Tecnologías de escaneado en 3D Digitalizado en 3D Así como se escanean fotografías, textos o dibujos; también es posible escanear en 3D objetos de las más variadas formas. Básicamente la función del escaneado es la de convertir un producto ya existente en un archivo digital, de modo de poder editarlo ó reproducirlo. A este proceso de escaneado en 2D o en 3D se lo denomina digitalización Equipos y Software Los equipos utilizados son llamados Escáners 3D y típicamente vienen acompañados por un software que, ajustando diversos parámetros, comunica al hardware los requerimientos de trabajo y permite luego exportar los datos relevados en distintos formatos digitales de dibujo estándar tales como STL, DXF, IGES, VRML entre otros. La finalidad de obtener un archivo digital de un producto ya existente radica en que muchos objetos de morfologías muy complejas resultan prácticamente imposibles de ser dibujados con cualquier software en 3D, como por ejemplo pueden ser las esculturas artísticas, las monedas, medallas, etc. La fabricación de monedas o medallas por ejemplo, actualmente conserva el rol del "modelista" como punto de partida para la generación del original, en virtud de que el software de dibujo no son lo suficientemente versátiles como para entregar originales con detalles del tipo de las filigranas, en un tiempo razonable. De este modo, los originales son tallados en un tamaño 6 a 15 veces mayor que el que va a tener en producción para obtener la mayor definición posible en el original; luego es digitalizado y corregida su simetría, su acabado superficial, etc. de ser necesario. Finalmente es reducido hasta el tamaño original para la confección del cuño metálico que estampará las monedas. Ingeniería Inversa: Por otra parte estos equipos son utilizados para hacer lo que se denomina Ingeniería Inversa, que a partir de una pieza existente de la cual no existe herramental para su posterior producción, se hace el camino inverso creando la matricería de producción. Medicina: Otra área que podemos citar es la odontología, en donde es necesario hacer una serie de muestreos de la dentadura del paciente a través del tiempo, para acompañar un tratamiento médico, permitiendo así chequear la evolución del mismo. 46
Facilidad operativa y bajos costos Sin embargo, la verdadera revolución que ha generado la tecnología de captura de datos en 3D radica en la facilidad de operación de los equipos y el bajo costo de los mismos. Un ejemplo de aplicación interdisciplinaria de estos equipos se resume en el siguiente ejemplo del rubro médico. COMPRU es la unidad de reconstrucción de cuello y cabeza del Hospital de Edmonton, en Alberta (USA) y mediante el uso de escáners 3D han mejorado tanto la calidad como los tiempos de ejecución de las prótesis faciales. Ante la perdida de la oreja izquierda en un accidente laboral, se le extrae al paciente un negativo de yeso de la oreja derecha. Luego se lo copia y escanea en 3D: 47
Software opcional Los softwares opcionales son a veces muy necesarios y pasan a ocupar un porcentaje importante de la inversión. En algunos casos un software ofrece herramientas avanzadas de modelado y de edición de datos (un ejemplo es Pixform-Pro). Dicho software puede alinear, fusionar, llenar agujeros, hacer remesh, y traducir polígonos y superficies en superficies NURB. El software también puede fusionar y aumentar la calidad de un escaneado, cambiar la forma alrededor de las superficies curvadas, agregar nitidez a los bordes, espesores; y realizar operaciones booleanas sobre superficies polígono. En lugar de perder tediosas horas esculpiendo manualmente, hoy se usa el digitalizado 3D para producir prótesis que son aún más realistas y ajustan mejor, ya que son construidas a partir del relevamiento de la parte simétrica del cuerpo. Las principales áreas en las que se utilizan este tipo de equipos son: Diseño Industrial (diseño de los productos y el desarrollo, prototipos virtuales) Industrias automotriz, aeronáutica, naval, etc. etc. Metrología, Inspección y control de calidad Ingeniería inversa Arte y Restauración Medicina (Odontología, Cirugía, Ortopedia, etc. etc.) Animación (juegos, películas, gráficos por computadora) Fx Efectos Especiales. Educación Investigación Tecnología Óptica o Laser Abierta Esta tecnología ha decantado como la más utilizada para el relevamiento de seres vivos, como así también en distintas aplicaciones artísticas e industriales. Equipo Minolta. 48
Tecnología Laser Cerrada Del tipo No Contact permite relevar objetos blandos sin tocarlos y a gran velocidad. Son equipos de mesa, y se operan desde una PC y en un ambiente estándar de oficina. Tienen una precisión suficiente como para ser aplicados industrialmente, pero su mayor atractivo es la velocidad de trabajo. Operan en 2 modos: El escaneado plano permite relevar el objeto hasta en 22 caras o superficies, de forma automática y en ángulos predeterminados: Rotativo. Plano. 3 planos 6 planos Rotativo Escanea el objeto a alta velocidad, girando la mesa. Indicado para escanear objetos enteros. Plano Escanea una superficie irradiando con laser la superficie a 90º. Indicado para escanear objetos relativamente planos (sin que interese su espalda). La combinación de láser de precisión óptica y control de movimiento dentro de una caja rígida permite a los ingenieros de diseño escanear superficies con gran precisión. Adicionalmente los softwares de reingeniería permiten editar los datos obtenidos para preparar el archivo previamente a su exportación en formatos industriales como IGD, STL, VDA, etc. 49
Tecnología De Contacto Es el método de escaneo 3D más preciso pero no tan veloz. Trabajan como accesorios de un equipo CNC, y lo hacen típicamente en 3 ejes es decir que ignoran las contrasalidas, pero como contrapartida garantizan la máxima precisión dimensional y formal al más bajo costo. Excepcionalmente existen dispositivos de contacto del tipo brazo-articulado como se muestran más abajo, que son aplicados al relevamiento manual de distancias, planitud, etcétera, de piezas en 3D; pero puede producir variación dimensional a partir de las distintas posturas que adopta la mano del operador. Tipos de Escáners 3D Existen dos tipos de escáners 3D, los de mesa, para aplicaciones en joyería, en prótesis odontológicas, etc. etc., en los que la pieza a digitalizar es introducida dentro del mismo. Y los escáners 3D para grandes piezas, que permiten trabajar en piezas como las automotrices, náuticas, etc. Estos son ubicados y movidos alrededor de la pieza a digitalizar. Actualmente existen en el mercado escáners 3D que trabajan por distintos tipos de tecnologías: ópticos, 50
Tecnología R.A.P.S. (Roland Active Piezo Sensor) Roland Active Piezo Sensor es la tecnología de Roland que está presente en los equipos MDX-15, 20 y MDX-40, que son además fresadoras y su ventaja principal a comparación es su mayor precisión: 0,02mm. El sistema RAPS, exclusivo de Roland, permite digitalizar objetos blandos como arcilla o frutas, algo que es difícil para escáneres convencionales. Algo que lo hace único es que pueden escanear piezas de vidrio, imposible para otros. La característica fundamental es su alta precisión y que son equipos pensados para un entorno de oficina que no necesitan la preparación de condiciones ambientales especiales para el trabajo. Las piezas a escanear están quietas y no es necesario moverlas o mover el equipo para trabajar, y por sobre todas las cosas, la relación costo beneficio. Estos equipos permiten escanear formas complejas y orgánicas en minutos y desde su escritorio. Equipos Roland. laser, de contacto, ultrasonido, etc., las que van a variar en sus prestación, precisión, tiempo de relevamiento, precio, etc. Una de las características a tener en cuenta para la elección del equipo adecuado es el modo en que se realiza el escaneo 3D, ya que bajo determinadas tecnologías es requisito mantener un ambiente de trabajo controlado en lo que respecta a temperatura, luminosidad, etc. etc. para poder capturar formas en 3 dimensiones. (Algunas tecnologías se explican en los respectivos recuadros). Agradecemos la colaboración la firma TECNIA S.A. Mayores datos en: www.tecnia.com.ar E-mail: info@tecnia.com.ar 51