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Desarrollo de un módulo de impresión 3D de modelos digitales

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Javier Wenceslá Simón

on 3 July 2014

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Transcript of Desarrollo de un módulo de impresión 3D de modelos digitales

Proyecto Fin de Carrera:

Desarrollo de un módulo de impresión 3D de modelos digitales de elevaciones basado en sistema de bajo coste

Autor: Francisco Javier Venceslá Simón

Tutores: Prof. D. Francisco Javier Ariza López
Prof. D. Manuel Antonio Ureña Cámara

Ingeniería en Geodesia y Cartografía
Introducción
Objetivos
Tecnologías de impresión 3D
Requisitos para un sistema de impresión 3D de MDE
Desarrollo del sistema de impresión 3D de MDE
Pruebas y resultados
Conclusiones
SIG
Impresión 3D
Desarrollo de una aplicación, que permita la impresión 3D de MDE desde un software SIG libre empleando impresoras de bajo coste.

Tecnologías de impresión 3D
Capacidades de impresión 3D
Software SIG libre
Formatos de impresión 3D
Pruebas

Técnicas aditivas
Fotolitografía
Polimerización de una resina líquida fotosensible bajo la acción de una luz UV.
Laminado (LOM)
Fusión Láser (SLS)
Extrusión (FDM)
Impresión por chorro de tinta (3DP)
Estereolitografía SLA
Fotoenmascarado SGC
Tabla comparativa
Sistemas de Prototipado Rápido

Requisitos generales de impresión 3D
Resolución de impresión
Grosor de capa: 0.1 mm
ppp: 0.05-0.1 mm

Tolerancia de impresión 0.1-0.2 mm

Dimensiones de impresión

Aspecto visual o acabado

Material
ABS
PLA

Sistemas libres y de código abierto

Tecnología de impresión 3D escogida
Modelado por deposición fundida
Simplicidad respecto otras tecnologías
Buena precisión dimensional.
Acepta materiales termoplásticos (ABS).
Bajo coste.
Análisis de dispositivos FDM
Solidoodle 2 pro
Dimensiones área de impresión: 15 x 15 x 15 cm
Uso de filamento de plástico (ABS/PLA) de 1.75mm de diámetro
Resolución de capas: 0.4mm, 0.3mm, 0.2mm y 0.1mm
Estructura robusta y duradera de metal
Software de código libre
Extrusor con con boquilla de 0,4 mm de diámetro
Software de impresión 3D
1. Exportar la geometría del modelo a un fichero .stl

2. Generar rutas de movimiento y comandos de extrusión en formato G-code por medio de un programa de laminado (p.ej: skeinforge,
slic3r
, Cura, repsnapper).

3. Usar un programa host para comunicar el G-code a la impresora (p.ej: printrun, repsnapper, replicatorG,
Repetier-Host
).

4. Establecer el comportamiento de la impresora frente al GCODE configurando el firmware para el controlador (p.ej: Sprinter,
Marlin
, Teacup).
Herramientas CAM (Computer-aided Manufacturing).
Capacidades de impresión 3D
-
Selección de la zona
: Es la zona geográfica que se pretende imprimir.

-
Tamaño del modelo
: Este parámetro se refiere a las dimensiones de la pieza una vez impresa, es decir, a la escala.

-
Suavizado / exagerado
: Mediante éste parámetro podrá modificarse la escala altimétrica.

-
Inversión del modelo
: Los puntos de menor cota se convertirán en los más altos, imprimiéndose en las capas superiores, y los de mayor cota se imprimirán en las capas inferiores.
Análisis de softwares SIG considerados
Formatos en impresión 3D.
Formato STL
Formato G-code
Lenguaje con el cual un usuario ordena a una máquina automatizada “qué hacer” y “cómo hacerlo”, en el caso de una impresora 3D, como imprimir el modelo
Describe la geometría del modelo:
- Tecnología de impresión 3D: FDM

- Dispositivo de impresión 3D: Solidoodle 2 Pro.

- Software de control de impresión (pruebas): Host Repetier.

- Capacidades de impresión: selección de la zona, dimensiones, escala vertical e inversión.

- Software SIG donde implementar el módulo de impresión 3D: Kosmo.

- Software de laminado: Slic3r.

- Formato de impresión: STL y G-code
Resumen requisitos
Puesta en marcha de la impresora
- Instalación del filamento de impresión.
- Proceso general de impresión:

Paso 1: Conectar la impresora.
Paso 2: Calentar extrusor y plataforma de impresión.
Paso 3: Cargar un modelo en formato STL.
Paso 4: Laminar el modelo.
Paso 5: Comenzar la impresión 3D

Primera impresión 3D y calibración
Normalmente las primeras impresiones que se realizan no alcanzan la calidad esperada.
Nivelación de la plataforma:
Ajuste del offset del eje Z:
Warping
Configuración Slic3r
Borde adicional alrededor de la base del modelo y relleno:
Resultados:
Programación de las capacidades de impresión
Sistema de conversión de datos SIG a formato STL
Unión de impresión 3D y SIG.

Aplicaciones diversas:
- Material de gran valor didáctico.
- Directa y fácil interpretación
- Cartografía para invidentes.

Aplicación de gran potencialidad en cuanto a posibles mejoras.

Impresión 3D personal en evolución.
Creación de la malla de puntos
Triangulación de la malla de puntos
Escritura en formato STL
1. Se calcula la posición x, y del punto en coordenadas modelo (mm).

2. Se calcula para el punto anterior su posición georreferenciada en el MDE original.

3. Se calcula la posición en filas y columnas aplicando el método de remuestreo del vecino más próximo.

4. Se extrae la altura del punto a partir de las filas y columnas del MDE original.

5. Se escala la altura a coordenadas modelo (mm) +
2 mm

Proceso de triangulación de la superficie y la base, trivial
Para los triangulo que componen la base y las cuatro paredes del modelo:
Lectura de la triangulación anterior y escritura de los datos siguiendo la estructura de un archivo STL en formato ASCII.
Primero se escribirá la base, a continuación las paredes del modelo y por último la superficie que describe el terreno.
Deformación de partes de la pieza, por un rápido enfriamiento del filamento mientras la pieza todavía se está imprimiendo
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