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Al principio de cada pieza impresa en 3D hay un modelo digital creado con un software de modelado. Suele tratarse de software de diseño asistido por ordenador (CAD), de los que hay muchos en el mercado, pero también hay software adicional para optimizar o simular modelos 3D, preparar archivos antes de la impresión o gestionar los flujos de trabajo de producción relacionados con las impresoras 3D.
Es importante entender que son muchos los parámetros que se tienen en cuenta a la hora de diseñar un modelo 3D, y más aún si se quiere imprimir en 3D. Por lo tanto, es importante planificar de antemano las geometrías, las propiedades mecánicas, el peso, los costes, los medios de impresión, etc. Por ello, existen muchos programas informáticos gratuitos o profesionales dirigidos a sectores específicos que son más o menos fáciles de aprender.
En esta guía le daremos una visión general de los diferentes tipos de software que existen en torno a la fabricación aditiva.
Software de modelización
A la hora de modelar una pieza, el usuario tiene varias opciones: Modelado sólido, de superficie u orgánico. La elección final del software se hace, naturalmente, según la necesidad y la representación que se quiera dar al objeto impreso en 3D. Esto también puede hacerse en función de la tecnología de impresión o incluso del material deseado.
Software para modelar sólidos
Esto incluye software CAD (también diseño asistido por computadora), ideal para uso industrial, y software de modelado directo. La elección de su software depende principalmente de su nivel de conocimiento: si es un principiante, quédese con una solución accesible, ya que el modelado puede volverse complejo rápidamente. La elección también depende de las funciones que necesita, que generalmente están determinadas por su industria. Finalmente, se pregunta si desea o no un software basado en la nube para administrar mejor sus datos.
El modelado de sólidos a menudo utiliza diseño paramétrico que, como su nombre indica, permite definir un modelo 3D a través de parámetros fácilmente intercambiables: no modelamos dibujando sino programando.
Este tipo de solución permite al usuario cambiar las propiedades de una pieza, ya sea su longitud, su ángulo, sus coordenadas con respecto a un punto de referencia o su distancia. Todo comienza con un dibujo formado por curvas 2D cerradas; el usuario le agrega una serie de elementos para crear una forma 3D.
Esta técnica es la diseño generativo muy similares, lo que permite definir objetivos y restricciones de diseño y analizar el rendimiento de cada parámetro (material, peso, resistencia, costo, etc.). El software examina todas las permutaciones posibles de un diseño y genera rápidamente alternativas de diseño. Prueba y aprende qué funciona y qué no con cada iteración.
El diseño paramétrico es más rígido que el modelado directo y lo utilizan principalmente ingenieros mecánicos y diseñadores industriales. Algunos de los programas más populares que integran estas características incluyen Solidworks, Catia, CREO, Fusion 360 y FreeCAD como versión gratuita.
Cabe señalar que, según una encuesta de 3DHubs a 750 profesionales, Solidworks es el software CAD más utilizado, ya sea por ingenieros (50 %) o diseñadores (49 %). Le siguen las soluciones de AutoCAD, Fusion 360 y Rhino, pero están más dirigidas a los diseñadores.
Software para modelar superficies
Este tipo de diseño suele ser apreciado por usuarios que buscan estética. Como sugiere el nombre, este tipo de software define la superficie del objeto en lugar de su interior fijo. En la mayoría de los casos, este software se utiliza en campos artísticos, especialmente en el mercado de la animación y la composición 3D. Las soluciones más conocidas son Catia de Dassault Systèmes, Blender o Rhinoceros. Este último, por ejemplo, es una herramienta especialmente utilizada por diseñadores industriales y arquitectos.
Software de modelado orgánico
Permite la creación de superficies de forma libre con detalles muy complejos y generalmente se utiliza para diseñar personas o esculturas. Los dos programas más utilizados en el mercado son sin duda ZBrush de Pixologic y Mudbox de Autodesk. Son muy conocidos en la industria del cine o entre los diseñadores de joyas.
Una vez que se ha creado el modelo 3D con el software de modelado, el siguiente paso es asegurarse de que sea imprimible en 3D. Existen muchas soluciones para optimizar o incluso simular la impresión de la pieza, reduciendo así el riesgo de errores de impresión.
Software de simulación y optimización
Software de optimización topológica no puede pasarse por alto en el campo del software de modelado y simulación. Estas herramientas permiten definir la mejor distribución del material en un volumen dado, teniendo en cuenta las limitaciones. En otras palabras, quita el material de una pieza cuando no es necesario para su correcto funcionamiento. Por lo tanto, la optimización de la topología hace posible cumplir con las restricciones de carga y resistencia al tiempo que reduce significativamente el resultado final. Este software de optimización ofrece geometrías más complejas, ahorro de peso y por tanto más rendimiento en industrias como la automoción o la aeroespacial. Entre las soluciones existentes podemos nombrar solidThinking Inspire, Ansys o Crea Simulate.
Con el software de simulación, puede predecir digitalmente los resultados de un proceso de impresión 3D. Permiten al usuario ahorrar un tiempo valioso, ya que detectan posibles errores de impresión en pocos minutos y reducen así los costes derivados de las altas pérdidas de presión. El usuario puede simular una serie de parámetros: deformación, temperatura o posprocesamiento. Además, se puede determinar la necesidad de material de impresión y se pueden identificar áreas críticas donde puede ocurrir deformación.
Los parámetros a simular dependen de la tecnología de impresión utilizada. Por ejemplo, en la deposición por fusión, la atención se centrará en evaluar los riesgos de deformación; en estos casos, la simulación ayuda a decidir si es necesario rediseñar el componente o si se debe aumentar la adhesión a la placa.
Si se ha optado por la sinterización en polvo, puede ser necesario crear zonas más o menos calientes, lo que provocaría deformaciones en la pieza o una mala calidad de la superficie. Al simular estas zonas de calor, se pueden evitar estos errores.
Software para cortar y reparar su archivo STL
Software de corte
Es imprescindible si desea imprimir en 3D: el software de corte o rebanado corta el modelo 3D en capas delgadas que corresponden a los diferentes grosores de capa que crea la impresora.
La cortadora transmite todas las instrucciones que debe seguir; por lo general, están escritas en un lenguaje de programación llamado código G. Por ejemplo, la cortadora define la resolución, la velocidad de impresión o la altura de la capa. Por lo tanto, es una pieza central de software en el proceso de fabricación aditiva. Hay dos categorías de cortadoras para impresoras 3D FDM: software universal de código abierto como Cura (desarrollado por Ultimaker), Repetier o Slic3r, o software pago como Simplify3D, pero también software propietario como ReplicatorG en MakerBot, ZSuite en Zortrax o Voxelizer en ZMorph.
Software de reparación
Si bien el software de simulación puede detectar errores antes de imprimir, algunos pueden corregirlos: el software de reparación es una parte importante del proceso de impresión. Algunas segmentaciones pueden detectar los errores básicos en el archivo 3D, pero no necesariamente detectan todo.
Afortunadamente, existe un software para reparar archivos STL corruptos para garantizar un proceso de impresión 3D óptimo. Algunas herramientas están disponibles para descargar, otras están disponibles en línea, de código abierto o no. No importa el nivel que tengas, siempre encontrarás el calzado adecuado para ti. Entre los más conocidos se encuentran NetFabb o MakePrintable.
Herramientas para gestionar el proceso de impresión
Si necesita ejecutar varias impresiones 3D al mismo tiempo en diferentes ubicaciones o su empresa tiene un gran parque de máquinas, las soluciones de administración de impresoras 3D están disponibles para simplificar el flujo de trabajo. Esto generalmente incluye monitoreo remoto, administración multiusuario, llenado optimizado de contenedores de producción o control mejorado de la máquina para aumentar la facilidad de uso y automatizar los pasos de producción.
Algunos de los programas disponibles actualmente son Octoprint, Astroprint o PrintRun. 3D Printer OS, por ejemplo, conecta diferentes impresoras 3D en una red para coordinar todas sus impresiones y aumentar su productividad. Los fabricantes de software como Dassault Systèmes, Siemens y 3YOURMIND también se han establecido en el nicho de los fabricantes.
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Más programas
Como seguramente habrás visto, existen muchas herramientas diferentes cuando se trata de software 3D. Sin embargo, también queremos llamar su atención sobre otro tipo de soluciones:
- Software para proteger sus diseños: existen algunas soluciones en el mercado que protegen sus datos y permiten la repetibilidad y trazabilidad de la producción. Cuando un usuario modela una pieza, puede ser muy importante proteger algunos datos más o menos sensibles y asegurarse de que las operaciones digitales estén encriptadas. Algunos programas de software hoy en día ofrecen la posibilidad de asegurar la línea de producción desde CAD hasta producción. Este es el caso de Identity3D, por ejemplo.
- Aplicaciones de escaneo 3D: una opción de modelado es el escaneo 3D. El usuario puede crear su archivo 3D directamente a partir de un objeto que haya escaneado. Hoy en día hay muchos escáneres, pero a veces pueden ser complicados de usar o bastante inaccesibles. Las aplicaciones de escaneo 3D son una buena alternativa. Se pueden descargar a un teléfono inteligente y le permiten escanear directamente desde la cámara del teléfono.
