El nuevo método es una combinación inteligente de una técnica de producción industrial establecida termoformado y un nuevo software, que permite incluso a aficionados ambiciosos producir piezas individuales o pequeños lotes de objetos con superficies estructuralmente complejas y coloreadas de forma rápida y económica.acabo de describir su método en una publicación científica, que se presentará en el ACM SIGGRAPH 2016.
El núcleo de la técnica se basa en una simulación precisa del proceso de termoformado, que el estudiante de doctorado ETH Christian Schüller desarrolló en el Laboratorio de Geometría Interactiva bajo la supervisión de la profesora de ETH Olga Sorkine-Hornung. La simulación calcula una imagen de la superficie coloreada de unmodelo digital en 3D, que luego se imprime en una hoja de plástico. A través del termoformado, esta hoja se calienta y se fuerza en una forma tridimensional. La clave está en calcular la imagen deformada, de modo que los colores y patrones se alineen perfectamente con elDetalles geométricos del molde.
La técnica de termoformado está muy extendida en aplicaciones industriales y se utiliza para fabricar muchas de las piezas moldeadas que usamos a diario, como envases de yogur, insertos para cajas de chocolate y otros materiales de embalaje ". Pero el método industrial no es adecuado para el bajo costofabricación de lotes pequeños o incluso piezas individuales de formas complejas o modelos impresos en color ", dice Schüller. Para imprimir estas piezas con precisión, se requieren equipos especializados y una calibración elaborada.
Los investigadores han desarrollado un método basado en equipos y materiales de fácil acceso y bajo costo, y que no requiere experiencia altamente especializada.
moldear e imprimir
En un primer paso, se usa una impresora 3D simple para producir un molde negativo de un modelo hecho de ácido poliláctico PLA, un plástico de un solo color. Esto forma la base para el molde de yeso resistente a la temperatura, que se requiereen termoformado
El software calcula la textura correcta para el modelo 3D, que se imprime con una impresora láser estándar en un papel de transferencia especial. Con la ayuda de presión y calor, la imagen se transfiere a una hoja de plástico.
La lámina de plástico impresa se sujeta en una máquina de termoformado sobre el molde de yeso y se calienta hasta que se vuelva maleable. Una aspiradora succiona rápidamente el aire entre la lámina y el yeso, colocando el plástico firmemente en el molde de yeso como una piel- creando la réplica de plástico.
Después del termoformado, es posible ver si el software ha calculado la imagen impresa correctamente: "La deformación del plástico también cambia la imagen impresa. Pero nuestro software calcula y compensa con precisión esta deformación", dice Schüller.
réplicas de alta calidad
Los investigadores probaron su técnica con algunos objetos muy complejos, incluida una máscara china y varios componentes para hacer modelos, como la carrocería de un automóvil y réplicas de alimentos.
La máscara china en particular tiene muchas características detalladas, que se reprodujeron perfectamente en la réplica; por ejemplo, los dientes en el original están decorados con pintura dorada ". Este detalle se reproduce exactamente en la copia. La superficie tiene un altoaspecto de calidad, y los colores y la estructura son casi idénticos a los del original ", dice Schüller.
Debido al plástico utilizado, el método es menos adecuado para reproducir las propiedades de los objetos hechos de materiales como la madera o la piedra, ya que la superficie tiene un alto brillo. Pero esto puede ser preferible dependiendo de la aplicación.
Técnica económica para modelistas
Los investigadores están convencidos de que el nuevo método puede usarse en la fabricación digital y aplicaciones industriales para moldear prototipos antes de la producción a gran escala. Las empresas de arquitectura y los modeladores también podrían beneficiarse de este método para fabricar un modelo 3D de forma económica y rápida en función de sus planesy visualizaciones.
La técnica puede incluso ser de interés para el sector de pasatiempos o las escuelas, ya que el equipo necesario está fácilmente disponible y el yeso se puede usar varias veces para producir numerosas copias. La técnica no necesita temer la comparación con los procesos de impresión en color 3D: "La réplica tiene una apariencia de alta calidad, y para muchas aplicaciones es más barata y más rápida que el proceso de impresión en color 3D de hoy", dice Schüller.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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