La impresión 3D permite la creación de un objeto físico a partir de la introducción de un modelo tridimensional. Esta construcción puede realizarse empleando diferentes técnicas, pero unas de las más extendidas es mediante Estereolitografía, empleadas en máquinas de prototipado rápido. Mediante esta tecnología, el objeto se construye por capas, depositando pequeñas gotas de un material aglutinante sobre finas capas de sustrato. La resolución que alcanzan las máquinas actuales es comparable a las impresoras de inyección de tinta, con un grosor de menos de 0.1mm por capa. Algunas impresoras, además de añadir el material aglutinante, pueden imprimir el modelo en color.
Las áreas de aplicación son inmensas; desde la generación de un prototipo de cualquier producto comerecial con fines de evaluación, pasando por diagnóstico médico, reconstrucción de elementos dañados o simplemente fabricación bajo demanda. Además, el empleo junto con las tecnologías de escaneado 3D que se han visto al inicio de la sesión, aumenta sus posibilidades de explotación.





En el video anterior se ve en funcionamiento una impresora 3D de un famoso fabricante. Este modelo emplea cabezales estándar de impresoras de inyección de tinta utilizando el correspondiente al color negro (previamente vaciado y limpiado) para la sustancia aglutinante. La construcción se va realizando en capas Video: 00:16. Cuando el modelo esta terminado (y ha transcurrido un determinado tiempo de secado), la impresora aspira todo el material sobrante, que volvera a utilizarse, y la pieza 3D es limpiada mediante aire comprimido Video: 00:35 - 00:55. La dureza del acabado final se decide en una etapa de infiltración Video: 01:02. Debido al nivel de detalle alcanzado, es necesaria la impresión de multitud de capas. El tiempo de impresión y secado de una pieza como la del video es de 8 horas apróximadamente.



RepRap versión 1 (Darwin).


El precio de estas impresoras, fabricadas por algunas marcas comerciales como ZCorp. puede rondar los 40.000 Euros. No obstante, existen proyectos de desarrollo de este tipo de impresoras empleando Hardware y Software libre, como RepRap (Replicating Rapid-prototyper), una impresora 3D libre diseñada con capacidad de autoreplicación. Es un proyecto realmente interesante del que pueden descargarse toda la especificación hardware y software desde la web del proyecto... Incluso generan desde la página web una lista de la compra con diferentes sumisitradores de componentes internacionales!. Por 400 Euros (y un poco de tiempo libre para montar los componentes) es posible construir tu propia impresora 3D.


Existen multitud de empresas que proporcionan servicios de impresión bajo demanda online, con precios asequibles, dependiendo del material de fabricación final y de las dimensiones del modelo (cantidad de sustrato y aglutinante empleados). Un modelo como el de la Figura 01 (izquierda) de 8cm de alto puede obtenerse por menos de 50 Euros.
La mayoría de las impresoras 3D soportan de forma nativa modelos en formato STL (que no cuenta con especificación de color), o en otros formatos comunes como OBJ, WRML o 3DS (que pueden contener información de materiales y texturas si la impresora lo soporta). El formato STL describe simplemente un conjunto de vértices, caras y vectores normales en formato ASCII o binario (más compacto).




Figura 01. Ejemplos de impresión 3D de modelos de Blender.


En la Figura 01 se puede ver el resultado de tres impresiones 3D; la figura de la izquierda y la central son de 10 cm de altura, y la figura de la derecha es el resultado de una joya en plata (2 cm de altura aprox), tras construir el molde con impresión 3D. Agradecimientos especiales a Cristina Roman Escutia de la Escuela de Arte Mateo Inurria (Córdoba) por enviarme una copia física del resultado :-). El modelo fue creado empleando superficies de subdivisión.
Impresión 3D desde Blender

La exportación a formato STL desde Blender es muy sencilla; basta con seleccionar File/Export/STL, e indicar el nombre del fichero. La operación de importación es analoga, en el menú File/Import/STL. Aunque blender genera un fichero STL que es valido según la especificación del formato del fichero, debemos tener en cuenta algunas condiciones que deben cumplirse para que la impresión física sea correcta.
A continuación estudiaremos una lista de parámetros que deberemos comprobar antes de mandar el fichero a imprimir:




Figura 02. Modelo con "huecos".


  • No hay huecos en el modelo. El modelo puede estar formado por varios objetos individuales, pero todos deben ser perfectamente sólidos. Esto implica que no se puede ver la cara interior de los triángulos. En la Figura 02, el modelo de la parte superior no es correcto porque puede "verse" el interior del objeto desde fuera. En caso de tener huecos el modelo, se pueden corregir en modo de edición de vértices, seleccionamos los vértices donde esta el hueco y crear una nueva cara poligonal pulsando la tecla F. Si es necesario, se pueden añadir nuevos vértices, en Modo de Edición, mediante Control .


Figura 03. Mesh Tools.


Figura 04. N. Incorrectas.


Figura 05. Draw Extra.


  • Los vectores normales apuntan hacia el exterior. Se puede comprobar visualmente hacia dónde apuntan los vectores normales de las caras del modelo activando el botón Draw Normals de la pestaña Mesh Tools More (en los botones de edición , ver Figura 03). El parámetro NSize indica el tamaño con el que se dibujaran los vectores normales. Dependiendo de la escala de nuestro modelo puede ser interesante variar el tamaño de este parámetro. En el objeto de la figura 04 hay algunos vectores normales que no apuntan hacia el exterior. Para arreglarlo, podemos dejar que Blender recalcule todos los vectores normales del objeto o invertir manualmente las normales incorrectas. Para recalcular todas las normales, seleccionamos en modo de edición todas las caras del objeto, y pulsamos Control N. Para invertir manualmente normales, seleccionamos las caras correspondientes y pulsamos W Flip Normals. Ambas operaciones pueden realizarse también desde el menú contextual Barra Espaciadora Edit/Normals




  • Figura 06. Vértices incorrectos en el modelo de la derecha.

  • El objeto es compacto. No hay partes dispersas del objeto. Para comprobar la integridad del objeto, podemos ayudarnos del uso de la Caja Límite. Esta caja cubre el objeto desde su coordenada mínima hasta la máxima en los tres ejes. Para activarla, en los botones de Objeto , en la pestaña Draw, activamos el botón Bounds (del grupo Draw Extra), como se muestra en la Figura 05. En el ejemplo de la Figura 06, el objeto de la izquierda esta construido correctamente, y el de la derecha no es consistente (tiene partes desplazadas del objeto principal).


Figura 07. Selección tamaño.



Finalmente, deberemos elegir la escala de nuestro modelo. Las impresoras 3D necesitan saber a qué equivale una unidad de nuestro dibujo. Debemos controlar el tamaño en unidades de dibujo de nuestro objeto para, posteriormente, indicar a la impresora 3D a qué espacio físico equivale cada unidad del espacio 3D. Como vimos en la primera practica de la sesión 1, con el objeto seleccionado (en modo objeto), y el puntero del ratón situado sobre una ventana 3D pulsamos la tecla N. Hecho esto se abrira una ventana (ver Figura 07) donde es posible escalar el objeto a las dimensiones deseadas (DimX, DimY, DimZ). Una operación habitual es reescalar el modelo proporcionalmente en los 3 ejes de coordenadas, que se realiza activando el botón azul Link Scale. Antes de mandar el objeto a imprimir hay que tener en cuenta la fragilidad de ciertas partes del modelo. Los detalles con un grosor menor de 1mm que sobresalgan del modelo es posible que sufran daños en el proceso de infiltración y secado. Si se va a encargar la impresión a una empresa externa, es recomendable consultar previamente.