniforme se obtiene sin necesidad de ningún proceso
después de mecanizado.
FDM (Fused Deposition Modelado) modelos de estratificación con
material fundido. Uno de los métodos de prototipado rápido,
consistente en material de fusión, plasmado en la forma de alambre
termoplástico de materiales o piezas de fundición de cera, en una
boquilla de extrusión y extrusión en capas, de manera continua, en
relación con el modelo geométrico de la capa, representado por el
movimiento de la boquilla de extrusión controlada por ordenador.
Fotopolímero (resina foto endurecible) resina que se endurece bajo la
influencia de la luz láser.
Foto polimerización de resina bajo la influencia de rayo láser.
HSM (mecanizado de alta velocidad) mediante la técnica de
mecanizado de alta velocidad.
IGES (gráfico inicial de Exchange Specification) estándar en formato
neutral de intercambio de datos de gráficos por ordenador, utilizada en
CAD, CAM, la PAC, los sistemas de FEM. Se permite el intercambio de
datos gráficos (modelos geométricos y documentación), creada en el
entorno de los diversos sistemas CAD / CAM. IGES, en todo caso, es
un preprocesador y pos procesador de transformación de la estructura
y contenido de los datos de un sistema CAD / CAM a un formulario
normalizado que puede ser cargado por otro sistema de CAD / CAM.
IGES especifica y reconoce los elementos básicos de geometría
(punto, línea, polígono abierto, de arco, área), los símbolos (texto,
elementos de dimensionamiento y el forro) y elementes estructurales
(atributos, las matrices de transformación, el tipo de gráficos, la
topología de los elementos gráficos, etc. )
117
Minos++
Rapid Prototyping
La saturación de infiltración del modelo (por ejemplo, creó en 3DP) con
materiales adecuados, como los poliuretanos, poliestirenos, cera,
resina de epoxy, pegamento cian acrílico, etc. con el fin de cumplir con
sopladuras y fortalecer los vínculos.
Inyección de tinta de impresión (IJP) Método de fabricación de los
modelos de estratificación con una corriente de partículas balísticos.
IJP (inyección de tinta de impresión) consiste en disparar desde gotas
de encuadernación y posteriormente el material de las boquillas con
una alta frecuencia, en una predefinidos y se describió la capa
intersección de la modelo.
LENTE (Laser Conformación de Ingeniería Net) focalizado con una
lente o un conjunto de lentes de rayo láser se ejecuta el centro a través
del centro de la cabeza que se aplica el material, lo que hace que ya se
aplica de metal fundido en el modelo en construcción. La plataforma en
la que el modelo se está construyendo se mueve en X - Y plano con el
fin de aplicar el material en la sección entera de una capa dada.
Después de la capa es terminado, movimiento de la cabeza se dirige
hacia el eje Z por el valor dado por el grosor de la capa siguiente. Estas
acciones se repiten hasta la última capa del modelo ha sido creado y el
modelo está listo. El polvo es dosificado por la gravedad o bajo la
presión de gas portador.
LOM (laminado de objetos de Modelado) La creación de objetos
espaciales usando el método de modelado estratificado. Creación de
modelos con conexión de corte estratificado papel termo soldado
utilizando láser.
MES (FEM - método de elementos finitos) Los métodos y los sistemas
de cálculos numéricos, basados en modelos matemáticos de sistemas
discretos de la continuidad material de los objetos individuales o
estructuras complejas. Las bases para el cálculo de elementos finitos
son: modelo discreto del sistema de base material guardado en forma
de red de elementos finitos, los datos del material, las condiciones de
frontera y las cargas.
Booleano, método de operación de crear modelos complejos basados
en el álgebra de conjuntos (suma, resta, y la intersección de objetos 3D
118
Minos++
Rapid Prototyping
conectados) utilizados en sistemas CAD / CAM para el modelado
geométrico.
Trabajo platformRange del área de trabajo, que son objeto de un
modelo construido.
La rápida EngineeringDesign modo que permita la creación de
prototipos, útiles en todas las fases de desarrollo de productos, es
decir, fase de diseño, modelado geométrico y el análisis y la evaluación
experimental (evaluación), así como en la fase de planificación del
proceso de fabricación.
RE (Reverse Engineering) de redundancia en los archivos de STL está
conectado con la duplicación de vértices y aristas de los triángulos que
describe las formas de los modelos.
RGBcolor estándar de descripción (Rojo, Verde, Azul). Estos colores se
pueden guardar con un nivel de intensidad diferente, cuya escala se
sitúa entre 0,0 y 1,0. Como resultado de la mezcla de colores, una
amplia paleta de tonos se obtiene.
RP (Rapid Prototyping) la creación rápida de prototipos. Un conjunto de
técnicas y métodos que permitan la creación de modelos físicos y
prototipos (construcción, funcionales, estéticos y de reunión,
basándose en el modelo 3D geométricos. Todos los métodos se
parecen entre sí y se basan en incremental (sin residuos), la
fabricación del modelo estratificado.
RT (Rapid Tooling) la creación rápida de prototipos. Las técnicas y
métodos que se utilizan para crear formas de unidad o de producción
de corto plazo, sobre la base de un modelo físico (por ejemplo,
fabricados mediante técnicas de RP). Los formularios pueden ser de
por ejemplo, de silicio o de aleaciones de bajo punto de fusión. SGC
(Solid Ground curado) Método de endurecimiento de base directa. Un
modelo se construye en capas de resina o fotopolímero termoquímico,
donde una lámpara de luz ultravioleta es la fuente que sinters material.
119
Minos++
Rapid Prototyping
SLM (fusión selectiva por láser)
SLS (sinterizado selectivo por láser)
PASO (Estándar para el Intercambio de Datos Modelo de Producto) El
nivel de modelo de producto para intercambiar datos. Este estándar
define las reglas para el ahorro de modelo del producto basándose en
geométrica, los datos topológicos, tecnológicos y materiales. El objetivo
superior de la norma STEP es salvar el modelo de producto en el
entorno de los sistemas CAD / CAM, independiente de sus
características. El intercambio de datos entre los diversos sistemas
CAD / CAM se produce con el uso de procesadores de STEP, los
cuales deben ser preparados por cada diseñador de CAD / CAM.
Estereolitografía (SLA, SL) Método de ayuno, la creación incremental
de prototipos basados en el endurecimiento del polímero locales
controlados por la luz láser en el plano del polímero del nivel de
líquidos.
STL (Standard Tringulation Language) La principal tarea de formato
STL es la transferencia de modelos CAD en 3D para dispositivos rápida
de prototipos. STL es una lista de superficies triangulares, también
llamado triángulo de la red, que se define como un conjunto de
vértices, aristas y triángulos conectados entre sí de tal manera que
cada arista y vértice cada uno se es compartido por al menos dos
triángulos adyacentes.
Soporte (estructura de soporte) Estructura de apoyo y refuerzo de un
modelo durante su construcción en la mayoría de los métodos de RP.
La triangulación de la División de modelo y su descripción por medio de
una rejilla triángulo.
VR (Realidad Virtual) VR es una tecnología basada en un contacto
directo de una persona con la ingeniería de procesos se muestra en el
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Rapid Prototyping
espacio 3D con el uso de efectos de inmersión, basado en la conexión
del medio ambiente numérico con un visual.
VRML (Virtual Reality Modeling Language) Es una herramienta que
permite describir objetos y animaciones en un escenario tridimensional.
Gracias a ella, es posible crear mundos virtuales interactivos, que
pronto puede convertirse en parte integrante de la red mundial
(Internet), desplazando incluso de las páginas escritas en HTML. Esos
mundos pueden ser enriquecidos con sonidos, imágenes y películas.
En tecnologías de RP, el formato, a diferencia de STL, realiza sobre los
datos de color, textura, etc.
“Slice Intersección” de un modelo con un grosor (aproximadamente 0,1
mm) que se construye en el proceso de RP. Las capas individuales
constituyen un modelo completo.
Operaciones post-procesar las operaciones relacionadas con la
limpieza de un modelo, la eliminación de soportes, infiltración, etc.
Pre procesar operaciones relacionadas con la preparación de un
modelo CAD 3D para su uso en un dispositivo de RP. Se trata, entre
otras reparaciones, posibles de modelos STL, añadiendo soportes, etc.
Transformación de la matriz de la matriz es una matriz utilizada en los
gráficos tridimensionales. En el efecto de la multiplicación correcta de
las coordenadas de los puntos por una matriz de transformación, es
posible rotar, escalar y convertir objetos.
121
Minos++
Rapid Prototyping
6. Bibliografía
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Minos++
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Minos++
Rapid Prototyping
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[ 25] www.RTCN.org -materiały archiwalne
124
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Rapid Prototyping
1. Ingeniería Inversa
La ingeniería inversa (RE) es una tecnología que permite redescubrir
las normas de construcción de un objeto ya existente. Se utiliza para
identificar los supuestos, según la cual el objeto fue diseñado y
realizado. En la industria manufacturera, por lo general incluye la
reconstrucción de la geometría de un producto, principio de
funcionamiento ya veces también los materiales que se utilizaron para
crearlo. La ingeniería inversa es también conocido en otros ámbitos,
por ejemplo, en ciencias de la computación, donde significa analizar un
programa ya existente a fin de comprender su funcionamiento y / o la
restauración de su código fuente [3].
A diferencia de la concepción tradicional de la ingeniería, el
punto de partida para RE es un producto ya existente, que puede
dejarse sin ninguna documentación de construcción y tecnológico,
especificación de material, etc., y es la tarea para la ingeniería inversa
para recuperar dicha información. En varios casos RE también se
aplica como complemento para el proceso tradicional de desarrollo de
productos. Se refiere a situaciones en las que el carácter innovador de
un diseño no es el objetivo principal, y el producto en fase de desarrollo
se basa en una solución existente y verificado (a veces desarrollado
por una empresa de la competencia).
La ingeniería inversa en la industria es más comúnmente
asociada con la digitalización de la geometría de los objetos físicos. Su
resultado es un modelo digital que constituye una base para el trabajo
perfeccionar su diseño, análisis por ordenador (por ejemplo, utilizando
el método de elementos finitos) o las comparaciones entre el modelo
físico y el equipo. La obtención de la forma digital de un modelo
también permite el uso directo de los datos en el uso cada vez mayor
de tecnologías de fabricación asistida por ordenador en máquinas de
control numérico, fabricación usando la capa de métodos basados en
tecnologías como el prototipado rápido, Rapid Tooling, Rapid
Manufacturing, etc.
La ingeniería inversa es siempre aplicable cuando un modelo de
computadora de un objeto físico se requiere. Sus áreas de aplicación
incluyen:
industria de la construcción de máquinas, la inspección en particular del
automóvil (herramientas, la calidad, la restauración de documentación,
etc.)
industria del embalaje (los productos que tengan diferentes, a menudo
atípicos, formas diseñadas por los estilistas)
125
Minos++
Rapid Prototyping
industria alimentaria (por ejemplo, el diseño de formas de chocolates y
caramelos)
medalla de grabado y numismática (monedas y reconstrucción de
formas medalla)
industria del calzado (digitalización de las pautas y herramientas)
joyas y recuerdos de la industria (por ejemplo, las miniaturas de los
objetos naturales)
medicina (reconstrucción del interior de objetos anatómicos, el diseño
de implantes)
industria del juguete (formas de producción basadas en proyectos
artísticos)
historia del arte (el archivo y hacer copias de objetos - esculturas,
edificios, etc.)
desarrollo de nuevos productos utilizando tecnologías como el Rapid
Prototyping y Rapid Tooling [3].
1.1. Campos de aplicación de ingeniería inversa
1.1.1. Industria
El proceso de restauración de la geometría de los objetos es muy
conocido en la industria manufacturera. Se encuentra aplicación en las
tareas siguientes:
la introducción de correcciones a los prototipos o se han producido ya
los elementos
el desarrollo de procesos de fabricación basados en un producto único
controles de calidad de los procesos de fabricación de productos
la recuperación o generación de documentación de un producto
determinado
Con el fin de tener éxito en el mercado muchos productos en desarrollo
necesitan tener un diseño atractivo, además de sus características
técnicas. Antes de acercarse a la labor de diseño, una investigación de
mercados se realiza para determinar un conjunto necesario de las
características funcionales y preliminarmente establecer el diseño del
producto. Es preocupación de estilistas cuidar el diseño exterior de una
126
Minos++
Rapid Prototyping
manera más detallada a medida que se preparan utilizando el modelo
de arcilla, yeso o madera. Los próximos pasos son la digitalización (fig.
1,1), la creación de documentación técnica y el inicio de la producción
del proyecto.
La figura. 1.1. Digitalización de un modelo conceptual de un vehículo [28]
Otra de las tareas de ingeniería inversa en el área de desarrollo
de nuevos productos es la introducción de cambios en la
documentación técnica. Cuando el primer prototipo de un nuevo
producto se crea sobre la base de un modelo de computadora, sucede
a menudo que es necesario llevar a cabo varias pruebas. A medida
que su resultado, los cambios (por lo general manual) se hacen con el
prototipo y después de varias iteraciones de este tipo, se produce una
gran discrepancia entre la geometría del prototipo físico y el modelo de
ordenador que se basa. Entonces, se hace necesario el uso de
digitalización a fin de continuar la ejecución de obras con un modelo
3D obtenido.
El atractivo aspecto y funcionalidad de los productos no es
suficiente en muchos casos. A menudo es necesario tener en cuenta
la ergonomía, que se trata en todas las situaciones, donde los diseños
que tengan que ajustarse a la anatomía humana. Tal requisito surge
sobre todo de la comodidad y seguridad de utilización, y es
particularmente importante en lo que respecta a los productos que los
humanos tienen un contacto físico directo con. Un ejemplo de un
producto individual puede ser un mango de una raqueta de tenis se
presentan en la figura. 5.1. Fue diseñado sobre la base de una huella
previamente digitalizada de una mano en un material plástico. A
continuación, a partir del modelo, un modelo de estereolitografía fue
127
Minos++
Rapid Prototyping
creado y un producto ya preparado que se fabricó con la tecnología de
colada en vacío.
La figura. 1.2. Mango de raqueta de tennis personalizado.
La producción de este tipo de productos es a menudo
gobernado por normas adecuadas que se deben cumplir por un
producto determinado. Al mismo tiempo, un diseño correcto de un
producto, teniendo en cuenta tanto su forma ergonómica de la
superficie y su estética, es la clave del éxito en ventas. Una gran
mayoría de los productores altamente clasificado tienen sus oficinas
de diseño propios de la contratación de especialistas distintos ámbitos,
incluidos los ergónomos. Su tarea consiste en diseñar soluciones que
sería mejor, más cómodo y más fácil de usar cuando se compara con
productos de la competencia. Hasta hace poco, el problema principal
era la transferencia de las formas naturales, como resultado de la
anatomía humana, a un sistema informático donde se creó un
proyecto. En este ámbito, un avance se produjo con la aparición de la
fibra óptica 3D escáneres. Esto permitió un gran aumento en la
128
Minos++
Rapid Prototyping
velocidad de digitalización, en comparación con los métodos de
contacto, y sobre todo, el aumento de la precisión de la transferencia
de figuras en los formatos del sistema CAD (al valor del orden de 0,1
mm).
En varios años, no será un problema para ordenar un producto
ajustado a la forma de un cuerpo humano, por ejemplo, un casco de
moto adaptado a la forma de la cabeza del propietario. Los datos
obtenidos de la digitalización se puede combinar con el modelo de
producto y, a continuación una lista de documentación serán pasados
a las instalaciones de fabricación, que entregar el producto al cliente
individualizada a los pocos días.
La producción de envases cuya forma se ajuste al objeto es un asunto
similar (fig. 1,3). En el caso de nuevos productos, que tienen sus
modelos informáticos, la creación de este embalaje, no causa ningún
problema. Es diferente con los objetos sin tal documento - los modelos
de ordenador tiene que ser creados para pasar de sistemas de
ingeniería inversa. Aunque, posiblemente, el trabajo lento y costoso tal
esfuerzo es necesario a veces. Esto afecta especialmente a los
objetos invaluables (por ejemplo, objetos de museo), que deben estar
debidamente protegidas contra posibles daños durante su manejo.
La figura. 1.3. Embalaje cuya forma se adapta al objeto [19]
Las técnicas de ingeniería inversa son cada vez más
ampliamente utilizado en la industria, no sólo como herramientas para
el diseño y desarrollo de productos, sino también como sistemas de
supervisión de la producción. Permiten una medición de control rápido
de prácticamente cada elemento producido. Este examen toma desde
129
Minos++
Rapid Prototyping
unos pocos hasta una docena o más segundos y consiste en la
digitalización de la superficie total o parcial del producto y comparar los
resultados obtenidos con el modelo de ordenador. (Fig. 1,4).
La figura. 1.4. Modelo físico y el resultado de su comparación con el modelo de
computadora
Medicina
Los diagnósticos médicos
Técnicas de ingeniería inversa son ampliamente utilizadas en la
medicina y su aparición en forma de dispositivos de imagen, sin duda,
se convirtió en un gran avance en el diagnóstico médico. La imagen
digital es muy valorado por los cirujanos de todo el mundo. Gracias a
130
Minos++
Rapid Prototyping
su aplicación, se hizo posible plan de operaciones no sólo sobre la
base de supuestos teóricos y plano de rayos X, pero las imágenes
ecográficas o también los de la resonancia magnética y, finalmente, los
modelos computacionales tridimensionales. Cuanto más tarde
presenten una geometría precisa y la forma de una parte de un cuerpo
o un órgano que se va a operar (Fig. 1,5). Es posible ampliar, escala,
acercar y alejar el modelo con el fin de observar hasta el más mínimo
detalle que pudiera tener una influencia significativa sobre el curso y el
éxito de la operación.
La figura. 1.5. Los modelos tridimensionales de partes del cuerpo
Los sistemas de visualización médica, lo que permite observar las
estructuras internas del cuerpo humano en la realidad virtual, también
tiene una aplicación cada vez mayor. Los modelos de computadora,
utilizado en este tipo de visualizaciones, también se crean sobre la
base de datos de los dispositivos de imágenes médicas (tomografía
computarizada, resonancia magnética) y la aplicación de software
adecuado permite no sólo su representación, sino también la
realización de operaciones virtuales. Un cirujano equipado con unas
gafas especiales y manipuladores es capaz de analizar de forma
precisa el ámbito de funcionamiento futuro y planificar las actividades
relacionadas con la operación-de una manera mucho más accesible y
cómoda. La figura. 1.6 muestra el entorno virtual para la planificación
de una operación de hígado.
131
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Rapid Prototyping
La figura. 1.6. La realidad virtual en la planificación de las operaciones [36]
Modelos pre operacionales
Para la planificación de operaciones complejas, los modelos físicos
preoperatorios se hacen más y más frecuentemente utilizados. Están
construidos con tecnologías de prototipado rápido basados en datos de
dispositivos de imágenes médicas. Estos modelos son más utilizados
en cirugía maxilo-facial, que se requiere una precisión y destreza
inusual. La mejor manera de prepararse para esta operación consiste
en realizar actividades de prueba en un modelo prediseñado. Tener
conocimiento de la geometría de la parte del cuerpo para ser operado
en gran medida facilita la planificación de las acciones realizadas
durante la operación. Estos modelos pueden someterse a la
esterilización, gracias a los cuales son de especial utilidad para el
cirujano, también durante el tiempo de funcionamiento.
El método más común que se aplica para la producción de estos
modelos es la estereolitografía. Dentro de esa tecnología es posible
obtener modelos transparentes con las zonas marcadas con otro color,
que son de particular interés para el cirujano, por ejemplo, un tumor
que debía eliminarse o los nervios que requieren la debida atención
(Fig. 1.7).
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Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 1.7. modelo pre operacional de la mandíbula inferior con los nervios visibles
[22]
Formación Phantoms
Incluso operaciones aparentemente sencillas, como poner una
inyección, requiere práctica. Es por eso que hay muchos proveedores
de los maniquíes de formación para los futuros médicos. Un ejemplo
perfecto es un maniquí para aprender a poner inyecciones y
transfusiones (Fig. 1,8). Un método natural para diseñar muñecos tal es
la digitalización de la anatomía de una persona seleccionada.
La figura. 1.8. Muñecos para aprender a poner inyecciones y transfusiones [11]
Utilizando modelos de computadora, incluso los dispositivos de
entrenamiento más complejos se pueden crear, como replicas de los
vasos sanguíneos (Fig. 1.9) para los cirujanos practicar sus
habilidades.
133
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Rapid Prototyping
La figura. 1.9. El modelo de sangre de los vasos y maniquí para la formación
intravascular de operaciones
El diseño de los implantes individuales
La ingeniería inversa también se utiliza en el diseño de implantes
individuales. Esto afecta especialmente a los tratamientos para
reemplazar el tejido del hueso faltante. Gracias a la aplicación de los
métodos de digitalización, es posible reducir e incluso eliminar el
tiempo necesario para ajustar el implante al hueso del paciente. El
implante es preparado ya antes del inicio de la operación, que
significativamente reduce el tiempo de la operación, y por lo tanto
disminuye el riesgo de su fracaso.
Un método de digitalización de aplicación común para la identificación
forma tridimensional del hueso es la tomografía computarizada. Sobre
esta base, se crea un modelo de computadora, y el próximo, en la
tecnología de prototipado rápido, se construye un modelo físico del
hueso. Tal reconstrucción no sólo permite ajustar el implante, que va a
ser injertadas, sino también para llevar a cabo las consultas posibles
basándose en el modelo 3D, en relación por ejemplo, el modo de
fijación.
Otra forma de usar un implante individualizada es su diseño en un
sistema CAD basado en un modelo informático del hueso (fig. 1,10). A
continuación, un modelo del implante se crea utilizando la tecnología
de prototipado rápido, y sobre esta base se construye una forma y el
implante queda listo. Está hecho de un material adecuado
134
Minos++
Rapid Prototyping
biocompatible y después de la esterilización, quedaría listo para ser
injertado..
Fig. 1.1. Modelo del ordenador del cráneo, el modelo de implante y su prototipo hizo
uso de la tecnología de estereolitografía
1.1.2. Arte y Arqueología
La ingeniería inversa también ha encontrado aplicaciones en el arte y
la arqueología. La posibilidad de crear una representación 3D por
computadora de los objetos del museo pronto podría cambiar la actitud
hacia la cuestión de la documentación de monumentos. Un registro
informático precisa de un sólido en forma de gráficos en 3D tanto de
objetos arqueológicos y obras de arte ofrece toda una gama de nuevas
aplicaciones. El más básico de ellos es la creación de una
documentación digital que representan fielmente la geometría, la
textura y el color de la superficie (fig. 1,11).
135
Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 1,11. modelo de superficie y la visualización de un buque antiguo [7]
Habiendo puesto el modelo a disposición de uno, es posible no sólo
elaborar réplicas para las necesidades de los museos y galerías, sino
también los producen en serie como elementos de diseño de interiores
o recuerdos.
Los modelos digitales también se pueden presentar en el Internet o
hacer accesible en CD, animando a la gente a visitar la exposición real.
1.2. Métodos de Digitalización
Técnicas de adquisición de datos de geometría 3D difieren en el
método de medición y de vez en cuando en el tipo de datos obtenidos
como resultado de la aplicación de un determinado método. Teniendo
en cuenta el nivel de automatización, las mediciones pueden ocurrir en
los modos manual, semiautomática o automática. El modo manual, lo
136
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Rapid Prototyping
que requiere el usuario para controlar el dispositivo de medición, se
utiliza para leer las dimensiones de los modelos con una forma
relativamente simple, más comúnmente prismáticos, cuyo modelo
puede ser creado por un ser humano a partir de cero en un sistema
CAD. En el modo semiautomático, un dispositivo almacena medición
de los elementos de la geometría del objeto analizado que son
seleccionados por el usuario, que requiere una definición preliminar de
las áreas de medición. En el caso de la medición de la superficie de
todo el objeto, puede ser necesario para la búsqueda en varios
partidos, seguido por conectar fragmentos individuales de la superficie
de escaneado para formar un único modelo digital. Sin embargo, en
modo automático de la geometría de todo el objeto examinado se
puede adquirir sin necesidad de la intervención manual en el proceso
de digitalización por el usuario y los datos de salida se refleja el modelo
completo en tres dimensiones del objeto en estudio.
Dependiendo del estado del objeto después de examinar el
proceso de digitalización, los métodos de medición se clasifican en
destructivos y no destructivos, y en relación con el tipo de interacción
mutua entre el dispositivo de medición y el objeto, que se dividen en
contacto (mecánica) y métodos sin contacto. Los métodos no-contacto
puede ser óptico (usando la luz visible, láser, interpherometery) o noópticos (rayos X, radiación electromagnética, ultrasonidos). Algunos
métodos (resaltado en la figura. 1,12) permiten examinar la estructura
interna del objeto.
137
Minos++
Rapid Prototyping
Geometry digitalization methods
Non-destructive
Contact
Destructive
Non-contact
Non-optical
Optical
X-ray
Laser
Electromagnetic
radiation
White light
Ultrasounds
Interferometery
La figura. 1,12. División de los métodos de digitalización más populares de geometría
(resaltado métodos permiten el examen de la estructura interna de objetos)
1.3. Equipos y Software
El proceso de reconstrucción geometría 3D se pueden dividir en dos
etapas fundamentales: la digitalización y procesamiento de datos. A fin
de alcanzar la primera etapa, el equipo adecuado debe estar
disponible, que permite registrar la información relativa a la forma de la
superficie del objeto. Contacto y escáneres ópticos son los dispositivos
más comúnmente usados.
No hace mucho tiempo las máquinas de medición por coordenadas
fueron la única fuente de datos precisos para la reconstrucción de
objetos 3D. Proporcionan información sobre las dimensiones básicas
de los objetos, lo que permite su modelado a partir de cero en los
sistemas CAD. La construcción y el principio de funcionamiento de las
máquinas de medición por coordenadas no permiten una rápida
digitalización de grandes superficies sin restricciones. Póngase en
contacto con escáneres tratar con dichas tareas mucho más fácil
gracias a su construcción, que es similar a la medición de coordenadas
máquinas, sin embargo, el uso de accionamientos de los ejes más
138
Minos++
Rapid Prototyping
rápido y adecuado de software permiten la exploración continua a altas
velocidades. Su principio de funcionamiento se basa en llevar a la
sonda a lo largo de la superficie de un objeto y el registro de
coordenadas de los puntos posteriores, que están distantes de un
intervalo predeterminado. De esta manera se crea una imagen digital
de la superficie del objeto en forma de una nube de puntos.
Contacto de exploración tiene una desventaja principal, que es la
incapacidad para digitalizar objetos hechos de materiales blandos, por
ejemplo, de goma. Es necesario en esta situación para aplicar la
lectura óptica, que incluye la técnica de escaneo láser. Este método se
basa en emitir un rayo láser sobre un objeto. Cuando el rayo cae sobre
el objeto, se refleja y registrados por el dispositivo. El software de dicho
dispositivo puede medir la distancia de un punto desde el escáner, así
como sus coordenadas en el espacio. Esta técnica se puede aplicar
tanto para los objetos pequeños (triangulación láser) y objetos de gran
tamaño (radar láser), como los edificios y su entorno. Muy a menudo,
ya sea un objeto o un escáner se colocan sobre una base giratoria, que
permite una digitalización automática de todo el objeto o entorno.
Con frecuencia en los dispositivos de digitalización, el método de láser
de punto de barrido (triangulación láser) se extiende al método lineal,
donde en un ciclo se tiene la información sobre una serie de puntos
que están en una línea en la superficie de un objeto. Dicha solución
permite un escaneo más rápido y se puede utilizar en los escáneres
manuales. En este caso, el principio relativo a la propia medida se
mantiene sin cambios, sin embargo, existe la necesidad de medir la
posición de la cabeza de exploración. Muy a menudo, un escáner de
mano se monta en un brazo de medición, lo que permite una
determinación exacta de las coordenadas actuales de la cabeza.
139
Minos++
Rapid Prototyping
Fig. 1.2. el brazo de medición con un láser de barrido [13]
La solución más eficiente, hasta lo que al momento de la exploración
se refiere, es una digitalización simultánea de toda la superficie
disponible de un objeto, que es posible con los dispositivos que utilizan
la luz estructural. Por lo general, un proyector especial los proyectos de
la luz blanca en la superficie de un objeto, que es la sombra de los
generadores de patrones del conjunto de franjas paralelas. Un objeto
iluminado de esta manera es observado por una cámara CCD que el
análisis de la distorsión de las rayas paralelas permite calcular las
coordenadas de los muchos puntos de toda la superficie observada. El
escaneo de una exposición única por lo general dura varios segundos
en un dispositivo de este tipo.
Independientemente del equipo aplicado, los datos obtenidos desde el
escáner (por ejemplo, la nube de puntos) requieren tratamiento
posterior. Es posible con un software especial que lee los datos de
medición, posiblemente se fusiona varias bases de datos (en el caso
de la exploración de un objeto en varias luminarias), permite la
corrección de ellos y finalmente los convierte en la forma de modelos
de superficie (malla de triángulos). Un modelo en forma de una malla
de triángulos pueden ser luego editado (por ejemplo, cortar con un
plano, la superficie de suavizado, escalado, etc.) y se guarda en el
formato STL.
Aunque la forma de los datos permite su visualización e incluso la
construcción de un prototipo físico de la capa de tecnologías basadas,
no es apropiado para su posterior transformación en los sistemas CAD.
140
Minos++
Rapid Prototyping
Por lo tanto, la siguiente función de los programas para la ingeniería
inversa está cambiando los modelos de una malla de triángulos en
superficies NURBS (superficies sin restricciones), que se aproximan a
la forma de un objeto escaneado. Los datos de este tipo se importan a
los sistemas CAD / CAM y permiten la creación de una superficie sólida
o incluso cierto modelo, y la introducción de cambios en su geometría
deseada en más obras de desarrollo.
1.4. Póngase en
digitalización
contacto
con
los
métodos
de
1.4.1. Coordinar las máquinas de medición
Coordinar las máquinas de medición - CMM, se aplican ampliamente
en la industria de fabricación, donde uno encuentra una demanda
creciente de productos de alta calidad y precisión dimensional. Aunque
la medición realizada por la máquina CMM no es tan eficiente como el
que se realizó mediante los digitalizadores ópticos, sigue siendo el más
preciso y relativamente barato método para obtener información sobre
objetos 3D.
Una tabla de sólidos (generalmente hecha de granito), que es la
superficie de referencia para los elementos de medida, es el elemento
fundamental de dicho equipo de medición de coordenadas. Un soporte
con una sonda de medición (Fig. 2.1) está montado en una barra
horizontal, cuyas bases son las columnas verticales. Esa construcción
del dispositivo permite mover la sonda de medición en tres ejes.
Coordinar equipos de medida, las mediciones de grabación una
posición exacta o el movimiento de la sonda de medición en el mismo
momento de su contacto con la superficie de un objeto. La realización
de una serie de medidas tales permite obtener una cantidad suficiente
de información necesaria para construir un modelo 3D en el sistema
CAD.
Dos métodos básicos de funcionamiento de la máquina se pueden
distinguir: manual - cuando el usuario mueve la cabeza de medición
con un manipulador, y automático - operada electrónicamente.
141
Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 2.1. Una Máquina de Medición Por Coordenadas [18]
Durante el uso de una máquina de medición coordinada en el modo
manual, se indica un conjunto de puntos de forma manual. Estos
puntos son característicos de un objeto, es decir, definir figuras
geométricas simples, que son la base de la geometría de un objeto.
Con la ayuda de una palanca de manipulador, situado en el panel de
control, un operario de una máquina en movimiento y que las
mediciones de las posiciones de los puntos siguientes.
El modo automático no requiere un operador. Las mediciones son
hechas por una máquina, que ejecuta un programa preestablecido.
Este programa incluye los siguientes datos de coordenadas, tipo de
sonda de medición, la secuencia de tareas a realizar, los caminos de
los movimientos de la sonda, los cálculos necesarios y la forma de
presentación de resultados. Hay dos maneras, según la cual un
programa de CMM [4] se puede preparar:
 Aprender programación: por primera vez un operador hace las
mediciones con respecto a los puntos intermedios (que informar
a la máquina sobre el rumbo del movimiento de reposo). Una
máquina registra los datos y los transforma en un programa que
puede ser ejecutado varias veces posteroormente.
142
Minos++
Rapid Prototyping
 La programación fuera de línea: un programa se crea en un
lenguaje de programación sin la participación de una máquina.
Un programador, con la ayuda de un teclado, en cualquier editor,
se alimenta en las instrucciones de una máquina y le informa
sobre los cursos y las tareas de medición. CAD / módulo CMM
también pueden generar estos programas de forma automática.
Independientemente del modo de medición, los datos son procesados
por una computadora que controla la máquina o ser exportados a un
ordenador externo con el software adecuado. Tal exportación de datos
se realiza habitualmente en el formato IGES o XYZ.
1.4.2. Escáneres de contacto
La variedad de objetos, que están sujetos a la digitalización, requiere la
mayor flexibilidad posible a partir de los sistemas de medición. Típicas
máquinas de medición por coordenadas permiten una medición precisa
de las piezas con una geometría relativamente sencilla. Sobre la base
de los resultados obtenidos un usuario puede construir el modelo en un
sistema CAD. Este procedimiento produce un error en el caso de
objetos complejos con la superficie de forma libre, lo que requiere un
gran número de puntos medidos.
Póngase en contacto con la exploración de un método simple de
adquisición automática de un gran número de puntos de medición se
dio cuenta con los escáneres de contacto (Fig. 2.1). Se trata de
mantener un contacto con la superficie de un objeto y la medición de
una fuerza que actúa sobre la sonda de medición. En el curso de dicho
proceso de escaneo, la unidad de control del dispositivo garantiza una
fuerza de activación constante de la sonda, detecta sus desviaciones y
proporciona una compensación inmediata. Convertidores electrónicos
de alta resolución registro de la posición de la sonda de forma continua
y enviar los datos al ordenador [12].
143
Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 2.2. Póngase en contacto con escáner
escáneres de contacto combinan la facilidad de uso y la velocidad de
las mediciones que se realizan en contacto por CMM en la
funcionalidad de exploración continua y el trabajo con los dos métodos.
Adicionalmente, algunos escáneres de contacto también están
equipadas con un cabezal láser para una mayor velocidad de
exploración continua y permitir la digitalización de objetos hechos de
materiales flexibles (no se puede escanear utilizando métodos de
contacto).
Con los escáneres de contacto se pueden hacer las mediciones de las
superficies de varias maneras, a partir de simples medidas geométricas
(longitud, diámetro, ángulo, etc.) a través de barrido 2D en una
superficie elegida, hasta se dio cuenta de digitalización en 3D de varias
maneras (a lo largo del eje X, a lo largo de el eje Y, en cualquier ángulo
o radial). También es posible llevar a cabo la digitalización de un modo
manual que se basa en el principal estilete de la sonda de forma
manual a través de la superficie de un objeto.
Una cabeza de barrido (Fig. 2.2), que consiste en una estructura
cinemática para detectar el contacto con la superficie de un objeto, es
un elemento importante de un escáner de contacto. Una fuente, que
inequívocamente determina la ubicación de las tres varas, cualquiera
de los cuales se encuentra en dos bolas (contacto en seis puntos), la
base de la estructura cinemática. Un soporte de este tipo permite
desviar la sonda durante el contacto con la superficie de un objeto, que
debe ser impedido por la primavera. Los elementos de contacto están
hechos de carburo de tungsteno haciendo que la superficie de contacto
144
Minos++
Rapid Prototyping
que es muy pequeño. La cabeza también está equipada con un circuito
eléctrico que mide la evolución de la resistencia del circuito durante el
contacto de un lápiz óptico de medición con un objeto. La información
sobre las coordenadas de un punto que se mide [23] se genera en esta
base. La medición de un solo punto se lleva a cabo en una secuencia
presentada en la figura. 2,3.
Electric coupling
Spring
Settle rods
Probe
La figura. 2.3. La estructura de la cabeza de un contacto [23]
1. El movimiento de la cabeza en la dirección de un objeto, la
primavera ofrece el contacto en todas las pares cinemáticas.
2. Establecer contacto con un objeto.
3. El dispositivo continúa del movimiento, mientras que la fuerza del
contacto aumenta causando un momento en el mecanismo, lo que
impide el momento procedente de la primavera. Un lápiz óptico está
sujeto a una doble importancia.
4. En el momento de la fuerza del contacto empieza a exceder el
momento procedente de la primavera y el mecanismo de la aguja
empieza a girar alrededor de uno de los pares que causó la pérdida
de contacto en los restantes. Provoca la ruptura del circuito eléctrico
y detener el movimiento de la cabeza. Al mismo tiempo, la
información relativa a la posición actual de la terminación lápiz se
genera.
5. Volviendo a la posición inicial.
145
Minos++
Rapid Prototyping
1
2
3
de contacto en todos los
máquina
movimie
t
4
5
eje de rotación - la pérdida de
La figura. 2.4. El principio de funcionamiento de una cabeza de contacto [23]
Debido al principio de medición utilizado en las cabezas de contacto, la
selección de una sonda de medición es una cuestión clave. Deberá
facilitar el libre acceso a un objeto que está siendo medido y una alta
exactitud de medición. Es posible que las sondas de corta duración
(mayor rigidez), con el mínimo número de conexiones, deben ser
seleccionados para la medición, lo que garantiza su flexibilidad durante
el menor contacto con un objeto. Por otra parte, las terminaciones de la
sonda deben ser del mayor diámetro posible, lo que reduce la
influencia de la rugosidad de la superficie de un objeto bajo examen en
la exactitud de la medida (la activación de una sonda). Por lo tanto, es
necesario contar con un gran número de sondas de medición de
146
Minos++
Rapid Prototyping
repuesto si un dispositivo de escaneo es permitir la digitalización de
una amplia gama de objetos.
1.4.3. Medición de Armas
Un brazo de medición se hace de una base, algunas varillas unidas por
articulaciones y la cabeza terminó con una sonda de medición. Cada
articulación está equipada con rodamientos de precisión, lo que
garantiza su libre rotación sobre el eje, y contiene un sensor óptico de
la medida de su ángulo de rotación. El brazo es de metal rígido con el
menor coeficiente de expansión lineal posible.
Conocer los ángulos de rotación en todas las articulaciones y las
longitudes de todos los elementos, las coordenadas de cada punto se
encuentren dentro del alcance del dispositivo puede ser determinante.
Un único punto de medición se realiza al tocar la superficie del objeto
con el extremo de la sonda, y confirmando la medición con un botón
situado en el cabezal de medición. Según este principio, las mediciones
de diámetros, ángulos, distancias e intersecciones de elementos
geométricos son posibles. Algunas soluciones permiten la grabación
continua de puntos de medida en el momento del contacto entre la
sonda y el objeto, y la integración del brazo con un láser de la cabeza
de exploración.
147
Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 2.5. Medición de las herramientas [13]
La principal ventaja de los brazos de medición, además de un precio
relativamente bajo en comparación con otros sistemas, es su
movilidad. Pueden ser utilizados en todos los casos en que el
transporte del objeto al laboratorio de medición sería imposible.
También forman parte del equipo de producción de línea, usado para
llevar a cabo el control instantáneo de dimensiones de las piezas
producidas. El dispositivo puede ser montado en un trípode o adheridos
a la superficie del objeto que se mide.
1.5. Método de digitalización sin contacto
1.5.1. Métodos basados en el punto óptico
En las mediciones del método basado en puntos, ocurren de tal manera
que en cada ciclo de medición se obtiene un solo punto. Con el fin de
aumentar la funcionalidad de los dispositivos que funcionen en ese
principio, están equipados con un circuito adicional óptica que permite la
obtención de un mayor número de datos en una sola medición (línea o
red eléctrica). Es más frecuente que un espejo giratorio causando un
148
Minos++
Rapid Prototyping
barrido de la superficie examinada con un rayo láser, sin movimiento
adicional de todo el sistema. Esta solución, sin embargo, aumenta la
complejidad y por lo tanto las dimensiones del dispositivo.
1.5.1.1. Método de medición a distancia
Este método hace uso de la medición del tiempo con el fin de
determinar la distancia de la cabeza del escáner de un objeto. Los
impulsos de láser se envían desde el escáner en la dirección de un
objeto no transparente y se mide el tiempo, durante los cuales llegar al
objeto y - después de reflexionar a sí mismos de su superficie - de
regreso al escáner.
Objeto
d
Escáner
Por rayo láser
La figura. 3.1. Medida basada en los tiempos del principio de vuelo [14]
La principal ventaja de este método es el hecho de que la exactitud de la
medición es constante, independientemente de la distancia de un objeto
desde el escáner, sin embargo, depende de la hora del sistema de
medición empleada. Permite el uso de dispositivos de medición de
objetos a grandes distancias, por ejemplo, edificios o puentes, sin
embargo, el tiempo necesario para la grabación de un único punto [5]
aumenta considerablemente en este caso.
La funcionalidad de los escáneres basados en este método de medición
puede ser aumentada mediante el uso de un espejo móvil, sin embargo,
entonces es de vital importancia conocer la posición actual del espejo
como para determinar las coordenadas de los puntos registrados
posteriormente. Actualmente los dispositivos de este tipo no se utilizan
para medidas rápidas, especialmente en el caso de objetos pequeños y
medianos.
149
Minos++
Rapid Prototyping
1.5.1.2. Laser Radar
Radar de láser (LIDAR - Luz de Detección y Alcance) también utiliza un
método indirecto de medidas de distancia. La aplicación de un haz láser
modulado, después de la calibración adecuada, permite medir una
distancia basada en el cambio de fase.
Volviendo
viga
rayo láser modulado
Fig. 1.3. Laser radar [14].
Haz saliente
Desfasaje
Volviendo viga
La figura. 3.3. Fase cambio en las medidas con LIDAR [14]
Los dispositivos basados en este principio permiten la medición
bastante más rápido y son capaces de adquisición continua de datos,
que en este caso puede ser propenso a errores.
1.5.2. Punto basado en la triangulación del láser
La triangulación del láser es una de las técnicas más comunes de
adquisición de datos 3D. Utiliza una fuente de luz enfocada y una
cámara de vídeo con el fin de medir la distancia de un objeto. La figura.
150
Minos++
Rapid Prototyping
3.4 ilustra este principio de medición.
objeto
lente
laser
detector
triangulación
distancia
La figura. 3.4. Láser basado en punto de triangulación [5]
El rayo láser es desviado por un espejo en la dirección de un objeto
que está siendo escaneado. La luz láser se dispersa entonces sobre la
superficie del objeto y grabado por la cámara de video a una
determinada distancia del láser (la distancia triangulación). La lente y
detectores CCD aplicado en este dispositivo son planos de modo que
el ángulo β y la posición del píxel de la luz dispersada son
interdependientes Si el ¦ longitud focal de la lente de la cámara se
sabe, el análisis de la imagen de vídeo permite determinar el ángulo de
incidencia β de la luz dispersa. Además, conociendo el valor del
ángulo, que resulta de la posición actual del espejo giratorio, es posible
encontrar las coordenadas de un punto en el espacio [15] usando la
trigonometría simple.
Loa Escáneres, haciendo uso de este método de medición se han
diseñado para la medición de la gama pequeña, porque su precisión
disminuye con el incremento de la distancia de un objeto desde el
dispositivo.
151
Minos++
Rapid Prototyping
1.6. Métodos ópticos lineales
Los escáneres que utilizan métodos lineales de digitalización, realizan
una sola serie de mediciones en forma de líneas en la superficie de un
objeto que está siendo escaneado. Si la medición de las coordenadas
de los puntos se lleva a cabo al mismo tiempo, este método parece ser
mucho más rápido que el método para que los puntos se registren por
separado.
1.6.1. Laser de triangulación en línea
La triangulación láser se puede extender fácilmente a la triangulación
lineal, que permite la medición simultánea de toda la línea de puntos en
la superficie de un objeto. Se lleva a cabo mediante el uso de un láser
que genera una línea en lugar de un punto de la superficie de un objeto,
y un detector en forma de una matriz bidimensional de sensores. Por lo
general, se trata de una cámara CCD estándar, en la que las filas de los
sensores en el detector se encargan de medir los puntos subsiguientes a
lo largo de la línea.
Line
generator
CCD
camera
La figura. 3.5. La triangulación del láser de línea[14]
Una situación similar, como en el caso de la triangulación, se produce en
el método lineal y se manifiesta en el problema de la oclusión. Para
superarla, el ángulo entre la cámara y un generador puede ser reducido
o dos fuentes de luz se pueden aplicar. Otra forma se refiere a la
aplicación de una cámara adicional, sin embargo, requiere la
determinación de su posición en relación con los demás. Por lo tanto,
nunca el ángulo de triangulación es igual a cero porque siempre existe la
probabilidad de oclusión.
152
Minos++
Rapid Prototyping
1.7. Métodos basados en la zona óptica
Los métodos de área son las formas más eficientes de medición desde la
superficie, sin embargo, son mucho más complicados y por lo general
requieren de mucha "exposición" de un objeto digitalizado.
1.7.1. Fotogrametría
Fotogrametría (estereovisión) es uno de los métodos que se basa en la
triangulación. Se saca el máximo partido del hecho de que el registro del
mismo punto en varias fotos tomadas desde diferentes posiciones
permite una colocación de su ubicación en el espacio. Si las líneas se
dibujan perpendiculares desde los puntos coincidentes entre sí,
entonces, el punto en cuestión se encuentra en su intersección (Fig.
3.6).
Cámara 2
Cámara 1
Punto de
medición
La figura. 3,6 Fotogrametría [14]
La aplicación de este método requiere tomar varias fotos de la misma
escena desde diferentes posiciones. Puede ser realizado por una sola
cámara en movimiento alrededor o con varias cámaras, sin embargo,
sólo si el sistema permite mediciones simultáneas. Por otra parte,
también es posible utilizar una cámara estática equipado con un lente
objetivo de distancia focal variable. La modificación de la distancia focal
es equivalente a mover la cámara a lo largo del eje óptico, que permite a
las triangulaciones.
Uno de los inconvenientes fundamentales de la fotogrametría es la
necesidad de buscar puntos coincidentes entre sí en varias fotos. La
fotogrametría tradicional requiere de un usuario para indicar los puntos
153
Minos++
Rapid Prototyping
manualmente, lo que es más fácil, cuando una superficie que está
escaneando tiene una textura. La mejor manera de lidiar con esta
dificultad, mientras que la digitalización de los objetos que la textura es la
falta de uso de iluminación estructural en la forma de un patrón.
1.7.2. Perfilometría
La triangulación también puede ser utilizada para las mediciones de
superficie con el uso de una línea láser en movimiento (una modificación
de la triangulación láser de línea) o una proyección simultánea de varias
líneas. Un patrón generado se proyecta sobre la superficie por un
proyector y observa a un ángulo determinado por una cámara. Mediante
el uso de una imagen de referencia o al registrar varias fotos con la
trayectoria ligeramente desplazadas, es posible determinar la ubicación
de cada punto. Generalmente, el proceso de exploración de superficie
dura varios segundos, por lo tanto, es necesario inmovilizar un objeto
cuando se mide.
Proyector
Patrón de
CCD de
camera
la superficie
vídeo
La figura. 3.7. Perfilometría [14]
1.7.3. Moire Interferometría
Interferometría moiré es un método de superficie de medición óptica de
alta precisión - mayor que la exactitud de digitalizadores láser. La
interferometría tradicional se basa en iluminar la superficie de un objeto
en estudio con el patrón del moiré (fig. 3,8) y luego tomar fotos con una
154
Minos++
Rapid Prototyping
cámara CCD, desplazando a la modalidad de varios micrómetros cada
vez que.
La figura. 3.8. La imagen del patrón de moiré en un objeto sometido a examen [27]
Al tomar las fotos de la superficie objeto de los cálculos y saber que
fueron tomadas con un volumen diferente de la luz, es posible
determinar una posición exacta de los puntos.
Un método de medición tradicional es caro y lento, que es causada por
la necesidad de desplazar el patrón de precisión. Por lo tanto, no es
aplicable en situaciones que requieren la medición del tiempo corto.
Un considerable aceleración del proceso de digitalización se puede
llegar a usar la exploración por interferometría moiré (fig. 3,9), no es
otra cosa sino una modificación del método clásico. Al sustituir la
cámara CCD por una de tres líneas de barrido (Fig. 3.2), también es
posible determinar, en tiempo real, la intensidad de la luz para cada
punto, sobre la base de que la topografía de la superficie puede ser
reconocida. Este proceso es continuo, lo cual acorta el tiempo de
escaneado; aún, esta técnica es útil sobre todo cuando se trata de
objetos estáticos.
155
Minos++
Rapid Prototyping
La figura. 3.9. Escaneo de Interferometría Moire [30].
1.8. La Tomografía Axial Computarizada
Tomografía computarizada (TC) es un método de digitalización de
reconstrucción de un objeto a partir de una serie de imágenes, que
constituyen siguientes secciones transversales del objeto analizado
(Fig. 3.10). El proceso de creación de un solo corte transversal se
realiza una vez por todo el objeto.
La figura. 3,10. Tomográfica, fotos de pies humanos
La TC es un método no destructivo que permite escanear
objetos con formas complejas sin interferencia física en su interior. Loa
exteriores y dimensiones internas pueden ser medidas con precisión,
existiendo incluso 0,002 mm (microtomografía). Un examen de TAC
también proporciona información sobre la densidad del material, lo que
156
Minos++
Rapid Prototyping
permite inferir de su tipo. Como resultado de la digitalización y la
superposición de análisis posteriores (rodajas radiográfica llamada de
la información), una imagen precisa de la geometría interna y externa
del tema que emerge. El examen deberá ser distinto, dependiendo de
qué nivel de detalle de resultado queramos, una distancia adecuada
entre las rebanadas posteriores serán seleccionadas dependiendo de
lo antes mencionado. Un solo corte se compone de un gran número de
píxeles cuyo tamaño depende de la resolución del dispositivo.
Rotaciòn
Detector
X-ray lamp
La figura. 3.11. Tomógrafo médico por ordenador [29], una estructura tomógrafo [31]
La tomografía computarizada se usa ampliamente en la medicina y uno
de los exámenes radiológicos, se utiliza la radiación X. Durante el
examen, un paciente, colocado sobre una mesa especial, se está
moviendo en el interior del dispositivo (llamada pórtico) (Fig. 3.11). En
el interior del pórtico, un tubo de rayos X rota la creación de un haz de
radiación en la forma de un ventilador con un espesor de ajuste
(dependiendo del grosor deseado de la capa que se va a examinar, por
157
Minos++
Rapid Prototyping
lo general dentro del rango de 0,5 a 10 mm). La radiación atraviesa el
cuerpo del paciente es absorbida por un dependiente de grado sobre el
tipo de tejido (por ejemplo, al pasar por los huesos, los rayos X se
convierte en mucho más débil, mientras que cuando en el caso del aire,
el debilitamiento es mínima). Gracias a esto, es posible diferenciar los
tejidos individuales en el cuerpo del paciente. Las imágenes resultantes
de cada rotación del tubo alrededor del cuerpo del paciente son
analizadas por una computadora y aparece en el monitor como una
imagen de las estructuras anatómicas, en forma de capas
transversales del cuerpo del paciente. Debido a suponer soluciones
constructivas, la capa se va a examinar está contenida en un plano que
es perpendicular al eje del paciente (por lo general es posible desviar
por un ángulo, no mayor que 15 °).
Cada elemento de la imagen reconstruida representa el factor
promedio de la absorbencia de radiación en una unidad de volumen del
tejido en la capa se va a examinar. El valor numérico del elemento de
la imagen se expresa en la escala Hounsfield (en unidades Hounsfield HU), muy común en la tomografía computarizada. El valor de un
elemento se calcula utilizando la siguiente fórmula [1]:
HU 
 TISSUE   H O
 1000
H O
2
2
donde: μ - la densidad del material del objeto analizado.
La extensión de la tomografía computarizada clásica es la
tecnología de capacidad múltiple. Se trata de adquirir información
acerca de dos o más simultáneamente, que se convirtió en posible
gracias a la aplicación de varias filas de detectores. Las ventajas de la
tomografía computarizada de múltiples capas son el acortamiento del
tiempo de análisis y la disminución del número de errores que ocurren,
gracias a la tramitación de un área más grande en un solo ciclo. En
consecuencia, el tiempo necesario para el tubo para hacer una rotación
alrededor del paciente se ha reducido a menos de 1 seg. en los
dispositivos modernos. Facilita el examen de las partes del cuerpo
como el pecho, y cuyas partes individuales se pueden escanear en una
sola inspiración.
Hoy en día, la tomografía espiral es el más común, cuando se
utilice el acoplamiento del movimiento longitudinal de la mesa y
movimiento de rotación de los emisores en el pórtico. Este tipo de
solución se acorta el tiempo de exploración aún más, ya que elimina las
demoras necesarias para detener el movimiento de rotación del tubo,
moviendo la mesa con el paciente y establecer el tubo de rayos X en
158
Minos++
Rapid Prototyping
movimiento otra vez. También provoca el acortamiento del tiempo
cuando el paciente está expuesto a la radiación X.
Los datos obtenidos durante un examen de TAC permiten
visualizar los órganos reflejados en varios planos (axial, coronal y
sagital) y crear reconstrucciones en tres dimensiones (Fig. 3,12).
La figura. 3.12. Reconstrucción tridimensional basada en datos de la tomografía
computarizada [1]
La tomografía computarizada Juega sin Papel CADA alcalde Vez
En La Industria. Gracias Elementos una tomografía computarizada es
la Posible digitalizar de Máquinas Alta precisión en contra. Esto afecta
especialmente una Objetos organismos europeos de normalización,
Que Tienen Una Estructura interna compleja Que es imposible de
escanear utilizando MÉTODOS Otros no destructivos.
Tomografía Industrial es una análoga la tomografía Médica, Pero utiliza
la Energía Radiación alcalde en contra, debido a un alcalde la Tasa de
debilitamiento de Rayos X en Los Metales. Por Otra instancia de parte,
en Soluciones Industriales de El Objeto Que Se examen en sí Pone en
Movimiento, y la Fuente de Radiación Detector de Movimiento y uno lo
largo del Eje vertical del Dispositivo. La figura. 3,13 presentación en sí
de las Naciones Unidas Modelo Ejemplo de las Naciones Unidas Marco
de Aluminio obtenido en El Proceso de Digitalización utilizando Una
tomografía de Tomohawk Técnicos Realizados Por AEA Technology.
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Rapid Prototyping
La figura. 3.13. Los datos de un tomógrafo de técnicas: modelo 3D, sección
transversal y una sola imagen de la sección transversal del bastidor de aluminio [32]
1.9. Imágenes por Resonancia Magnética
Imagen por Resonancia Magnética (MRI) es muy similar a la
tomografía computarizada. La diferencia entre ellos es que se basan en
diferentes fenómenos físicos. En resonancia magnética se aplica,
mediante un campo magnético y ondas de radio, que son casi
inofensivos para un organismo vivo, mientras que en la tomografía - es
la radiación de rayos X.
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La figura. 3.14. Un ejemplo de un dispositivo de resonancia magnética nuclear [21]]
La RM es ampliamente aplicada en la medicina. El examen de
este tipo se basa en la colocación de un paciente en una cabina (fig.
3,1), en un campo magnético constante de alta energía. Hace que las
líneas del campo magnético, que pertenecen al núcleo del átomo en el
cuerpo humano, se fijan en paralelo en la dirección del campo
magnético creado. El aparato emite ondas de radio que al llegar a un
paciente y su particular los tejidos del cuerpo, inducen la formación de
ondas de radio similares en ellos (este fenómeno se llama resonancia),
que se reciben como una retroalimentación del dispositivo [25]. En la
práctica, el núcleo de un átomo de hidrógeno se utiliza como un
"resonador". El número de núcleos de hidrógeno en ciertos tejidos es
diferente, además de otras cosas, permite la aparición de una imagen.
Un equipo realiza todos los cálculos complejos y se presentan los datos
obtenidos en forma de imágenes de las estructuras anatómicas. A
petición del operador, los cálculos se pueden hacer de tal manera que
la imagen anatómica, se presentarán en cualquier plano seleccionado.
Las imágenes de las estructuras bajo estudio en particular a los
pacientes se registran en una tienda de informática. Posteriormente,
estas imágenes también pueden ser irradiadas por una cámara
especial en una película normal de rayos X (Fig. 3.2).
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La figura. 3.15. Una fotografía de una articulación de la rodilla se toma con la
utilización del método de resonancia magnética
Imagen de Resonancia Magnética este método también se
aplica en la industria, sin embargo, a pequeña escala. Aún así, con la
utilización de este método, no se puede digitalizar las piezas metálicas
de máquinas e incluso si los dispositivos que usan, es de 1 mm de
precisión en las mejores condiciones.
1.10. La ecografía 3D
La ecografía utiliza la emisión de ultrasonidos. Sin embargo, los
sistemas que utilizan esta tecnología son las menos exactas y deben
permitir las mayores distorsiones geométricas, entre otros dispositivos
de imagen medial.
En la actualidad, la construcción de imágenes espaciales por la
aplicación de los ultrasonidos se basa en el registro y el uso de una
serie de consecutivos de tomógrafos, obtenidos y registrados por
medio de desplazamiento de un cabezal especial de ultrasonido o al
hacer girar a lo largo de la superficie a examinar. Las cabezas pueden
ser de tipo convexo o sector y de una frecuencia adecuada y, sin
embargo, con el fin de obtener una imagen tridimensional, los
tomógrafos registrados previamente deben ser de alta calidad - por lo
tanto, la aplicación de los patrones con mayor frecuencia es
aconsejable. La obtención de imagen espacial está conectado con un
ordenador de varios segundos de procesamiento de datos (8-20
segundos, dependiendo del tamaño de una estructura gráfica), por lo
tanto, si un objeto se moviese un poco, la imagen va a ser ligeramente
distorsionada.
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Rapid Prototyping
La figura. 3.16. Imágenes de los buques en torno a un cambio de centro de
coordinación en una presentación 3D [34].
Con excepción de la ecografía 3D, también existe la ecografía
4D. Una ecografía en tres dimensiones permite obtener imágenes
estáticas espaciales, que se llegó en el proceso de tratamiento
informático de los datos de un examen de dos dimensiones. La
ecografía 4D permite mostrar una imagen dinámica espacial, y es por
eso que hay una imagen en movimiento en tres dimensiones en la
pantalla (Fig. 3.1). Las principales ventajas de la ecografía 3D y 4D son
los siguientes: la posibilidad de análisis y evaluación de un área
seleccionada en el plano más adecuado, una medición precisa del
volumen y la forma de las estructuras, un equipo de registro y la
posibilidad de llevar a cabo un análisis de las sucesivas exámenes por
parte de los examinadores de diferentes [6].
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La figura. 3.17. La imagen de la cara del feto ecografía en 4D [33].
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2. Escaneo destructivo.
Una de las formas de la digitalización, que permite reconocer una
estructura interna de un objeto, es el escáner destructivo. Es el método
más sencillo de este tipo y no requiere ningún equipo especializado
caro, como sucede en el caso de imágenes médico. Sin embargo, sólo
se aplica cuando uno puede permitirse una pérdida de un objeto que se
examina.
El escaneo destructivo se basa en un corte cíclico de una fina capa de
un objeto y tomar fotos de una superficie expuesta. El espesor de la
capa de tales es elegido con anterioridad con el fin de obtener una
precisión satisfactoria. Un modelo tridimensional de un objeto se crea
sobre la base de un conjunto de fotos presenta las capas posteriores
de una muestra representativa, que es en realidad similar a las técnicas
de imágenes médicas.
Antes de proceder a la digitalización, un objeto se vierte con una resina
endurecible que lo protege contra daños durante el proceso y se
asegura un contraste adecuado de las fotografías tomadas. Dark resina
se aplica sobre los objetos de colores brillantes y al revés. A fin de
garantizar la exactitud de los datos que se obtienen de la resina tiene
que adherirse firmemente a un objeto y rellenar todos los orificios [24],
por lo tanto, después de verter un formulario con un objeto, éste se
coloca en una cámara de vacío para eliminar el aire [9].
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Rapid Prototyping
La figura. 4.1. El esquema de proceso destructivo de exploración [9]
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Rapid Prototyping
La figura. 4.2. Un dispositivo para la medición de objetos mediante el método
destructivo [9]
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Rapid Prototyping
3. Digitalización de la geometría
3.1. Fases de la digitalización
El proceso de digitalización en 3D de la geometría puede ser dividido
en las cuatro fases siguientes (figura 5.1)
Process planning
Data acquisition
Data processing
CAD model creation
La figura. 5.1. Fases de la digitalización
El primer paso se refiere a la digitalización en 3D de la
planificación del proceso, cuya tarea es seleccionar el equipo de
medición, la forma de medición y la forma de salida de datos, elaborar
las estrategias de medición, así como establecer los parámetros de
digitalización. Adquisición de datos, que se basa en una aplicación
adecuada de los dispositivos de entrada con el fin de obtener
información sobre la geometría de un objeto, es otra fase. Por lo
general, los datos de salida se obtienen de esta manera, son en forma
de un conjunto de x, y, z las coordenadas de puntos situados sobre la
superficie de un objeto y se hace referencia a un sistema de
coordenadas local. Además, estos puntos pueden ser ordenados, sin
embargo, es determinado por el método de medición aplicado. La
tercera fase se basa en la aplicación de programas informáticos, con la
ayuda de los cuales es posible leer los datos de medición en forma de
una nube de puntos cuyo tratamiento se basa principalmente en datos
de corrección y conversión de una forma superficial hasta que se llega
al (una red de triángulos). La representación de un objeto permite su
uso tanto en la visualización de objetos (realidad virtual), así como para
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generar los programas de procesamiento en las máquinas
herramientas controladas numéricamente. También es posible construir
un modelo físico de la capa de tecnologías basadas en esta fase
(Rapid Prototyping, Rapid Tooling y Rapid Manufacturing). Estas
aplicaciones requieren a veces las intervenciones básicas de edición
que permite a las actividades, tales como: ampliación de un modelo, de
corte mediante un plano seleccionado o alisar su superficie. Un modelo
en forma de una malla de triángulos se pueden exportar (formato STL)
a los sistemas de análisis numérico y CAD / CAM, sin embargo los
datos de este formulario incluir demasiada información, lo que impide la
manipulación de un modelo y ralentiza los cálculos. También la
mayoría de los sistemas CAD, que permiten la exportación e
importación de los modelos en formato STL, no ofrece oportunidades
de hacer nueva edición. Entonces, es necesario cambiar un modelo
que se presenta en forma de triángulos, en superficies NURBS
(superficies sin restricciones), que se aproximan a la forma de un
objeto que está escaneando. Los datos de este tipo se importan a los
sistemas CAD / CAM y permitir la creación de un objeto sólido y la
introducción de los cambios deseados en su geometría.
3.2. Planificación del proceso de digitalización
La planificación es una fase de gran importancia en el proceso de
digitalización y que influye considerablemente en su curso, así como el
efecto final. Se refiere a los siguientes puntos:
la selección de un método y un aparato de medición,
medición de las estrategias de planificación,
determinar la forma de datos de salida.
Por lo general, las tareas de digitalización se puede hacer
con la ayuda de varios tipos de dispositivos, sin embargo, aparte del
aspecto de la accesibilidad de equipos, hay un par de factores que
influyen en la selección de un método de medición adecuado. Se trata
principalmente de la precisión requerida y el momento de la medición,
pero también ocurre que el tipo de un objeto, especialmente sus
dimensiones estructurales, son de gran importancia también. Es crucial
en el caso de dispositivos que tengan un espacio de trabajo limitado.
Sin embargo, la mitad de estos dispositivos permiten un cambio que
afecte a su situación en relación a un objeto que está siendo
digitalizado, y también permite una combinación de ordenadores
posteriores de exploraciones sucesivas en un modelo completo, que es
su relación con la pérdida de precisión.
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Rapid Prototyping
Para los dispositivos que utilizan la luz del láser, es esencial para la
superficie en cuestión con las propiedades ópticas que sean
adecuadas (por ejemplo, falta de transparencia), que también es
importante durante el uso de un dispositivo con una sonda de contacto,
es decir, es importante que la superficie por ejemplo, no sea muy
flexible. Sin embargo, en el caso de las tareas de digitalización típico,
dos factores principales, que a su relación con la mayoría de los
dispositivos están en conflicto unas con otras, desempeñan un papel
crucial - la velocidad y precisión. En la figura. 5,1, hay una comparación
de varios dispositivos de exploración de este tipo, con la reconstrucción
de objetos típicos que van desde unos pocos hasta varios centímetros.
błędy
1 mm
100 m
systemy
fotogrametryczne
skanery
laserowe
10 m
maszyny
współrzędnościowe
1 m
sekundy
minuty
godziny
czas
La figura. 5.2. Una comparación de características de dispositivos de escaneo
diferentes [3].
La precisión está estrechamente relacionada con el método de
medición aplicado y que sólo se refiere a los datos de salida del
escáner, que son un conjunto de puntos en el espacio. Una nube de
puntos que describen la geometría de un objeto se somete a la
conversión en un modelo 3D, lo que implica la alimentación de los
errores adicionales. Por lo tanto, debe quedar claro que, a pesar de la
solicitud de los equipos precisos, la exactitud de un modelo de
resultado nunca sería igual a la precisión de un dispositivo. Es difícil
estimar su valor, por tanto, en el caso de que dicha información es vital,
un proceso de digitalización de un objeto, cuyas dimensiones son
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Rapid Prototyping
conocidas, deben llevarse a cabo, después de la conversión en un
modelo CAD, debe ser evaluada.
El tiempo es un factor de conflicto con exactitud, sin embargo, en
algunas situaciones es de gran importancia. Parece que sí en los casos
de escanear los objetos que se puedan mover durante la digitalización,
como por ejemplo, cuerpo humano. En el mercado, hay escáneres
ópticos, que pueden digitalizar un objeto en un programa especial - el
modo rápido (exposición única) en tiempo de 0,3 s (por ejemplo, Konica
Minolta VI-910 [19]), pero aún así, ocurre a costa de menor precisión
en comparación con un modo normal de trabajo. Con frecuencia, el
momento de la digitalización de las cantidades de varios minutos en los
sistemas ópticos de hasta unas pocas horas en el caso de máquinas
de medición por coordenadas y los escáneres de contacto.
Una tarea importante durante la planificación de un curso
consiste en decidir si será posible escanear un objeto en un montaje o
de hacerlo en varias etapas. En el caso de escanear un objeto en
varios soportes (escáneres de contacto), o desde varios lados
(escáneres ópticos), una nube de puntos, que luego debe ser unido en
su conjunto, es el resultado de la (Fig. 5.3).
La figura. 5.3. Objeto de análisis en varias etapas
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La figura. 5.4. Nubes de puntos del análisis las fases posteriores
Es igualmente importante para determinar la forma de datos, en
el que debería ser unos modelos obtenidos convertidos, que determina
los requisitos de software. Si el modelo obtenido se supone que es la
base de cálculos numéricos, gran exactitud no se requiere, sin
embargo (por su velocidad), un tamaño pequeño, posiblemente, de los
datos es importante. Es diferente en una situación en que un objeto
que está siendo escaneada se va a ser la base para la introducción de
las modificaciones -, entonces, un mayor énfasis se pone en la
precisión. Si el resultado de la digitalización sirve para copiar un objeto,
basta con que la superficie de un objeto se presenta en forma de una
malla de triángulos, pero el software debe permitir generar un programa
en una máquina herramienta de Carolina del Norte.
3.3. Adquisición de datos
La adquisición de datos se basa en la transformación de un modelo
físico en una forma digital gracias a la lectura de las coordenadas que
pertenecen a determinados puntos, que se encuentran en la superficie
de un objeto tridimensional. Se realiza con la ayuda de máquinas de
medición por coordenadas espaciales y escáneres. Los datos
obtenidos se presentan en forma de un conjunto de x, y, z las
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coordenadas relacionadas con un sistema de coordenadas local y se
les llama una nube de puntos (fig. 5,1).
La figura. 5.5. Un Objeto digitalizado en forma de Una nube de Puntos
Estos puntos por lo general no se piden, sin embargo, en algunos de
los métodos de medición (por ejemplo, escáneres de contacto y
máquinas de medición por coordenadas), es posible determinar los
límites (Fig. 5,2) y la dirección de la exploración, lo que da de hecho un
punto de nube se asemeja a un conjunto de curvas permanece en la
superficie de un objeto (Fig. 5.3). Le da la oportunidad de procesar los
datos de salida de forma manual a fin de obtener un modelo 3D
precisos.
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La figura. 5.6. 2D perfil como una frontera de exploración
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La figura. 5.7. 2D perfil con áreas de solapamiento de escanear otra dirección
3.4. Procesamiento de datos y la construcción de
modelos CAD
El software utilizado en la ingeniería inversa puede tener un montón de
herramientas que permite la edición y manipulación de los datos
recogidos durante la digitalización, pero su tarea principal es la
conversión de una nube de puntos, procedentes de escáneres, en una
representación más útil en forma de un triángulo de malla o NURBS sin
superficies restringidas de una gran precisión, posiblemente. En un
caso general, cuando los datos de salida es una nube de puntos,
procesamiento de datos se basa en la realización de las siguientes
tareas:
1. 1. Una importación de una nube de puntos, muy a menudo se
registran en forma de archivos, como por ejemplo: XYZ, DXF o
IGES.
2. 2. La evaluación de datos completos y una edición posible de la
nube de puntos basado en la eliminación de los puntos
inapropiados (Fig. 5.1). La mitad de los puntos, que son
conocidos por ser plano, puede ser removido de la superficie en
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esta fase. Se limitará el número de triángulos que se creará en
el próximo paso. Si varios objetos estaban sujetos a la
digitalización de forma simultánea, la nube de puntos se debe
dividir en partes más pequeñas que representan objetos
particulares.
La figura. 5.8. Edición de una nube de puntos - retirada del punto inadecuado
3. "Cobertura" la nube de puntos con una malla de triángulos (Fig.
5.2).
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La figura. 5.9. La conversión de la nube de puntos en un triángulo de malla
La figura. 5.10. La eliminación de agujeros "en el triángulo de malla
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3. 3. Una edición posible de la malla de triángulos basándose en
una reparación de errores, tales como: agujeros en la malla, se
cruzan triángulos, etc. (Fig. 5.3). En el caso de que un objeto fue
escaneado en varios soportes, los pasos 1-3 se realizan con
todos los datos, y en esta etapa, los fragmentos obtenidos de la
superficie del modelo se conectan para dar un modelo (Fig. 5-4).
Si un modelo poligonal es la forma requerida de datos de salida,
uno puede detenerse en este punto y anotar el resultado en
forma de un archivo, tales como: STL o VRML. En las
aplicaciones de visualización (realidad virtual), una gran fluidez
de la prestación es necesario, que se ve dificultada por el
número demasiado grande de triángulos en un modelo. Por lo
tanto, los programas permiten llevar a cabo la reducción del
número de triángulos, que de alguna manera influye en la
exactitud de la proyección (fig. 5,5).
La figura. 5.11. La combinación de varios fragmentos de la superficie del modelo
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a) b)
La figura. 5.12. Reducción del número de triángulos a partir de 100% (a) 10% (b)
4. 4. La conversión de la malla de triángulos en superficies
NURBS, se utiliza cuando una descripción más precisa de la
forma del modelo es necesario. Esta operación puede hacerse
automáticamente o manualmente y consiste en la difusión de
superficies libres en la malla de triángulos. Estas superficies
suelen ser áreas rectangulares y el modelo debe estar dividido
en áreas como el fin de obtener la proyección detallada de su
superficie. Cuanto más la forma de una zona determinada se
desvía de la de un rectángulo, peor su adaptación al triángulo de
malla es.
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La figura. 5.13. Error en la superficie NURBS
Con mayor frecuencia, en el caso de modelos complejos
geométricamente, la conversión automática en una superficie
NURBS no conduzca a errores (Fig. 5.13). Entonces, tiene una
solución para convertir manualmente en una superficie NURBS
que consiste en la realización de las siguientes acciones:

Detección de bordes del modelo (Fig. 5,14),
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La figura. 5.14. Detección de bordes

División del modelo en áreas y su edición con el fin de obtener una
cuadrícula que sería tan rectangulares como sea posible (Fig.
5,15),
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La figura. 5.15. Creación y edición de los parches

Creación de la red (Fig. 5,16),
La figura. 5.16. Creación de la red
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
El montaje de una superficie NURBS (fig. 5.17).
La figura. 5.17. El montaje de una superficie NURBS
5. 5. Comparando la superficie NURBS creado con los datos
procedentes del escáner - la nube de puntos (fig. 5.18)
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La figura. 5.18. La comparación de una superficie NURBS a la nube de puntos
6. El último paso es guardar el modelo en forma de un archivo
IGES en uno de sus tipos: 128, 143 o 144. Es el formato más
común para la transferencia de las superficies NURBS a
aplicaciones CAD / CAM.
Algunos dispositivos proporcionan al usuario más control sobre
el proceso de digitalización, lo que permite especificar el número de
puntos sumados y los parámetros de medición de las secuencias
posteriores. Ayuda a minimizar la cantidad de datos de entrada para
garantizar la posibilidad de construir un modelo 3D.
Tal método de reconstrucción de objetos puede ser aplicado con
éxito en el caso de objetos de forma libre con grandes superficies, que
puede ser descrito usando algunas curvas. El usuario, la exploración
de unas pocas a docenas o más perfiles en tres dimensiones, puede
crear un mapeo de la superficie NURBS un fragmento del objeto sin
necesidad de escanear todo. Este tipo de digitalización, sin embargo,
no excluye la posibilidad de utilizar una malla de triángulos y
transformarla en una superficie NURBS.
Aunque sea necesario
recoger una cantidad mucho mayor de datos.
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1. El curso de dicho proceso de adquisición de datos y
transformación en superficies NURBS se produce en los
siguientes pasos:
2.
3. 1. Evaluación de la superficie del objeto sobre la división en
áreas rectangulares y la identificación de los perfiles que pueden
ser sus fronteras. Si no es posible determinar un área
rectangular en la superficie, debe decidirse cómo se
distorsionan.
4. 2. Digitalización de las fronteras y los perfiles de las áreas
determinadas como una serie de puntos. Los perfiles deben ser
perpendiculares a las fronteras predeterminadas (fig. 5.19) y
cuanto más haya mejor será el ajuste de la superficie. Para una
superficie pequeña con una curvatura baja, es suficiente utilizar
3 a 5 perfiles.
La figura. 5.19. Bordes y perfiles de la zona digitalizada como una serie de puntos
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5. 5. Carga de los datos en una ingeniería inversa o la aplicación
de modelado de superficies y la conversión de una serie de
puntos, que corresponden a los perfiles individuales, en poli
líneas (Fig. 3.1).
Fig. 3.1. Bordes y perfiles de la superficie digitalizadas como poli líneas
6. 6. Difundir una superficie NURBS en poli líneas creadas en el
punto 3 (Fig. 5.21). Los pasos 3-4 se debe repetir para todas las
áreas nombradas.
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La figura. 5.21. Difundir una superficie NURBS en un conjunto de curvas
7. Guardar un modelo en forma de un archivo IGES.
Otro método de reconstrucción de objetos, lo que permite limitar
la cantidad de datos de entrada, pero que requieren un dispositivo que
proporciona al usuario un control grande sobre el proceso de
digitalización, es el modelado a partir de cero en un sistema CAD,
basándonos en los datos de medición y los perfiles del escáner. Es
significativo en el caso de los objetos prismáticos, donde basta para
digitalizar sus formas (2D perfil) en un solo plano y medir su altura, y el
próximo, crear un modelo en un programa de CAD con ese perfil.
Este método también se refiere a elementos con una geometría
ligeramente más complejo, que se crearon sobre la base de un modelo
de computadora prediseñados y dan la posibilidad de "adivinar" las
operaciones geométricas utilizadas en el proceso de modelado.
Esta forma de realización de proyección difiere de los métodos
antes mencionados, el objeto resultante es un modelo perfecto
paramétrico, no una copia fiel de la superficie del objeto físico. Es
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especialmente importante cuando el objetivo es ser objeto de nueva
edición de software de CAD, como la obtención de un objeto
paramétrico de CAD es el mejor resultado posible de la digitalización
de un objeto físico.
La precisión de un modelo CAD resultante, en comparación con
los datos de un dispositivo de digitalización, suele ser un poco menor
que la precisión de un modelo de superficie creada sobre la base de
una nube de puntos completa. Parcialmente, es el resultado de la
negligencia (en el curso del modelado) de inexactitudes provenientes
del proceso de producción del producto (por ejemplo, la contracción de
moldeo por inyección o colado), que puede, en muchos casos, esta
sería otra ventaja de este método.
Si bien la planificación de un proceso de digitalización, por el
bien de este método, se ha demostrado que fragmentos de la superficie
del objeto que se escaneen como perfiles (serie de puntos), y cuáles
deben ser escaneados como nubes de puntos y, además, las
mediciones de determinadas dimensiones geométricas se pueden
llevar a cabo (fig. 5.21). Estos datos más tarde convertidos en una
referencia para las operaciones geométricas realizadas en un sistema
CAD y para futuras comparaciones entre un modelo CAD y los datos
procedentes de digitalizadores, realizado en software de inspección. La
construcción de un modelo final (fig. 5.23) más frecuentemente
requiere varias iteraciones que consisten en la introducción de
correcciones y la evaluación de la precisión de proyección actual.
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La figura. 5.22. Modelo físico y los datos de entrada para el modelado (perfiles, nube
de puntos)
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Fig. 3.2. 3D CAD modelo y el resultado de la comparación con los datos de escáner
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4. Geometría de dispositivos de digitalización
4.1. Escáner lineal láser
Este dispositivo utiliza un método de triangulación láser. Una línea de
luz láser, cuyo curso es seguido por una cámara de vídeo digital, se
ilumina un área que está siendo escaneado. Sobre la base del análisis
de la curvatura de las líneas, se crea un modelo espacial en la
superficie del elemento que está escaneando.
Un ejemplo de funcionamiento del dispositivo en ese principio es
Konica Minolta VI-910. Este escáner, además de la adquisición de
datos espaciales, también almacena una imagen de color de un
elemento, que luego se pueden aplicar en un modelo espacial como
una textura. Gracias a ello, este tipo de digitalizadores de encontrar
una aplicación no sólo en tecnología y diseño, sino también en la
publicidad, la animación por ordenador, embalaje gráficos en 3D para
sitios web, la arqueología y la documentación de los monumentos [19].
Fig. 4.1. Konica Minolta VI-910 con láser digitalizador [19].
La luz láser emitida por el digitalizador es seguro para el ojo, por
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lo que se puede utilizar para crear retratos tridimensionales (Fig. 4.2).
Fig. 4.2. retrato tridimensional realizada con escáner de Konica Minolta VI-910 [19].
El escáner no es grande, y es compacto, y sobre todo, muy rápido y
fácil de usar. Es capaz de digitalizar un objeto tridimensional en sólo
0,3 segundos, el ahorro no sólo en las formas, sino también de colores
de 24 bits.
VI-910 es un dispositivo portable y puede ser utilizado sin la necesidad
de comunicar con un ordenador. Adquirida datos pueden ser
guardados directamente en una tarjeta de memoria extraíble (Compact
Flash), y la operación del escáner y examen preliminar de los
resultados se puede hacer con el uso de una pantalla integrada LCD.
El usuario puede elegir entre dos modos de funcionamiento:
 FAST - destinado a la adquisición rápida de datos,
 FINE - destinados a mediciones precisas.
El modo FAST se utiliza generalmente en el caso de la exploración de
objetos que puedan moverse durante la digitalización, como un cuerpo
humano. El momento de la adquisición de datos en ese modo es 0,3
segundos, mientras que en el modo FINE, haciendo una sola medición
tarda 2,5 segundos.
El dispositivo está equipado con tres lentes desmontables objeto:
TELE: f = 25 mm, f = 14mm MEDIO y WIDE f = 8 mm. Ellos pueden ser
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fácilmente intercambiados en función del tamaño del objeto y su
distancia al escáner.
El equipo estándar de Minolta VI-910 también incluye software de
edición dedicada, EL Polígono Herramienta, con las siguientes
características:
 controlar el escáner de trabajo,
 almacenamiento
individuales,
y
la
combinación
de
las
exploraciones
 Edición de datos: los orificios de llenado, suavizar superficies,
filtros,
 convertir los datos en varios formatos.
Apoyado formatos de entrada de datos: CAM, VVD, SCN, MDL, y STL.
Exportar a: DXF, VRML, Wavefront, Open Inventor, SOFTIMAGE,
ASCII y STL.
4.2. Laser de Punto de escáner
Fig. 4.3. FARO LS escáner láser [13].
El principio de funcionamiento de un escáner láser de punto
consiste en iluminar un objeto con un rayo láser, cuya incidencia en el
objeto se refleja y registrados por el dispositivo. Sobre esa base,
software de equipos de control puede determinar la distancia entre el
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Rapid Prototyping
punto y el escáner, por lo que su coordenadas espaciales. La
determinación de la distancia del punto puede ocurrir como la medición
de tiempo de vuelo del rayo láser, su cambio de fase o sobre la base
de la triangulación.
Un ejemplo, el escáner de punto FARO LS (fig. 6,3). Funciona
como un radar láser (LIDAR) y utiliza un haz de infrarrojos para la
medición, cuyo objetivo es el objeto que se mide mediante un espejo
giratorio. Después de reflexionar en contra del objeto, el haz vuelve al
dispositivo, y sobre la base de medida de desplazamiento de fase entre
la salida y retorno del haz, se determina la distancia entre el escáner y
el objeto. Esta distancia y la información sobre la posición actual del
espejo y el ángulo de rotación del escáner permite grabar X,Y y Z
coordenadas de cada punto [13].
FARO Scanner LS divide el rayo láser en tres componentes con
diferentes longitudes de onda: 76m, 9,6 millones y 1,2 m (Fig. 6,4). La
distancia entre el objeto y el escáner se determina sobre la base de 1,2
millones de modulación, que garantiza alta precisión, pero con esta
longitud de onda, el escáner sólo se puede medir objetos de hasta 1,2
m de distancia. La distancia de 2m medido en 1,2 millones de la
modulación sólo se puede leer como de 0,8 m, debido a que el punto
de medición se encuentra en el segundo período de la onda. Este
fenómeno se llama "inambiguity" de medida. Para eliminarla y permitir
una medición precisa de más puntos distantes, se utilizan dos
modulaciones adicionales , que permiten determinar el período de la
onda de 1,2 m de un punto que se encuentra el pulg: Gracias a ello, el
escáner puede realizar medidas hasta la distancia de 76m.
Fig. 4.4. Principio de funcionamiento de FARO Scanner LS [13].
194
Minos++
Rapid Prototyping
La principal ventaja de este tipo de dispositivos es la posibilidad
de trabajar a la velocidad de 120 000 puntos por segundo, lo que
supera la velocidad de los escáneres "range-finder" (basado en medir
el tiempo entre el envío de una viga y la grabación de un rayo reflejado)
por 100 veces . El acortamiento del tiempo de medición influye
significativamente en la eficacia del dispositivo y el coste-efectividad de
la medida.
FARO LS consta de cuatro módulos extraíbles: módulo básico,
espejo módulo de módulo, láser y un ordenador PC (fig. 6,5). Se
permite el uso de módulos intercambiables para las mediciones de
largo alcance y las medidas concretas, que extiende significativamente
la funcionalidad del escáner, y el uso de incorporado en el ordenador
permite la realización de la digitalización sin necesidad de utilizar un
equipo adicional.
El escáner también tiene la posibilidad de detectar el brillo de la
superficie que se está midiendo, lo que puede conducir a la obtención
de un efecto de primer plano a una fotografía en tres dimensiones en
blanco y negro (Fig. 6.6). La aplicación de la opción de color adicional
permite difundir imágenes digitales en una nube de puntos, lo que
permite la obtención de las exploraciones de color. Plantea la
posibilidad de utilizar el escáner y es especialmente útil durante la
digitalización de objetos complejos, donde se facilita más fácil la
identificación de sus componentes.
mirror
laser
basic mod le
PC
Fig. 4.5. Estructura modular de FARO LS [13].
195
Minos++
Rapid Prototyping
Fig. 4.6. Resultado de la exploración con FARO LS [13].
FARO LS escáner láser funciona con software FARO Scene,
que permite definir los parámetros de funcionamiento del dispositivo
(por ejemplo, la resolución, velocidad de exploración). Desde el nivel de
la programación, también es posible para establecer el área de barrido
si es diferente de la máxima (360 x 320 grados), ejecuta el proceso de
digitalización y vista previa de los datos ya adquiridos en la pantalla del
ordenador.
Para una total digitalización de los objetos, que son sólo
parcialmente ubicados dentro de la vista del escáner, se utilizan los
marcadores en forma de bolas. Se colocan en la zona de medición y
algunas medidas se realizan con distintas posiciones del escáner.
Después de ensamblar los datos, los marcadores en forma de bolas se
pueden distinguir en las imágenes individuales, que posteriormente se
combinan en un solo modelo tridimensional.
Después de terminar la medición, el usuario puede ver los datos
en 2D o 3D y también en la forma de una nube de puntos, y hacer
mediciones básicas. También hay una opción de una vista previa
rápida de los datos recogidos en una visión esférica que representa la
perspectiva del escáner.
196
Minos++
Rapid Prototyping
4.3. Escáner de contacto
Un escáner digitaliza objetos en contacto con la lectura de
coordenadas de los puntos posteriores que se extienden en su
superficie. Estos puntos son determinados por la ubicación actual de la
sonda de medición que se desliza sobre la superficie exterior del
objeto.
Un ejemplo de un escáner es un dispositivo utilizado para la
digitalización del ciclón por Renishaw (Fig. 6,7). Es un sistema
autónomo destinado a semi-automática de exploración y las medidas
geométricas de tamaño medio de los objetos (área de trabajo estándar:
600 x 500 x 400mm). Combinado con el software Tacecut, que permite
recoger y modificar datos de geometría desconocidas y la preparación
de un programa de procesamiento de una máquina herramienta de
control numérico [23]..
Fig. 4.7. Renishaw Ciclón escáner [23].
1. La máquina puede equiparse con una sonda de contacto
analógico con una fuerza de salida baja y asegurar la alta
precisión, o con una sonda láser sin contacto destinados
197
Minos++
Rapid Prototyping
a escanear materiales delicados. Una larga mesa
opcional está también disponible, que permite escanear
objetos voluminosos. Ciclón escáner se puede utilizar en
una oficina o ambiente de taller para los procesos de
digitalización rápida de superficies desconocidas. Su
construcción es muy ligero, gracias al cual es posible
alcanzar velocidades muy altas de la exploración, hasta
3m/min.
2. Escaneo con un contacto (analógico) consiste en una
cabeza deslizándose con una sonda de medición en la
superficie y la lectura de coordenadas de puntos de
medición posteriores. El dispositivo está equipado con
servo accionamientos, que controlan el movimiento de la
cabeza y aseguran su contacto con el objeto. La medición
de la posición de la sonda se produce de manera continua
(de ahí el nombre: la cabeza analógico), y el registro de
puntos de medición que sucede con un plazo previamente
establecido. El sistema permite varias estrategias de
barrido (Fig. 6,8):
1. escaneo paralelo al eje X,
2. escaneo paralelo al eje Y,
3. exploración en un ángulo de costumbre,
4. radiales de escaneo.
1) 2) 3) 4)
Fig. 4.8. Escaneo estratégico [23].
Antes de iniciar la digitalización de un objeto, independientemente de la
elección de la cabeza de exploración, se calibra en un elemento de
referencia. Una cabeza de contacto, es una bola de rubí montado
permanentemente en el dispositivo, mientras que en el caso de un
cabezal láser, se utiliza una bola de metal con un diámetro de 50 mm,
montada en la mesa de medición para el momento de la calibración.
198
Minos++
Rapid Prototyping
Después de inicializar el escáner, se puede proceder a establecer los
parámetros del proceso de digitalización.
El primer paso en la digitalización de objetos por lo general es la
definir un sistema de coordenadas local, lo que permitirá establecer el
momento óptimo de exploración. Es posible:
- Establecer el plano Z sobre la base de 3 puntos;
- X-y la alineación del eje Y sobre la base de 2 puntos;
- La determinación de origen de coordenadas: a través del borde
Datum, Datum Bore, Boss o Esfera Datum Datum;
- El establecimiento de la orientación del sistema local por la
alimentación de los parámetros en la ventana de diálogo;
- Desplazamiento del plano XY en el eje Z sobre la base de 1
punto (Datum Z).
La siguiente etapa es la determinación de la superficie de
escaneo y la cesión de uno de las cuatro posibles estrategias de
exploración. Varias áreas rectangulares con diferentes estrategias de
exploración, que son las mejores para un determinado fragmento de la
superficie de un objeto, se pueden establecer para un objeto. La
determinación de las zonas puede llevarse a cabo de diversas maneras
y se limita a la especificación de las coordenadas de dos esquinas
rectángulo se extiende en diagonal. Estos datos se pueden dar desde
un teclado o tomadas de los dispositivos por el desplazamiento de la
cabeza de medición en un lugar adecuado. Es un poco diferente en el
caso de la digitalización radial, donde el área de medición puede ser un
círculo, anillo o de sus fragmentos. Sin embargo, las maneras de
definirla son similares, y con el fin de determinar los límites, las
coordenadas de un origen, radio interno y externo, y el ángulo de inicio
y final son obligatorios.
Durante la selección de las estrategias de exploración, se
determinan las zonas de los límites de los objetos con formas
irregulares, el perfil de 2D, lo que debería hacerse antes del comienzo
de la exploración de determinación de parámetros, puede ser muy útil.
Tal perfil puede utilizarse como frontera de la exploración, sin embargo,
sólo se refiere a la digitalización de los ejes X e Y, y los ángulos. La
figura. 6.3 muestra un ejemplo de un objeto y su perfil en 2D, así como
las zonas marcadas de la digitalización.
199
Minos++
Rapid Prototyping
Fig. 4.9. Selección de las estrategias de exploración [23].
Además, para cada zona de acuerdo a los parámetros de digitalización
deberá configurar las siguientes:
- Pitch nominal - la distancia entre dos puntos sucesivos en la dirección
de la exploración;
- Paso-a distancia - la distancia entre el pase sucesivas de la cabeza;
- Desviación de exploración - deformación admisible de la dirección de
la exploración;
- Velocidad de escaneo - máxima velocidad con la que el dispositivo se
intenta escanear un objeto;
- Alcance de la altura en los que el estudio se llevará a cabo.
Después de determinar todos los parámetros de digitalización es
necesario, el proceso de digitalización, que ya no requiere de la
participación de un usuario, se iniciara automáticamente.
200
Minos++
Rapid Prototyping
Tracecut no es sólo el software que permite la adquisición de
datos del escáner, pero también tiene funciones de redacción para
permitir la introducción de modificaciones por una nube de puntos
obtenida. Ellos van de la siguiente manera (Fig. 6.4):
1. La multiplicación de los modelos con la posibilidad de
aplicar un reflejo en el espejo (útil durante la creación de
múltiples herramientas de impresión),
2. XYZ escalamiento,
3. Triple escalado zona,
4. Creación de positivos y negativos,
5. Rotación de una modelo,
6. Combinar dos o más modelos,
7. Generación de una cara rota.
Original 1)
4)
2)
5)
3)
6)
Fig. 4.10. Opciones de edición en Tracecut [23].
El software permite la grabación de los datos recogidos (una
nube de puntos) en diferentes formatos CAD para llevar a cabo una
nueva edición hasta la forma de un modelo de superficie. También
permite la continuación del tratamiento de datos en el módulo CAM en
la dirección de desarrollar un programa de procesamiento. Tracecut
ofrece una amplia gama de opciones y estrategias de procesamiento,
que son completamente independientes de los parámetros de barrido y
201
4)
7)
Minos++
Rapid Prototyping
el cabezal de medición aplicado. Permite generar los programas de
procesamiento de diversos tipos de máquinas controladas
numéricamente. Con el fin de elaborar un programa de CNC, las
estrategias de procesamiento se apliquen las siguientes (Fig. 6.5):
1. procesamientos concéntricos,
2. procesamiento radial,
3. procesamiento lo largo del camino tornillo (sólo para
palas eólicas de exploración módulo),
4. procesamiento a lo largo de camino en espiral,
5. terraza de transformación,
6. la transformación en una dirección paralela al eje X,
7. la transformación en una dirección paralela al eje Y,
8. procesamiento en un ángulo de costumbre.
1)
2)
5)
3)
6)
7)
4)
8)
Fig. 4.11. Estrategias de procesamiento disponible en Tracecut [23].
1. La creación de un programa para máquina herramienta
controladas numéricamente no siempre requiere la
información sobre la geometría del objeto completo, en
muchos casos, sólo una parte de ella es relevante. Así,
además de las cuatro etapas de la exploración de
estrategias, un sistema ofrece funciones adicionales de
adquisición de datos, tales como: (Fig. 6,6):
1. Perfil 2D individuales,
202
Minos++
Rapid Prototyping
2. Perfil de múltiples 2D (varias alturas en el eje Z),
3. Perfil de múltiples 2D (la misma altura en el eje Z),
4. un perfil de cambio de altura,
5. escaneado de fotos gratuito en el lápiz óptico de la
sonda manual de modo principal (cabeza analógica).
1)
2)
3)
4)
5)
Fig. 4.12. Otras posibilidades de adquisición de datos [23].
Renishaw escáner ciclón también puede servir como un
dispositivo de medición. Aunque no tiene la funcionalidad de las
máquinas de medición, que permite realizar sencillas medidas
geométricas. El software ofrece opciones para medir las coordenadas
de puntos individuales, distancias, ángulos y diámetros de los cilindros,
los orificios y superficies esféricas. Los resultados obtenidos se pueden
imprimir en forma de un informe.
4.4. Escáner Luz Blanca
Los escáneres de luz blanca permiten la digitalización simultánea de
toda la superficie del objeto a disposición. Es posible gracias a la
aplicación de una iluminación adecuada de las estructuras. Por lo
general, un proyector especial arroja luz blanca sobre la superficie del
objeto, que es la sombra de un patrón que genera una serie de franjas
paralelas. El objeto, queda iluminado de tal manera, que es observada
por una cámara de vídeo CCD.
Un ejemplo de funcionamiento del dispositivo sobre la base de la
triangulación es la luz blanca del escáner óptico ATOS (fig. 6.13). Los
proyectos de dispositivos en un conjunto de rayas en la superficie del
objeto, son observados con dos cámaras de vídeo colocadas a ambos
lados del proyector. Basándose en las ecuaciones de transformación
óptica, un ordenador calcula automáticamente x, y, z las coordenadas
de cada píxel se asientan dentro de unos pocos segundos.
203
Minos++
Rapid Prototyping
Dependiendo de la resolución de las cámaras de vídeo, es posible
grabar hasta 4 millones de puntos en el curso de una sola medición. Un
método avanzado de la proyección se asegura la obtención de datos
de alta calidad con alteraciones mínimas, que también ofrece la
posibilidad de medir las superficies con un brillo bajo nivel [16]..
Fig. 4.13. Proyección de rayas y la regla de triangulación [16].
El proyector y cámaras de vídeo están integrados en una cabeza
compacta de barrido (Fig. 6.14), y el conjunto se monta sobre un
soporte. Debido a la configuración geométrica de la cabeza y los
errores de las lentes, antes de las mediciones de arranque, el
dispositivo se ha calibrado utilizando un panel de calibración o cruz.
Después de esta operación, que está dispuesta a trabajar y no requiere
hacer ninguna configuración adicional. El objeto que está siendo
escaneado se coloca de manera arbitraria en la vista del dispositivo y la
medición se lleva a cabo. ATOS no requiere herramientas adicionales
como una mesa giratoria o un robot. El sistema controla la calibración y
la influencia de las condiciones externas de la precisión de la medición,
lo que permite aplicarla con éxito en condiciones industriales sin temor
a perder la precisión del modelo final. Gracias a las lentes
desmontables, el dispositivo se puede ajustar fácilmente a la
exploración de objetos con formas diferentes. Áreas disponibles rango
de medición entre 35x28mm y 1.7x1.36m.
204
Minos++
Rapid Prototyping
Fig. 4.14. Escáner óptico ATOS II [16].
Para obtener una digitalización completa de un objeto, varias
mediciones son usualmente requeridas desde distintas direcciones. La
transformación del sistema coordenado global se produce de forma
automática gracias a la aplicación de los puntos de referencia. El
resultado de cada medición se muestra directamente en la pantalla del
ordenador, y cada uno de los siguientes análisis se añade a los datos
adquiridos con anterioridad. Además, permite una evaluación actual de
los datos completos y en caso necesario, para hacer una medida
adicional de los detalles que faltan. Un programa de control del trabajo
de un dispositivo también proporciona información sobre la desviación
de registro (conexión) de exploraciones particular, que permite
controlar la precisión de la digitalización de todo el objeto de forma
dinámica. Después de haber hecho las mediciones de cada lado de un
objeto, una malla de triángulos, que describe todo el objeto, se genera,
sin embargo, las copias de los datos se eliminan. Un modelo completo
se puede luego exportar a los formatos de intercambio de datos
universal.
En el caso de objetos de gran tamaño, los puntos de referencia
(marcadores) se colocan directamente sobre un objeto que se mide
(Fig. 5,1), y el dispositivo detecta y registra su ubicación en el espacio
durante la medición. Sin embargo, un objeto o de un dispositivo debe
ser manipulado de tal manera que en el curso de las mediciones
ulteriores en un área de medición, hay por lo menos 3 visible y
matriculados con anterioridad, los marcadores. El software, que
controla los dispositivos y permite un control dinámico de la situación
actual de los sensores, así como el área de medición, es de gran ayuda
en esta situación.
205
Minos++
Rapid Prototyping
Fig. 4.15. Un objeto con marcadores aplicados
Los objetos grandes pueden también ser digitalizada por medio
de la aplicación de escáner ATOS, junto con un conjunto de
mediciones fotogramétricas TRITOP (Fig. 6,4). El set se compone de
una cámara digital de alta definición, conjunto de elementos con
marcadores codificados y bares de escala (la construcción). Antes de
comenzar a escanear, estos marcadores se colocan cerca del objeto
(Fig. 6.17) y una serie de fotos del objeto son tomadas de varias
direcciones. A continuación, las fotos tomadas se envían a la
computadora, que en su base calcula las coordenadas de todos los
marcadores. En el siguiente paso, la exploración se lleva a cabo con el
uso de escáner ATOS, y los resultados de las mediciones individuales
se ajustan automáticamente a los marcadores registrados previamente.
La figura. 6,18 registrado presenta marcadores con resultados
superposición de tres exploraciones y un modelo completo después de
medir el objeto entero.
206
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Rapid Prototyping
Fig. 4.16. TRITOP establecido para las mediciones fotogramétricas [16].
Fig. 4.17. Objeto preparado para las mediciones fotogramétricas [16].
207
Minos++
Rapid Prototyping
Fig. 4.18. Grabado con marcadores de los resultados de tres mediciones y un modelo
completo [16].
Durante la exploración de grandes cantidades similares o
mismos objetos, es posible construir una estación de medición
automática para facilitar el rendimiento de la digitalización de los
artículos. Es por eso que el software que controla el trabajo de un
escáner ATOS es compatible con una mesa giratoria y el robot
industrial (Fig. 6.19). La cabeza del escáner se instala en cualquier
robot disponible en el mercado y un total digitalización de los primeros
entre los temas se hace a mano, al girar el brazo del robot y la
recopilación de datos necesarios de todas las direcciones. Una interfaz
amigable permite recordar todas las posiciones del robot utilizado para
la digitalización, y permite crear un programa que se podría ejecutar
cualquier número de veces sin intervención del operador. Se aporta
una perspectiva para el escáner ATOS para ser utilizado como una
herramienta de inspección en el proceso de producción.
208
Minos++
Rapid Prototyping
Fig. 4.19. El escaneo automático con un robot [16].
El software proporcionado con el dispositivo, además de
controlar el trabajo del escáner y la recogida de datos, también permite
su modificación. Es posible seleccionar y editar fragmentos de una
malla de triángulos, triángulos individuales, e incluso puntos, así como
agujeros de rellenado en el modelo basado en la curvatura de la
superficie. Una herramienta utilizada para la reducción del número de
triángulos en un modelo poligonal es también provechosa. Permite
limitar la cantidad de datos utilizados para describir la superficie de un
sólido sobre la base del análisis de su geometría. El resultado es la
disminución del número de triángulos en las partes del modelo, que se
caracterizan por una curvatura menor (Fig. 4.20).
Fig. 4.20. Fragmento de una superficie después de la reducción de los triángulos
209
Minos++
Rapid Prototyping
El sistema, además de la posibilidad de exportar el triángulo de
malla generada a otros programas que permitan su tratamiento
posterior, compatible con el método tradicional de creación de
superficies NURBS libre, ya que contiene herramientas para crear una
serie o secciones individuales transversales del modelo en cualquier
dirección . Las curvas generadas de tal manera se pueden guardar en
un archivo y sentar las bases para la creación de superficies NURBS
en los programas de CAD.
Una parte importante del software es el módulo de inspección de
la comparación de un modelo digitalizado con el perfecto modelo CAD.
La herramienta es ampliamente utilizado en los controles de calidad,
donde se facilita la recogida de información sobre las desviaciones
reales del producto y que indican las áreas, que son excesivamente
deformado. Como resultado, el usuario obtiene un mapa de las
desviaciones de color (Fig. 6.21), donde, además, puede colocar
etiquetas que informen sobre el valor de la desviación en un
determinado lugar. Permite la interpretación rápida y fácil de
información, que luego pueden exportarse a varios formatos (Word,
Excel y HTML) en forma de un informe.
Fig. 4.21. Mapa de la desviación [16].
210
Minos++
Rapid Prototyping
La ubicación mutua del modelo escaneado y el modelo CAD tiene una
influencia significativa en los datos obtenidos en el módulo de
inspección. El usuario puede aplicar mallas de triángulos de dos
formas: manual o automática. La primera consiste en la colocación de
elementos de referencia en forma de primitivas geométricas (planos,
superficies cilíndricas, líneas, puntos, etc.), y el próximo
establecimiento de las relaciones entre ellos. Da la posibilidad de
determinar la zona de medición adecuada y mayor control sobre la
orientación mutua de los modelos. Otro método es utilizar la opción de
mejor ajuste, que se le aplican automáticamente los objetos de manera
que la resultante de las desviaciones es lo más bajo posible.
ATOS II en combinación con un sistema de mediciones fotogramétricas
también ofrece la opción de adquirir información acerca de los colores
de una superficie y facilita su aplicación automática en el modelo digital
(Fig. 6.22). Para ello, se utilizan marcadores y una serie de imágenes
que se toman con la ayuda de un dispositivo TRITOP. En su base, se
calculan las coordenadas de los marcadores, en el que las mediciones
posteriores se superponen hizo con el escáner ATOS. El modelo
obtenido en forma de una malla de triángulos se importa en el sistema
de photogrammetery, donde se aplica la información sobre el color de
la superficie de forma automática sobre la base de información sobre la
ubicación de los marcadores de colores e imágenes realizadas con el
dispositivo TRITOP.
Fig. 4.22. Modelo con información automáticamente aplicada sobre la superficie de
color [16].
211
Minos++
Rapid Prototyping
Dentro del software, también hay un grabador de macros que le da la
posibilidad de guardar la configuración, la medición de la secuencia o el
método de selección de datos y la forma de su representación en un
informe, que es útil en el caso de las mediciones que se repiten a
menudo.
ATOS también puede trabajar en la tecnología inalámbrica, con un
equipo móvil, que permite una medición inalámbrica de objetos y
mejora significativamente la movilidad del sistema.
212
Minos++
Rapid Prototyping
5. Ingeniería Inversa del Software
5.1. Programas para Geometría Reconstrucción de una
nube de puntos
Un tipo de base de datos de salida de los dispositivos de digitalización
de la geometría es una nube de puntos. Es por eso que las
herramientas para la transformación de nubes de puntos en los
modelos, en forma de mallas de triángulos, y más tarde en los modelos
CAD de superficie, hacen un gran grupo de programas para ser
utilizados en la ingeniería inversa. Estos programas suelen hacer
soluciones completas para una representación inversa de las
superficies objeto físico y varios módulos se pueden distinguir en cada
uno de ellos. Por lo general hay tres módulos básicos responsables de
la realización de las distintas fases de la reconstrucción de objetos
físicos: las operaciones en una nube de puntos, la creación de una
malla de triángulos y su transformación en una superficie libre NURBS.
Un ejemplo de este tipo de software puede ser Geomagic Studio
(estudio de la geometría), que contiene un conjunto de herramientas
para el procesamiento de datos a partir de la digitalización en la forma
de tres módulos integrados: Captura, envolver y Forma.
Geomagic Captura, (captura de la geometría) facilita el procesamiento
de ordenadas y desordenadas datos que provienen de la digitalización,
lo que permite un trabajo simultáneo de varios o de nube de puntos. El
programa, además de apoyar universal formatos de intercambio de
datos, permite la carga de nubes de puntos directamente en los
formatos de muchos digitalizadores 3D. La combinación de nubes de
puntos se produce tanto en el modo automático y en el manual una,
mediante la indicación de uno o varios puntos correspondientes, los
cuales, en una etapa posterior, permite que el programa para
adaptarse a la adaptación y conectarlos (Fig. 7,1). También es
admisible crear grupos de objetos, lo que da la posibilidad de que su
registro jerárquico [15]..
213
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Rapid Prototyping
Fig. 5.1. Punto de nubes de registro (fusión) en Geomagic Studio
El software también permite la edición de una nube de puntos, que
consiste en la disminución de los errores procedentes de escáneres,
llenando huecos y la supresión de dobles (superposición) de datos. Por
otra parte, es posible reducir el número de puntos en una nube que
consiste en un uniforme aleatorio o muestreo basado en la curvatura.
Geomagic Wrap permite convertir una nube de puntos en una malla de
triángulos, que se editó con el fin de crear un modelo digital del
elemento que se digitalizadas. El modelo puede ser utilizado en Rapid
Prototyping, cálculos numéricos, las comparaciones y visualizaciones.
El proceso de transformación de una nube de puntos es totalmente
automático, sino que permite al usuario controlar los parámetros de
ajuste de la triangulación y el resultado de sus propias necesidades. El
módulo también proporciona herramientas de edición, realizando las
siguientes tareas:
- Orificios de llenado y defectos en una malla de triángulos
teniendo en cuéntala curvatura de superficie,
- Los bordes de afilar,
- Encontrar intersección de triángulos,
214
Minos++
Rapid Prototyping
- Diezmado el número de triángulos hasta un valor
determinado o la tolerancia,
- Las superficies de alisado y bordes de un modelo,
- Características de detección y extracción (planos, cilindros,
etc.),
- Recorte de un modelo con un plano o una curva,
- Usando operaciones booleanas en los modelos completo,
- Grabado en relieve o un texto personalizado en una
superficie,
- Superficie (Shell), el desplazamiento.
Un modelo se puede guardar en muchos formatos, tales como: el
Instituto (tipo 106), STL, OBJ, PLY, 3DS y VRML.
Geomagic Shape transforma mallas de triángulos en superficies
NURBS libre para ser utilizado en aplicaciones CAD / CAM. La
operación se produce automáticamente cuando el usuario no requiere
un control avanzado sobre sus parámetros. En el caso contrario, es
posible extender manualmente una superficie NURBS en un modelo
mediante la realización de una detección de bordes del modelo,
dividiendo el modelo en las áreas y su edición con el fin de obtener
toda la rejilla rectangular de lo posible, la creación de la red y, por
último , ajuste de la superficie NURBS. El usuario puede guardar la red
creada como un modelo y aplicarlo cuando se trabaja con objetos
similares.
Creado superficies se pueden guardar en formatos tales como: el
Instituto (tipo 128), el STEP (203 y 214), Parasolid. x_t y. x_b, así como
VDA, PRT y SAT.
Por otra parte, Geomagic Studio ofrece la posibilidad de controlar el
nivel de precisión de lo creado y el modelo poligonal NURBS en
relación con los datos de entrada, y contiene herramientas que facilitan
el trabajo con muchos objetos idénticos. Guardado macros se pueden
ejecutar muchas veces, repitiendo los pasos registrados para cada
conjunto posterior de los datos de entrada sin intervención adicional del
usuario de.
215
Minos++
Rapid Prototyping
5.2. Programas de Inspección
El siguiente grupo de programas de ingeniería inversa es las
herramientas utilizadas para la comparación de modelos CAD con los
datos de digitalizadores. Dos tipos de dicho software se pueden
discernir. El primero de ellos permite una inspección fuera de línea,
donde se importan tanto un modelo CAD y nubes de puntos para el
programa. A continuación, el software compara y muestra la desviación
entre las dimensiones nominales y reales. El otro tipo permite la
colaboración directa con los dispositivos de digitalización y de
inspección en tiempo real. Gracias a esto, es posible evaluar de
inmediato la exactitud dimensional en cada punto medido.
También hay programas que combinan las funciones, trabajando
tanto en tiempo real y fuera de línea. Un ejemplo de tal programa es
PowerINSPECT. Contiene las siguientes funciones:

guía de medición, utilizados para el control de formas
predefinidas, durante el cual el software le guía de forma
dinámica la punta de contacto hasta el punto de medición
correcto.

curvas NURBS que permite la creación de representaciones
inversa mediante la generación de secciones transversales y
curvas 3D y su posterior exportación a formato IGES.

Base de la determinación del sistema sobre la base de un plano,
línea y punto, y en caso de que sea imposible establecer la base
- el mejor ajuste posible de los objetos (mejor ajuste).

encontrar la geometría, que permite al usuario para alimentar a
los valores de la medida nominal de un archivo CAD (mediante
la selección de una forma en una imagen) para medir los
elementos, lo cual elimina la necesidad de ellos de entrada de
forma manual.

forma y la tolerancia de localización (perpendicularidad, planitud,
paralelismo, concentricidad) - iniciado con el uso de un creador,
que conduce al usuario paso a paso.

Opciones de visualización con la posibilidad de utilizar "confetti"
(Fig. 7,2) facilitar la observación de un punto medido y su
identificación en el árbol de puntos medidos. También es posible
crear etiquetas para cada punto de medición y para cada medida
forma geométrica.
216
Minos++
Rapid Prototyping
Fig. 5.2. CAD vista del modelo de "papel picado" que muestra el resultado de la
medición

importación de cualquier número de archivos CAD a partir de los
siguientes formatos: VDA, IGES, CATIA, CADDS, SET,
UNISURF, VDAFS, PARASOLIDS, Pro Engineer, STEP,
Unigraphics, SolidWorks y STL. El tamaño del archivo CAD
importados sólo está limitada por la capacidad de la memoria del
ordenador. Además, es posible cambiar los colores de los
objetos ', colocando los modelos individuales en diferentes
capas, sus puntos de vista espejo, etc.

opciones de automatización que permite la sustitución de la
repetición de tareas con macros y scripts.
PowerINSPECT permite la creación automática de informes de los
datos de exportación a Microsoft Excel. También es posible
personalizar a fondo los informes generados tanto en Excel y
PowerINSPECT.
PowerINSPECT se puede utilizar con la mayoría de los escáneres
disponibles y coordinar las máquinas de medición, la medición de las
armas, así como equipo de medición de máquinas de control numérico.
217
Minos++
Rapid Prototyping
5.3. Los programas de modelado, Superficiales
Si bien la creación de representación inversa, sucede con
frecuencia que la digitalización completa de la superficie del
objeto no se realiza, sólo sus perfiles seleccionados se adquieren
(secciones con más frecuencia de cruz). En su base, es posible
crear un modelo cuya funcionalidad rebasa con creces el ámbito
de la ingeniería inversa, el uso de programas de modelado de
superficies. Este tipo de software está más extendido y, a menudo
constituye un módulo del programa CAD.
Rhino 3D es un programa avanzado para el modelado de
superficies. Se activa la construcción de objetos con formas
personalizadas y dimensiones usando las curvas NURBS y (racionales
no uniformes, B-Spline) las superficies. El programa proporciona
herramientas para la creación de ambas curvas en 3D, la edición
(modificación de los puntos de control, suavizado, elevar el grado,
aplanar, añadiendo nodos, la eliminación de nodos), así como para la
generación de las curvas de las superficies libres (intersección,
contorno de la sección, proyección, dibujo, etc.) modelado de superficie
libre es posible en muchos sentidos, con la función de la construcción
de superficies sobre la base de las redes de curva o conjuntos de
curvas independientes, que es especialmente útil para las
representaciones inversas.
Rhino 3D también integra la superficie y de modelado de sólidos
(superficies unidos por sus bordes) y se ha incorporado en las
bibliotecas de las primitivas de sólidos (cubo, esfera, cilindro, cono,
elipsoide, toro). Se garantiza su libre combinación con las superficies y
se divide en sub-superficies, modificar y reconstruir en sólidos.
218
Minos++
Rapid Prototyping
Interfaz de usuario (Fig. 7.3) permite una configuración
personalizada del espacio de trabajo mediante el uso de un número
ilimitado de ventanas para ser visto, la posibilidad de configurar el
botón central del ratón o la barra de herramientas emergente con los
comandos más utilizados.
Fig. 5.3. Interfaz gráfica en Rhino 3D
Rhinoceros contiene todas las opciones útiles para la
transformación y edición de modelos creados (incluyendo la
modificación de la forma de la superficie usando los puntos de control,
flexión o deformación de modelos, etc.), y gracias a las operaciones
lógicas y el módulo de análisis de los modelos creados con el análisis
de los ángulos de inclinación de la superficie y la curvatura, puede ser
utilizado con éxito para las formas de modelado.
El software también coopera con los dispositivos de
digitalización 3D (FARO, MicroScribe, Cimcore) y permite su uso
directo para la modelización dinámica de los objetos basándose en los
datos registrados.
El programa soporta 2D y 3D más populares formatos gráficos:
3DS, LWO, IGES, DXF, STEP, STL, VRML, y casi todos los formatos
2D. Una opción de exportación para el proyecto de complejo permite el
intercambio de datos entre los diversos sistemas CAD.
219
Minos++
Rapid Prototyping
5.4. Programas para la TC y la RM de procesamiento de
datos
Este grupo de programas se utiliza para transformar los datos de
escáneres médicos o técnicos, utilizando la interacción penetrante, en
los sistemas CAD formatos de archivo. Estas utilidades permiten la
visualización y la segmentación de imágenes tanto de la tomografía
computarizada y la resonancia magnética o la ecografía 3D. Las
herramientas también pueden utilizarse para el diagnóstico y la
planificación de intervenciones quirúrgicas.
Un ejemplo de dicho software es MIMICS (Interactive
Materialise's Medical Image Control System). Es un programa capaz de
procesar cualquier número de imágenes en dos dimensiones que
constituyen siguientes secciones transversales de un objeto que se
examina. La única limitación puede ser la configuración del hardware,
en la que la tarea se lleva a cabo [20].
La esencia de ese tipo de programas es la posibilidad de
segmentación, que es la división de una imagen en regiones, que
tienen una característica común (por ejemplo, brillo de la imagen). Con
el fin de distinguir las áreas de la estructura anatómica que son de
interés para el usuario, imita máscaras de segmentación. El programa
permite a las imágenes de transformación basadas en máscaras de
dieciséis colores, cuya creación y modificación son posibles gracias a
las siguientes funciones:

umbral - permite seleccionar un área mediante el
establecimiento de los valores en escala de grises umbral. Los
píxeles cuyos valores se ajustan dentro de los límites
seleccionados.

el crecimiento de la región - permite crear objetos separados de
las estructuras previamente seleccionado. Durante esa
operación, un solo punto de la zona seleccionada se indica,
como resultado de una máscara que se crea una nueva que
contiene todos los otros puntos relacionados con ese punto. La
operación de la Región de crecimiento puede ser usado tanto en
una única imagen plana y en toda la gama de datos.

región dinámica en crecimiento - permite la ejecución de la
segmentación y la división del objeto basándose en una
desviación de la distancia dada en escala de grises y máximo
entre los píxeles. La creación de una nueva máscara consiste en
seleccionar un único punto de hacer una referencia, y
comparando sus niveles de gris con el nivel de puntos vecinos.
220
Minos++
Rapid Prototyping
Los píxeles que cumplan una determinada condición se añadirá
a la nueva máscara.

Las operaciones de morfología - modifica la forma de la máscara
añadiendo o eliminando píxeles en los bordes de la máscara (se
erosionan, se dilatan) y la apertura y el cierre de pequeños
espacios (abrir, cerrar).

Las operaciones booleanas - permite al usuario realizar varios
tipos de combinaciones (resta, unión e intersección) en dos
máscaras.

Editar - permite la edición manual de un área seleccionada
mediante la adición y la eliminación de píxeles o la restauración
de parte de una imagen en escala de grises con un valor
preestablecido. La función de edición se utiliza principalmente
para la eliminación de los artefactos o la separación de las
estructuras. Todas las operaciones de edición de este manual se
realizan en la máscara activa.

llenar la cavidad - permite completar las lagunas internas en una
sola capa o en un determinado rango de una máscara
seleccionada y transferir el resultado a una nueva máscara.

calcular 3D - crea un objeto tridimensional.
Fig. 5.4. Interfaz gráfica en Imita
221
Minos++
Rapid Prototyping
El interfaz gráfica de las pantallas, programa cargado de datos
en tres puntos de vista (fig. 7,4): capas axial (grabado por un
dispositivo), coronal y sagital (secciones creadas por el software). Los
datos se pueden mostrar de varias maneras, proporcionando
información acerca de los objetos. Imita también facilita la visualización
de los objetos anteriormente separados como modelos en tres
dimensiones (vista 3D). Las estructuras seleccionado por el usuario se
presentan en forma de modelos 3D de color, que puede girar y escalar.
También es posible medir los objetos de interés, tanto en 2D y 3D
(mediciones).
222
Minos++
Rapid Prototyping
6. Bibliografía
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2006
224
Mecatrónica
Módulo 9: Prototipado Rápido
Ejercicios
(Concepto)
prof. dr. hab. inz. Edward Chlebus
dr inż. Bogdan Dybała,
dr inż. Tomasz Boratyński
dr inż. Jacek Czajka
dr inż. Tomasz Będza
dr inż. Mariusz Frankiewicz
mgr inż. Tomasz Kurzynowski
Universidad Politécnica de Wroclaw,
Polonia
Proyecto ampliado de transferencia del concepto europeo para la
calificación agregada de la Mecatrónica las fuerzas especializadas en la
producción industrial globalizada
Proyecto EU Nr. 2005-146319 „MINOS“, Plazo: 2005 hasta 2007
Proyecto EU Nr. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS**“,
Plazo: 2008 hasta 2010
El presente proyecto ha sido financiado con el apoyo
de la Comisión Europea. Esta publicación
(comunicación) es responsabilidad exclusiva de su
autor. La Comisión no es responsable del uso que
pueda hacerse da la información aquí difundida.
www.minos-mechatronic.eu
1. ¿Qué es CAD? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 2. ¿Qué es el modelado geométrico? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 3. ¿Cómo acelerar el diseño? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 4. ¿Cuáles son las principales características de los sistemas de CAD? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 5. ¿Cuáles son las ventajas derivadas de la utilización de los sistemas de CAD? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 6. ¿Cuáles son las etapas del proceso de diseño en el sistema CAD? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 7. Indique los tipos de modelos en CAD. ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 8. ¿Qué es la STL? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 9. ¿Cómo se construye un modelo STL (un dibujo será de utilidad)? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 10. ¿Decir qué hace el Estado vértice a vértice? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 11. ¿Qué parámetros describen un triángulo? ____________________________________________________________
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12. ¿Cómo puede la orientación de un triángulo ser determinada de la STL? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 13. ¿Cuáles son los errores más comunes y los defectos en el formato STL? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 14. ¿Cuáles son las actividades de pre‐proceso en Rapid Prototyping? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 15. Describa al menos 4 operaciones que son posibles en el pre‐proceso de las actividades en Rapid Prototyping. __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 16. ¿Cuál es la estructura de apoyo y para que se usa? ____________________________________________________________
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17. ¿Qué es el Prototipado Rápido? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 18. ¿Qué es lo que diferencia a las tecnologías de prototipado rápido de los convencionales? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 19. ¿Cuáles son las principales aplicaciones de los modelos fabricados con tecnologías de Prototipado Rápido? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 20. ¿Cómo son los prototipos utilizados en el diseño convencional? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 21. ¿Cómo son los prototipos utilizados en el concepto de ingeniería concurrente? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 22. ¿Cómo se usan los prototipos en Ingeniería Rápida? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 23. ¿Cómo son los métodos de creación de prototipos divididos? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 24. ¿Qué hay que tener en cuenta para la toma de decisiones sobre la aplicación de un modelo de prototipo? ____________________________________________________________
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25. Clasificar las tecnologías de RP en lo que respecta a los procesos aplicados y los materiales. ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 26. ¿Qué es el Rapid Tooling? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 27. ¿Qué materiales se pueden se utilizan en tecnologías de Prototipado Rápido? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 28. ¿Cuáles son las ventajas de tecnologías de Prototipado Rápido? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 29. ¿Cuáles son las desventajas de las tecnologías de Prototipado Rápido? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 30. ¿Cómo puede ser caracterizado la estereolitografía? ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 31. ¿Cómo podemos caracterizar el sinterizado selectivo por láser (SLS)? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 32. ¿Cómo se puede caracterizar la fusión selectiva por láser de fusión (SLM)? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 33. Nombre por lo menos tres tecnologías que utilizan polvos metálicos como materia prima. __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 34. ¿Qué es lo que diferencia el haz de electrones de la tecnología de fusión de otras tecnologías utilizando polvos de metal? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 35. ¿Cómo se caracteriza el laminado de objetos de fabricación (LOM)? ____________________________________________________________
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____________________________________________________________ 36. ¿Cómo se caracteriza un modelo de capas de un material fundido (FDM – Fused Deposition Modeling)? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 37. Cómo se caracteriza la impresión dimensional (3DP)? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 38. ¿Cómo debe ser entendido La Ingeniería Inversa? ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 39. Da 2 ejemplos de aplicación de ingeniería inversa en la industria. ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 40. ¿Cómo ayuda a la ingeniería inversa con el desarrollo de un producto diseñado por un estilista? ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 41. ¿Es posible para hacer un producto nuevo seguir la geometría de un objeto existente? Explique. ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 42. ¿Cómo puede una evaluación de un producto de precisión geométrica hacerse con métodos de ingeniería inversa? ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 43. ¿Cuáles son los dos métodos principales de clasificación de los métodos de digitalización? ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 44. ¿Cuándo es razonable usar un método destructivo de la digitalización? ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 45. ¿Qué métodos de ingeniería inversa permiten reconocer la estructura interna de un objeto? ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 46. Caracterizar el proceso destructivo de exploración. ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ 47. ¿Qué es el escaneado por contacto? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 48. ¿Cuáles son las desventajas del escaneado por contacto? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 49. ¿Qué método de digitalización es el más rápido? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 50. ¿Qué es un resultado típico de la digitalización con los métodos de ingeniería inversa? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 51. Nombra métodos ópticos basados en punto. __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 52. ¿Cómo consigue un modelo de superficie en forma de una malla triangular? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 53. Caracterizar las capacidades de medición de los escáneres de contacto. __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 54. ¿Cuáles son las ventajas de la medición de los brazos sobre los dispositivos de digitalización? ¿Cuándo se justifica utilizar las armas? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 55. ¿Qué aspectos deben tenerse en cuenta en la planificación de la digitalización? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 56. ¿Cuándo es suficiente una malla triangular, como resultado de la reconstrucción? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ 57. ¿Qué puede ser un efecto de la reconstrucción de un proceso típico de Ingeniería Inversa? __________________________________________________________________
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__________________________________________________________________ Mecatrónica
Módulo 9: Prototipado Rápido
Solución
(Concepto)
prof. dr. hab. inz. Edward Chlebus
dr inż. Bogdan Dybała,
dr inż. Tomasz Boratyński
dr inż. Jacek Czajka
dr inż. Tomasz Będza
dr inż. Mariusz Frankiewicz
mgr inż. Tomasz Kurzynowski
Universidad Politécnica de Wroclaw,
Polonia
Proyecto ampliado de transferencia del concepto europeo para la
calificación agregada de la Mecatrónica las fuerzas especializadas en la
producción industrial globalizada
Proyecto EU Nr. 2005-146319 „MINOS“, Plazo: 2005 hasta 2007
Proyecto EU Nr. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS**“,
Plazo: 2008 hasta 2010
El presente proyecto ha sido financiado con el apoyo
de la Comisión Europea. Esta publicación
(comunicación) es responsabilidad exclusiva de su
autor. La Comisión no es responsable del uso que
pueda hacerse da la información aquí difundida.
www.minos-mechatronic.eu
1. ¿Qué es CAD? CAD significa Diseño Asistido por Ordenador. Este tipo de software permite el diseño de un elemento o mecanismo detallado inventado por un ingeniero. Construcciones CAD apoya los sistemas y procesos de diseño, que se utilizan para dibujo y modelado geométrico. 2. ¿Qué es el modelado geométrico? El modelado geométrico es una técnica utilizada para describir las formas de un objeto. Los sistemas CAD permiten mejorar el proceso de diseño, así como acortar el tiempo de desarrollo de productos. 3. ¿Cómo acelerar el diseño? En los sistemas CAD en las bibliotecas de objetos listos (tornillos, rodamientos, etc.) que pueden ser utilizados en obras de diseño. Un constructor no tiene que utilizar varios tipos de catálogos, para la búsqueda de cualquier elemento. Se puede encontrar en el sistema base o adicionalmente descargar su modelo 3D para su diseño. 4. ¿Cuáles son las principales características de los sistemas de CAD? • Las principales características de los sistemas CAD son: • modelado de objetos geométricos • Creación y edición de documentación de la construcción • El ahorro y el almacenamiento de documentación en formato electrónico ‐ tanto como archivos o bases de datos • intercambio de datos con otros sistemas • la creación de proyectos en tres dimensiones de los elementos construidos • la creación de planos de montaje de varias partes separadas • trabajando en un proyecto único por muchas personas • Actualización automática de todos los planos de montaje después de cambiar a uno de ellos • estimación de costos automática, la cooperación con el almacén, etc. 5. ¿Cuáles son las ventajas derivadas de la utilización de los sistemas de CAD?  Las ventajas de utilizar sistemas de CAD:   posibilidad de determinar la solución óptima de diseño  mejora de la calidad de la solución obtenida (modelos matemáticos precisos)  aliviar al diseñador de perder el tiempo en aburridas rutinas (redacción, los cálculos)  aumento de las posibilidades de utilizar las soluciones existentes de diseño, gracias a bases de datos informáticas de las normas vigentes y catálogos  posibilidad de simular el comportamiento del objeto diseñado en diversas condiciones, tan pronto como en la etapa de diseño 6. ¿Cuáles son las etapas del proceso de diseño en el sistema CAD? Un proceso de CAD consta de 6 etapas:  Es necesario el reconocimiento  Definición del problema  síntesis  Análisis y optimización  evaluación  presentación 7. Indique los tipos de modelos en CAD.  Se utilizan dos tipos de modelos geométricos:  superficie / plano ‐ con contornos  espacial ‐ con ayuda de elementos de tres dimensiones 8. ¿Qué es la STL? STL ‐ Triangulación estándar de lenguajes ‐ es un formato básico de intercambio de datos en procesos de prototipado rápido. La tarea principal del formato es la transferencia de modelos CAD en 3D para dispositivos rápida de prototipos. En la actualidad, la mayoría de CAD / CAM programas tienen la capacidad de guardar el modelo en formato STL, lo que podría ser leído por casi todos los sistemas de prototipado rápido. 9. ¿Cómo se construye un modelo STL (un dibujo será de utilidad)? STL consiste en una lista de las superficies triangulares, también llamado triángulo de la red, que se define como un conjunto de vértices, aristas y triángulos conectados entre sí de tal manera que cada arista y vértice es compartido por al menos dos triángulos adyacentes (el vértices regla‐
vértice). En otras palabras, la red presenta un triángulo de aproximación de las superficies de un modelo 3D guardados en el formato STL. La representación, sin embargo, omite elementos tales como puntos, líneas, curvas, capas y colores. 10. ¿Decir qué hace el Estado vértice a vértice? Versión 1 Cada arista y cada vértice del triángulo son comunes al menos a dos triángulos adyacentes. Versión 2 Cada uno comparte dos vértices del triángulo con triángulos adyacentes y ningún vértice de un triángulo puede acostarse sobre un lado de otro triángulo. Para el "vértice a vértice" regla que se cumple, en el triángulo 1 debe estar dividido en dos triángulos como se muestra en la figura "b" o triángulos 2 y 3 deberían fusionarse, como se muestra en la figura "c". 11. ¿Qué parámetros describen un triángulo? Un triángulo es descrito por un conjunto de X, Y, Z coordenadas para cada vértice y por el vector normal, dirigido desde una superficie determinada hacia el exterior del modelo. 12. ¿Cómo puede la orientación de un triángulo ser determinada de la STL? 1. Basándose en un vector normal, dirigida exterior. 2. Al observar el modelo desde su exterior, el orden de los vértices es hacia la izquierda. En la figura anterior, se presentan dos superficies triangulares. La superficie de la izquierda se ve desde el interior, lo que se indica por el acuerdo de las agujas del reloj de los vértices del triángulo y la dirección del vector normal. La situación opuesta ocurre en el caso del triángulo rectángulo, visto desde el exterior del modelo. 13. ¿Cuáles son los errores más comunes y los defectos en el formato STL?  Incompatibilidad con la Regla vértice a vértice 



Variabilidad (fuga) Superficies "degeneradas. Errores en los Modelos Redundancia 14. ¿Cuáles son las actividades de pre‐proceso en Rapid Prototyping? Un modelo CAD exportados al formato STL debe estar preparado para el proceso de construcción en uno de los dispositivos de creación de prototipos rápidos. Las actividades de pre‐proceso se pueden realizar en uno de los programas dedicados a este uso, que permiten el procesamiento de archivos STL. 15. Describa al menos 4 operaciones que son posibles en el pre‐proceso de las actividades en Rapid Prototyping.  Visualización, las mediciones, la manipulación del modelo  Fijación de archivos STL, recorte de las superficies, la detección de doble triángulo  Preparación de las intersecciones de los archivos de STL, agujeros (perforación), tirando de la superficie  Operaciones booleanas, la reducción de los triángulos, suavizado, añadir títulos o signos (caracteres)  Detección de la colisión  Coloración archivos STL  La división de modelos en capas  Generación de estructuras de soporte 16. ¿Cuál es la estructura de apoyo y para que se usa? En la opción de estructura de apoyo se pueden encontrar dispositivos que se basan en los materiales en polvo (metales, cerámica, yeso, etc.) Apoyarse en estas tecnologías es necesario para garantizar la estabilidad mientras se quita los elementos producidos, así como para estabilizar las capas iniciales, de modo que, si bien al poner otra capa de polvo de la capa previamente construida y refuerzos de proyectar los elementos del modelo no sería dañado. 17. ¿Qué es el Prototipado Rápido? El prototipado rápido es un método para la rápida, fabricación capa por capa de los modelos físicos directamente de modelos CAD. 18. ¿Qué es lo que diferencia a las tecnologías de prototipado rápido de los convencionales? Todos los métodos son similares entre sí y que se basan en un aumento (sin residuos) del modelo de producción. Por lo tanto, son completamente diferentes de los métodos clásicos de producción modelo físico (debido a torneado, fresado, etc.), donde la conformación de los objetos se lleva a cabo a través de la eliminación mecánica de material (mecanizado de residuos). La creación de modelos utilizando técnicas de RP, donde cada capa subsiguiente es un reflejo exacto de la sección del modelo en un plano determinado, se basa en una adición de material laminado. 19. ¿Cuáles son las principales aplicaciones de los modelos fabricados con tecnologías de Prototipado Rápido? Los prototipos de modelos sirven para llevar a cabo las primeras pruebas para la resistencia, la seguridad, montaje, transporte, etc. No sólo son útiles los manifestantes en el comercio, las negociaciones técnicas y de marketing, sino que también tienden a ser mucho más bienvenidos y fácilmente percibido por la gente que el dibujo estándar en 2D. Una mejor comprensión de un concepto lleva al ahorro de tanto tiempo y dinero. 20. ¿Cómo son los prototipos utilizados en el diseño convencional? En un diseño tradicional, es un prototipo construido en la última fase de desarrollo del producto, poco después de las soluciones se establecen, los materiales seleccionados y el análisis junto con la selección de una variante final terminado. Tal es por lo general una imagen del producto final que se somete a los exámenes funcionales que han de suministrar información acerca de las posibles correcciones técnicas y tecnológicas, así como cuál es el alcance de los parámetros de la explotación y la forma en que el producto debe utilizarse. 21. ¿Cómo son los prototipos utilizados en el concepto de ingeniería concurrente? El diseño y desarrollo de acuerdo con el concepto de ingeniería concurrente no implica ningún efecto especial en cuanto a la fase de creación del primer prototipo. Esto sólo ahorra tiempo en la fase de diseño de este método al ser dueño de un desarrollo simultáneo del producto realizado por un equipo interdisciplinario de diseñadores, que trabaja en un entorno integrado de los sistemas CAD / CAM. Un producto se desarrolla simultáneamente en los ámbitos de la construcción, tecnología, proceso de planificación de producción y suministro de materiales o artículos semi‐acabados. El trabajo de un equipo de diseñadores es basado en tareas y se realiza de conformidad con el calendario establecido de la realización del diseño. El equipo también se encarga de las consultas relativas a los cambios y correcciones en la documentación de diseño. El primer prototipo se crea de manera similar como en el caso del proceso tradicional ‐ después de seleccionar la solución final de la construcción. 22. ¿Cómo se usan los prototipos en Ingeniería Rápida? La Ingeniería Rápida le permite a un diseñador crear diferentes tipos de modelos físicos que tienen características prototípicas, de acuerdo a sus necesidades. Tal manera de diseñar permite la producción de prototipos en todas las fases de desarrollo de productos, partiendo de la idea y concepto, a través de las conversiones y hasta la solución final. Un modelo CAD geométrica es la condición necesaria para producir un prototipo. 23. ¿Cómo son los métodos de creación de prototipos divididos? En la actualidad, los métodos aplicados en la creación de un prototipo se pueden dividir en lo que respecta a la forma en que se creó un modelo de precisión de la realización, estado de agregación de materiales aplicados o finalmente, el uso futuro de un modelo. Los modelos pueden ser también divididos en lo que respecta a su aplicación, tales como:  Las personas aproximadamente que reflejan la forma del producto final y la verificación preliminar de la forma o dimensión  prototipos funcionales ‐ que consta de cerca de algunos parámetros o idénticos a los parámetros del producto final y permitiendo su presentación  producto terminado producidos utilizando métodos del PO como una serie de muestras que tiene todos los parámetros típicos del producto 24. ¿Qué hay que tener en cuenta para la toma de decisiones sobre la aplicación de un modelo de prototipo? Si bien la determinación de la aplicación de nuestro modelo, uno de los métodos disponibles debe ser seleccionada, así como considera debe ser la de materiales (plásticos, papel, metal, cerámica), dimensiones, precisión de la realización, construcción de modelos y costos de producción. 25. Clasificar las tecnologías de RP en lo que respecta a los procesos aplicados y los materiales. 26. ¿Qué es el Rapid Tooling? El Rapid Tooling es el medio de fabricación de herramientas rápidas. Además, las técnicas antes mencionadas son para servir al propósito de desarrollo de nuevos productos (asignando características de un producto acabado, tales como: la aplicación de materiales adecuados, color, textura, etc., a los modelos de ejemplares mediante métodos RP), y también son obligado a producir un tipo especial de herramientas para la producción de nuevos artículos en series cortas. 27. ¿Qué materiales se pueden se utilizan en tecnologías de Prototipado Rápido? Actualmente, con la ayuda de métodos de desarrollo rápido de prototipos los siguientes materiales pueden ser procesados: (foto) los polímeros, cera, plásticos, nylon, materiales cerámicos, materiales de madera, papel o incluso en polvo de metal. 28. ¿Cuáles son las ventajas de tecnologías de Prototipado Rápido?  rápida creación de modelos físicos  una parte del modelo está disponible incluso durante el desarrollo de una construcción 
son especialmente recomendables en las siguientes situaciones: o piezas de geometría compleja (en su mayoría del interior esquemas) o superficies con formas libres  bajo costo de ejercicio, en comparación con otros métodos (fresado, torneado, etc.), especialmente si hay un pequeño número de artículos  posibilidad de aplicar diferentes métodos en el rango de toda la cadena de procesos (Rapid Engineering) 29. ¿Cuáles son las desventajas de las tecnologías de Prototipado Rápido?  reducidas dimensiones de los objetos construidos  Selección de materiales limitados  Las piezas de cumplir con los requisitos mecánicos sólo en un ámbito limitado  una precisión limitada (alrededor de 0,1 mm), mientras que la calidad de la superficie está condicionada por la técnica de fabricación aplicados  con mucha frecuencia un mecanizado de acabado adicional es necesaria 30. ¿Cómo puede ser caracterizado la estereolitografía? La estereolitografía consiste en el endurecimiento de la resina de epoxy o acrílico con láser de baja potencia. Mientras que un modelo de producción, el rayo láser se mueve sobre la superficie de resina líquida fotografía de curado según el contorno de una capa de concreto. Foto‐polimerización – curada en otras palabras ‐ aparece en un lugar donde se irradia la resina por una luz ultravioleta. Cuando se crea, el plano de trabajo se reduce exactamente el valor de un nivel establecido. En ese mismo instante, la resina fluye hacia el modelo de baja y crea otra capa necesaria para la foto‐
polimerización. 31. ¿Cómo podemos caracterizar el sinterizado selectivo por láser (SLS)? La sinterización selectiva por láser ‐ SLS, consiste en solidificar las capas de un material en polvo en lugares específicos a través de una superficie de sinterización de los granos de polvo que se hace por medio de un rayo láser enfocado. En una cámara de trabajo, se coloca una fina capa de polvo (por lo general el espesor de 0.02‐0.2 mm), con la ayuda de un rodillo, en un cilindro por una plataforma de desplazamiento (eje Z). Entonces, un rayo láser de una potencia relativamente alta, controlada por un escáner en el plano XY, hace una sinterización selectiva de polvo de este tipo en un área determinada por la geometría de un determinado corte transversal de un modelo construido, bajo la condición de que la irradiación del haz de láser se regula de tal manera que la fusión de polvo tiene lugar sólo en un área. 32. ¿Cómo se puede caracterizar la fusión selectiva por láser de fusión (SLM)? La fusión selectiva por láser implica la selección (local) de fundición de metales (también de cerámica) en polvo por un rayo láser concentrado, capa por capa, hasta que todo el modelo se ha completado. Las capas del modelo se obtienen mediante la nivelación de una capa fina de polvo de metal y luego de fusión selectiva por láser. El polvo metálico se coloca en un recipiente de muebles con un recorte (hasta incluso la disposición de la capa de polvo), que se alimenta de la bandeja de polvo principal. Después de la fusión de la primera capa del modelo, una plataforma se baja por una distancia determinada (espesor de la capa), entonces la próxima capa de polvo de está puesto, se derrite la capa y la plataforma baja otra vez. 33. Nombre por lo menos tres tecnologías que utilizan polvos metálicos como materia prima.  fusión selectivo por láser ‐ SLM  El metal sinterizado láser directo ‐ DMLS  Manga de fusión electrónica ‐ EBM  sinterizado selectivo por láser – SLS 34. ¿Qué es lo que diferencia el haz de electrones de la tecnología de fusión de otras tecnologías utilizando polvos de metal? En la tecnología de la MBE un haz de electrones se utiliza para la fusión de polvo. En otras tecnologías (es decir, SLM) un láser es la fuente de energía. 35. ¿Cómo se caracteriza el laminado de objetos de fabricación (LOM)? LOM consiste en colocar un material, que se encuentra en forma de una lámina delgada, en una pila, pegado por medio de un rodillo calentado y cortar con un láser. Un material de entrada puede ser desarrollado desde un rodillo o puede ser en forma de hojas. Está cubierta (en la parte inferior) con pegamento. La primera capa de una lámina se coloca sobre una plataforma lisa. A continuación, una forma adecuada para una determinada sección de un producto es cortado en una cierta capa de papel de aluminio. Se hace por medio de un láser o, en algunas variaciones LOM ‐ también llamado SAHP en definitiva ‐ con la ayuda de un cortador de control numérico. Después de haber cortado una forma, como pila se mueve por el espesor de la capa, y otra capa se coloca en una de las ya apilados. Se presiona a la pila con la ayuda de un rodillo caliente, y en la fase posterior una forma de sección transversal, que esta vez es adecuado para la nueva capa de un producto potencial, se corta en la capa superficial. Este ciclo se repite hasta que todo el modelo se crea. El material restante, que está fuera de delinear la forma de un corte transversal, se incide. Esto facilita su retirada después de terminar la construcción de un modelo. Mientras que un modelo se crea, se constituye la estructura de soporte para las capas siguientes. 36. ¿Cómo se caracteriza un modelo de capas de un material fundido (FDM ‐ Fused Deposition Modeling)? FDM implica la colocación de las capas posteriores de una fibra termoplástica aprobada por cabezales térmicos. En el caso de que la construcción de un modelo requiere de apoyo, en cada capa, aparte de la silueta de un modelo adecuado, hay otro material facilitado para la construcción de dicho apoyo. Los materiales para la construcción del modelo y de apoyo se colocan en forma de fibras cruzadas sobre un carrete en la parte posterior de un dispositivo. Entonces, las fibras se desdobla y se pasa a la cabeza y, seguidamente, se calientan a la temperatura de alrededor de 1 ° C superior a la temperatura de fusión del material a fin de obtener un estado semi‐líquido y se colocan en una forma de capa, que se solidifica rápidamente y se combina con la capa anterior convirtiendo en una base para todas las capas posteriores. Las cabezas se mueven en el plano XY, mientras que el plano de espuma, en la que se encuentra un modelo, se mueve en la dirección del eje Z por un valor determinado después de cada capa se crea. 37. Cómo se caracteriza la impresión dimensional (3DP)? La impresión espacial 3‐dimensiones es, en principio, en base a la construcción de un producto añadiendo capas posteriores de la materia. Para implementar este método se utiliza una máquina, cuya construcción contiene una unidad de planos de impresión modificada similares a los utilizados en impresoras de inyección de tinta. Estos chorros (boquillas) están unidos a un carro móvil que se mueve en los ejes X e Y, y que están conectados a un contenedor en el que se almacena el líquido de trabajo. Por otra parte, la construcción contiene dos plataformas móviles colocadas en cámaras. Una cámara se utiliza para la construcción del modelo y en el otro el material de construcción para el modelo se almacena en forma de polvo. Un rollo móvil se utiliza para mover el material de construcción de la plataforma de la cámara de almacenamiento a la plataforma de la cámara de la construcción. La construcción del modelo consiste en la impresión del material de unión en la capa del material de construcción. En la fase inicial de construcción de un producto, la plataforma de la cámara de almacenamiento de material de construcción está poco avanzado, y la plataforma utilizada para la construcción del modelo es avanzado. En el curso de la construcción del producto de las posiciones de las plataformas va a cambiar. Si bien el desarrollo, el despliegue móvil proporciona material de construcción en polvo a la superficie de la plataforma de difusión que para un espesor suficiente, y la nivelación de su superficie. A continuación, la trama de impresión de chorros de una capa del ligante líquido sobre la capa de polvo dispuestos. El material de unión se dosifica exactamente en esos lugares, que corresponden a la forma de la sección transversal de una capa determinada del producto. Siempre se une a la carpeta de material de construcción y por lo tanto se obtiene la primera capa del producto. El polvo desconectado crea la estructura de soporte, que es una gran comodidad porque no hay necesidad de construir y construir soportes artificiales. A continuación, la plataforma de la cámara en que se asienta el producto se reduce por la distancia correspondiente al espesor de la capa siguiente y la plataforma en la cámara de almacenamiento de los materiales se eleva, lo que permite una dosificación otra "porción" de polvo. Los diferentes rodillos móviles y los niveles de polvo en la superficie creada antes por las capas. En la etapa siguiente, los chorros de impresión proporcionaran material obligatorio en los lugares adecuados. Como resultado de unir el polvo con la carpeta, se crea otra capa, y al mismo tiempo la carpeta hace que la fusión de la nueva capa de polvo de la envolvente con la capa ya creada. De manera similar, las siguientes fases de construcción de modelos se realizan hasta que la totalidad del producto se obtiene. 38. ¿Cómo debe ser entendido La Ingeniería Inversa? La Ingeniería Inversa (RE) es una tecnología de redescubrir las normas de construcción de un objeto ya existente. Se utiliza para identificar los supuestos, según la cual el objeto fue diseñado y realizado. En la industria manufacturera, por lo general incluye la reconstrucción de la geometría de un producto, principio de funcionamiento y a veces también los materiales que se utilizaron para crearlo. 39. Da 2 ejemplos de aplicación de ingeniería inversa en la industria.  introducción de correcciones a los prototipos o se han producido ya los elementos  la recuperación o generación de documentación de un producto determinado  fabricación de productos individualizados  Paquete de fabricación provistos por la forma con el producto  control de la calidad geométrica 40. ¿Cómo ayuda a la ingeniería inversa con el desarrollo de un producto diseñado por un estilista? El modelo de producto se crea en arcilla, yeso o madera. En el siguiente paso es el modelo digitalizado a un modelo de computadora que puede utilizarse en el desarrollo de productos y su introducción a la producción. 41. ¿Es posible para hacer un producto nuevo seguir la geometría de un objeto existente? Explique. Sí, con ingeniería inversa, podemos digitalizar un objeto físico, y sobre esa base de datos, desarrollar un nuevo producto que ha de proceder que dan forma. 42. ¿Cómo puede una evaluación de un producto de precisión geométrica hacerse con métodos de ingeniería inversa? La evaluación de la precisión geométrica de un producto con ingeniería inversa consiste en la digitalización de un producto fabricado y comparando los datos recibidos de esta manera con la modalidad del modelo del producto. 43. ¿Cuáles son los dos métodos principales de clasificación de los métodos de digitalización? Dependiendo del estado del objeto después de examinar el proceso de digitalización, los métodos de medición de la forma se clasifican en destructivos y no destructivos. Con respecto al tipo de interacción entre el dispositivo de medición y el objeto, los métodos se pueden dividir en contacto (mecánica) y sin contacto. 44. ¿Cuándo es razonable usar un método destructivo de la digitalización? Los métodos destructivos de exploración se utilizan cuando queremos llegar a saber sobre el interior de la estructura y es posible destruir el objeto medido. 45. ¿Qué métodos de ingeniería inversa permiten reconocer la estructura interna de un objeto? La medición de la estructura interna de un objeto es posible con: exploración y métodos destructivos que utilizan los rayos X (tomografía computarizada), las ondas electromagnéticas (resonancia magnética) y ultrasonido (ecografía). 46. Caracterizar el proceso destructivo de exploración. Los procesos destructivos de exploración se basan en un corte repetido de una fina capa de un objeto desde la parte superior y tomar fotografías de la superficie expuesta. Antes de proceder a la digitalización, un objeto está rodeado con una resina curable que lo protege contra daños durante el corte y se asegura un contraste adecuado de fotografías. El modelo digital del objeto se realiza con base en el set de fotografías de todas las secciones. 47. ¿Qué es el escaneado por contacto? Se basa en llevar una sonda de contacto a lo largo de la superficie de un objeto y el registro de coordenadas de los puntos posteriores, que están distantes entre sí por un intervalo predeterminado. De esta manera se crea una imagen digital de la superficie del objeto en forma de una nube de puntos. 48. ¿Cuáles son las desventajas del escaneado por contacto? Contacto de exploración tiene una desventaja fundamental ‐ la incapacidad de digitalización de objetos hechos de materiales blandos (es decir, de caucho). 49. ¿Qué método de digitalización es el más rápido? La solución más eficiente, por lo que al momento de la exploración se refiere, es una digitalización simultánea de toda la superficie disponible de un objeto, que es posible con los dispositivos que utilizan la luz estructural. 50. ¿Qué es un resultado típico de la digitalización con los métodos de ingeniería inversa? Una nube de puntos: 51. Nombra métodos ópticos basados en punto.  Método de Medición de Distancia  Radar láser  Punto de triangulación láser basado 52. ¿Cómo consigue un modelo de superficie en forma de una malla triangular? Es posible por polígonos de una nube de puntos: Caracterizar las capacidades de medición de los escáneres de contacto. Con los escáneres de contacto se pueden medir superficies de varias maneras, a partir de simples medidas geométricas (longitud, diámetro, ángulo, etc.) a través de barrido 2D en una superficie seleccionada, hasta se dio cuenta de digitalización en 3D de varias maneras (a lo largo del eje X, a lo largo del eje Y , en cualquier ángulo o radial). También es posible llevar a cabo la digitalización de un modo manual, llevando el lápiz óptico de la sonda de forma manual a través de la superficie del objeto. ¿Cuáles son las ventajas de la medición de los brazos sobre los dispositivos de digitalización? ¿Cuándo se justifica utilizar las armas? La principal ventaja de brazos de medición, además de un precio relativamente bajo en comparación con otros sistemas, es su movilidad. Pueden ser utilizados en todos los casos en que el transporte del objeto al laboratorio de medición sea imposible. ¿Qué aspectos deben tenerse en cuenta en la planificación de la digitalización? El primer paso se refiere a la digitalización en 3D de la planificación del proceso, cuya tarea es seleccionar el equipo de medición, el método de medida y la forma de salida de datos, elaborar las estrategias de medición, así como establecer los parámetros de digitalización. ¿Cuándo es suficiente una malla triangular, como resultado de la reconstrucción? 53.
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56.
La malla triangular es una forma de datos que permite la visualización de objetos, por ejemplo, en sistemas de realidad virtual, y para la fabricación de una réplica del objeto. 57. ¿Qué puede ser un efecto de la reconstrucción de un proceso típico de Ingeniería Inversa? Normalmente se trata de un modelo de superficie NURBS.