AutoCAD 3D Tutorial 01: Introducción a AutoCAD 3D Antes de iniciarnos en el mundo de AutoCAD 3D, se explicará un poco la ventaja principal del modelado en 3D en comparación al dibujo 2D tradicional. Debemos recordar que antes de la existencia de los programas 3D, el dibujo técnico era una actividad exclusivamente de instrumentos de dibujo ya sea utilizando reglas, escuadras, compases, lápices, marcadores, etc. El proyecto arquitectónico o pieza mecánica se dibujaba en varias vistas (preferentemente en vista de planta, frente y lateral -izquierda o derecha-) y a veces se dibujaba una vista isométrica. Todo esto era una labor tediosa ya que requería dibujar una vista y realizar proyecciones de líneas para las siguientes, y a la vez muy propensa a cometer errores de medida, de dibujo y sobre todo de escala. Incluso si dibujamos en programas 2D como AutoCAD se debe dibujar de una manera similar pero con la ventaja que no cometemos errores de medida ni tenemos problemas con los trazos. Como ya sabemos, un dibujo 2D de CAD es algo como esto:
La gran ventaja del modelado en 3D es que nos permite realizar el modelo en 3 dimensiones, o sea, tal como existe en la realidad y con todos los elementos y detalles necesarios. Ya no se deberá dibujar una vista frontal, superior o lateral, sino que simplemente dibujamos el modelo completo y para cambiarlo de vista sólo basta con girarlo a lo que necesitemos. De esto mismo se desprende que las formas 2D que realicemos en AutoCAD se llaman dibujos, mientras que a la realización de elementos o sólidos 3D se le llamará modelado. De todo lo anteriormente dicho podemos inferir que la esencia del dibujo/modelado tridimensional es entender que la posición de un punto cualquiera en el plano cartesiano se determina por el valor de las 3 coordenadas cartesianas: X, Y y Z. Cada eje representa a una dimensión del plano tridimensional donde el largo corresponderá a X, el ancho a Y y el alto a Z. Otra cosa importante en el dibujo 3D es entender lo siguiente: 1) Existe un punto de origen (0,0,0). 2) En 2D, el eje X se extiende de forma horizontal por la pantalla, su valor será positivo a la derecha del punto de origen y será negativo a la izquierda de este. 3) En 2D, el eje Y se extiende de forma vertical por la pantalla, su valor es positivo arriba del punto de origen y negativo debajo de este. 4) En 2D, el eje Z se extiende de forma perpendicular a la pantalla y su valor será positivo al apuntar hacia fuera de la pantalla y será negativo al apuntar dentro de
ella. Preparando la interfaz de AutoCAD 3D En este tutorial se enseñarán los comandos básicos del modelado 3D en Autocad, así como herramientas y usos del sistema UCS. Para ello debemos abrir un nuevo archivo (file >> new) y seleccionamos como plantilla el archivo acad3d.dwt, o también acadiso3d.dwt: Al seleccionar la plantilla, La pantalla cambia a gris y ahora nos muestra por defecto la vista perspectiva, junto a una grilla de referencia. La pantalla nos queda de la siguiente manera:
En la imagen se muestra el template acad3diso.dwt en la interfaz AutoCAD Classic. Vemos los 3 ejes cartesianos, los cuales están representado por los siguientes colores: Rojo: eje X. Verde: eje Y. Azul: eje Z. Estos 3 colores son universales para cualquier programa de modelado en 3D sea este AutoCAD, Rhinoceros, 3DSMAX, Maya, CINEMA4D, etc. Nótese que además de la vista perspectiva creada por defecto, los ejes y la grilla de referencia, se agrega una nueva herramienta tomada directamente desde 3DSMAX: el cubo de vistas o también llamado viewcube, que nos permite girar las vistas y por ende nuestro modelo tantas veces como se quiera. Una vez abierto el template con el espacio de trabajo en 3D, debemos equipar a AutoCAD con las herramientas adecuadas para el modelado y render 3D. Podemos realizar esto al abrir el programa ya que elegiremos el espacio de trabajo llamado 3D Modeling en el siguiente menú de AutoCAD: Menú de la versión 2013.
Menú de la versión 2017. O en las versiones más antiguas, yendo a: letra A >> tools >> Workspace >> 3D Modeling. Al elegir 3D Modeling, AutoCAD ajustará automáticamente la interfaz para dotarnos de las herramientas más adecuadas para el modelado en 3 dimensiones. Una vez cargada la interfaz esta nos queda de la siguiente manera: El entorno de trabajo de AutoCAD 3D (Versión 2013).
El entorno de trabajo de AutoCAD 3D (Versión 2017). Las partes y secciones principales del menú del espacio 3D Modeling de AutoCAD son las siguientes: Tip: podremos volver al espacio de trabajo 2D si en el menú working spaces elegimos Drafting and Annotation o AutoCAD Classic en las versiones más antiguas, además que siempre podremos cambiar de espacio cuando lo necesitemos. Dibujando líneas en el entorno 3D Las herramientas utilizadas para dibujar en 2D de AutoCAD siguen siendo válidas para el modelado 3D. Podemos dibujar cualquier tipo de líneas en el espacio y estas se reflejarán en la vista perspectiva. Si queremos dibujar las líneas en 3 dimensiones, bastará que agreguemos la tercera coordenada, la cual será el eje
en Z. Lo mismo en el caso de las coordenadas polares. Para aclarar un poco más este concepto, podemos dibujar esta forma: Ejecutamos el Comando line (o letra L, no sirve polilínea puesto que sólo realiza operaciones en 2D) y luego escribimos: a) 0,0,0 y luego damos enter. b) 400,0,0 y luego damos enter. c) 0,0,400 y luego damos enter. d) -400,0,0 y luego damos enter. e) 0,0,-400 y luego damos enter. Luego apretamos el botón secundario y cancelamos. La forma resultante está en el eje XZ, tal como se ve en la imagen de la derecha. Tip: podemos hacer el mismo ejercicio sin necesidad de dibujar con line si ejecutamos el comando 3dpolyline (3dpol). Este comando permite dibujar polilíneas en 3D. Como se ve en este sencillo ejercicio, para dibujar en 3D basta con agregar la tercera coordenada. AutoCAD nos permite dibujar fácilmente gracias a que los valores se escriben utilizando el formato del plano cartesiano X,Y,Z.
Podemos intentar construir un cubo alámbrico utilizando los mismos parámetros. Podemos copiar la forma con el comando copiar (CP), seleccionando los objetos y luego escribiendo 0,0,0 para el punto de base, luego escribimos 0,400,0 para la copia y luego cancelamos. Luego activamos los snaps (referencia a objetos) y dibujamos líneas desde las aristas. El resultado es un cubo alámbrico que si bien no es un sólido, está perfectamente representado en el espacio 3D. Utilizando esta forma como modelo base, procederemos a girar las vistas mediante el cubo de vistas (Viewcube). Podemos seleccionar cada cara del cubo con el Mouse y clickearla, al hacerlo automáticamente girará a la vista pedida. Podemos volver a la vista de perspectiva presionando el ícono de home (la casa), si presionamos el botón secundario en ese ícono tendremos acceso a las funciones de Home: Definir tipo de perspectiva: paralelo (isométrica), perspectiva o perspectiva con caras ortogonales. Definir la vista actual como vista de inicio. O cambiar algunos parámetros formales de viewcube. Si definimos una vista como inicio, al presionar home volverá a esta aunque la vista esté en cualquier orientación. Otras herramientas para las vistas son las siguientes: Steering Wheel o Navigation Wheel: esta opción nos da una rueda que nos permite manejar casi todas las opciones de vistas disponibles. Para activar este comando mantenemos presionado el botón del Mouse y luego lo movemos (si la versión es inferior a 2014) o mediante el menú de vistas si la versión es superior. En cualquier versión, podremos invocarla mediante el comando navswheel.
Podemos seleccionar una de estas opciones: Pan: encuadra el modelo en la vista (desplazar). Zoom: aumenta o disminuye el tamaño de la vista. Orbit: mueve la vista en cualquier dirección. Rewind: retrocede a través del historial de movimientos. Center: centramos la vista si hay un objeto dibujado. Walk: realiza un zoom en primera persona, de forma similar a caminar. Look: mirar, en este caso la vista se inclina hacia arriba y abajo. Up/Down: ascender o descender. Herramientas disponibles en la parte inferior derecha de AutoCAD y en el menú del lado derecho (en el caso de ACAD 2013 a 2017): Ayudantes de dibujo para 3D Al igual que en el caso del dibujo 2D, muchos de los ayudantes de dibujo funcionarán perfectamente en 3D a pesar de que en algunos casos existen herramientas especiales para este. Los ayudantes de dibujo más importantes para trabajar en 3D son: Grid (F7): muestra u oculta la grilla de referencia.
Modo Ortho (F8): modo ortogonal, sólo se puede dibujar en ángulos rectos. Polar Tracking (F10): similar a Ortho pero se puede definir un incremento angular específico, se crean líneas temporales que sirven como guía. Object Snap (F3): Referencia a objetos. Puntos temporales en relación a relaciones geométricas de un objeto o forma 2D. Se pueden activar o desactivar las relaciones que no sean necesarias. Object snap tracking: similar a Rastreo Polar pero en referencia a objetos. Dynamic UCS (F6): ajusta plano XY a las caras de un objeto. Podemos ver más información sobre OSNAP en el tutorial respectivo, al igual que en el caso de los ayudantes de dibujo. Preparando las vistas de trabajo Si bien tenemos la vista perspectiva por defecto, necesitaremos configurar más vistas para facilitar las labores del dibujo y no perdernos en el espacio 3D. En Autocad, podemos ir la persiana view y luego a viewport configuration, y seleccionar la disposición que más nos acomode. Usualmente las vistas que se configuran en un modelo 3D son: Top (planta). Front (frente). Left (izquierda) o Right (derecha).
Perspective (perspectiva). La mayoría de los proyectos complejos se configuran con cuatro vistas siendo la distribución de tipo más frecuente: Top, Front, Left y Perspective o isometric. sin embargo esto no implica que en muchos casos se trabaje en una sola vista. Podemos elegir la disposición que queramos, en este caso elegimos la opción Four: Equal para dividir la pantalla en 4 vistas de igual tamaño. Esta queda de la siguiente forma: En el ejemplo, se ha cambiado el color de layer a rojo para poder visualizar mejor el objeto en las cuatro vistas. Al clickear en cada vista se forma un borde negro o blanco, el que indica que la vista está activa. Ahora podemos asignarle un tipo de vista ejecutando el comando view: En preset views elegimos la vista Top. Presionamos en Set current y luego en Apply para ver la vista, luego aceptamos clickeando en OK. Nos ponemos en la segunda vista (abajo), escribimos el comando view y repetimos el proceso, pero
esta vez asignamos la vista Front. Presionamos en Set current y luego en Apply para ver la vista, luego aceptamos clickeando en OK. Repetimos el mismo proceso para la tercera vista pero esta vez elegimos Left o Right. En el caso de la cuarta vista al colocarse la perspectiva por defecto no es necesario configurarla. El resultado que vemos es el siguiente: Podemos usar tanto la opción de view como el cubo de vistas (viewcube). Sistema de Coordenadas Personales o User Coordinates System (UCS) El Sistema de Coordenadas Personales o UCS nos sirve para ubicar el plano cartesiano XY en cualquier posición del espacio 3D y para modificar el sentido de los ejes, X, Y y Z. El icono del Sistema de Coordenadas reflejará el nuevo origen y el sentido de los ejes si el menú view >> Show UCS Icon at Origin está seleccionado. En las versiones recientes de AutoCAD, podremos mostrar o no el ícono de UCS si en el menú view elegimos la imagen de la derecha. Los elementos de manejo de UCS son los siguientes:
1) UCS Icon: maneja las propiedades del ícono de UCS. 2) UCS: maneja el comando UCS. 3) UCS Name: Administra UCS definidos. 4) World: vuelve al UCS por defecto. 5) Preview: vuelve al último UCS realizado. 6) Origin: cambia el punto de origen del UCS. 7) Z Axis-vector: crea el eje Z a partir de 2 puntos específicos. 8) 3 points: crea el UCS alrededor de 3 puntos definidos. Especifica el origen y la dirección del plano XY. 9) X: rota el plano en torno al eje X. Se debe especificar el ángulo. 10) Y: rota el plano en torno al eje Y. Se debe especificar el ángulo. 11) Z: rota el plano en torno al eje Z. Se debe especificar el ángulo. 12) View: establece el UCS con el plano XY paralelo a la pantalla. 13) Object: alinea el UCS con un objeto seleccionado. 14) Face: alinea el UCS con una cara seleccionada (sólidos). 15) Mostrar UCS: muestra u oculta el sistema de ejes. 16) UCS combo: alinea el UCS según la vista que seleccionemos. En el tutorial 12 sobre UCS se explica en detalle esta importante función. Tipos de objetos 3D En Autocad tenemos tres tipos de dibujo tridimensional los cuales son: Estructura alámbrica (Wireframe): pueden construirse con objetos simples como líneas y curvas, simplemente llevándolas al contexto 3D, es decir, además de las coordenadas en X e Y añadimos las coordenadas del eje Z.
Tienen la desventaja de no poder sombrearse ya que sólo muestran la estructura del dibujo, puesto que las líneas que los forman sólo tienen una dimensión. Modelos de malla (2D Mesh): estas son superficies 2D generadas por AutoCAD en forma de planos, mediante comandos como region o 3dface. Pueden representarse y sombrearse, pero por razones obvias no forman un sólido.
Modelos sólidos (3D solid): modelos 3D generadas por AutoCAD representado por primitivas básicas mediante comandos como box o sphere. Estas primitivas son modificables mediante distintas operaciones y dan forma a cualquier elemento 3D. Pueden representarse y sombrearse. En el modelado tridimensional de elementos, el fin específico de este es realizar mediante las primitivas y modificaciones varias un modelo o maqueta virtual y representarlo mediante renders o imágenes fotorrealistas, ya que además del modelado debemos agregar propiedades y atributos como materiales, luces y sombras. Dibujando primitivas en 3D Uno de los principios básicos del modelado 3D es que todos los objetos nacen a partir de las llamadas primitivas las cuales son los cuerpos 3D básicos que al modificarse y/o editarse, van definiendo formas más complejas. Resumiendo lo anterior, los objetos de la vida real son en realidad variaciones y combinaciones de estas primitivas que dan forma a los objetos, sean estos sencillos o complejos. Por esto mismo y al igual que en cualquier otro programa 3D, en AutoCAD existen geometrías 3D llamadas primitivas básicas las cuales son:
Lo cual se traduce en: caja (prisma), cilindro, cono, esfera, pirámide, cuña y dona. Definir primitivas 3D en AutoCAD es igual que dibujar en 2D, ya que se pueden crear inmediatamente mediante clicks del Mouse o escribiendo los parámetros y luego tecleando enter. Las primitivas se dibujan de la siguiente manera: Box: Para dibujarlo, elegimos el primer punto que será nuestra primera esquina. Luego nos pedirá la esquina opuesta que escribiremos como X,Y. Lo escribimos y damos enter, luego nos pedirá la altura o height. Se la asignamos y terminamos con enter para finalizar.
Además disponemos de las siguientes opciones: Cube (C): sólo nos pedirá una dimensión y creará un cubo. Length (L): podremos asignar cada dimensión (length, width y height) por separado, y podremos crearlo con esas dimensiones. Cylinder: Para dibujarlo, elegimos el primer punto que será nuestra base. Luego nos pedirá el radio (podemos cambiarlo por el diámetro si escribimos D), lo escribimos y damos enter, luego nos pedirá la altura. Se la asignamos y
terminamos con enter para finalizar. Cone: se dibuja igual que el cilindro.
Sphere: Para dibujarla elegimos el primer punto que será nuestra base. Luego nos pedirá el radio (podemos cambiarlo por el diámetro si escribimos D), lo escribimos y damos enter para finalizar.
Piramid: Para dibujarla elegimos el primer punto que será nuestra base. al hacer esto, por defecto la pirámide se dibujará a partir del punto medio de uno de sus lados (circumscribed) pero si escribimos la letra i (inscribed), el radio partirá desde una arista de la pirámide. Luego el programa nos pedirá el radio, se lo asignamos y terminamos con enter para finalizar. Estableciendo el centro y dibujando la pirámide mediante la opción por defecto (circumscribed).
Estableciendo el centro y dibujando la pirámide mediante la opción inscribed. Además disponemos de las siguientes opciones: Edge (E): la creación parte desde una arista y la medida definida será exactamente la del lado de la pirámide.
Sides (S): podremos cambiar el número de lados de la pirámide. Por defecto esta tiene 4 lados. Wedge: se dibuja de forma parecida a la box, ya que en este caso debemos generar el primer punto el cual será la partida de la forma y luego su opuesto, para luego asignar la altura. Si después de invocar al comando escribimos la letra C, podremos crear la cuña desde el centro de gravedad.
Dibujando la cuña mediante la opción por defecto. Dibujando la cuña mediante la opción center, donde notamos que las dimensiones crecen todas al mismo tiempo.
Además disponemos de las siguientes opciones: Cube (C): sólo nos pedirá una dimensión y creará la cuña con dimensiones cúbicas. Length (L): podremos asignar cada lado por separado, y podremos crearlo. Torus: Para dibujarlo elegimos el primer punto que será nuestra base. Luego nos pedirá el radio (podemos cambiarlo por el diámetro si escribimos D), lo escribimos y damos enter. Luego se nos pedirá el radio de sección (que es el radio de la tubería del toroide) y damos enter para finalizar.
Además disponemos de las siguientes opciones: Three points (3P): define 3 puntos en el plano para la creación del círculo.
Two points (2P): define 2 puntos en el plano para la creación del círculo.
Tangentes (Ttr): define el círculo base entre 2 tangentes de objetos y un radio que podemos asignar o que automáticamente calcula el programa al designar las dos tangentes.
Transformaciones básicas de objetos en 3D Mover (move): Move nos permite mover un objeto 2D en el plano, y en el entorno 3D funcionará perfectamente ya que también permite mover un objeto en el espacio tridimensional. Se puede mover el objeto en todas las direcciones posibles si ocupamos referencias y podremos elevar fácilmente en Z si activamos el modo ortho, pero debemos agregar la magnitud del eje Z si movemos por coordenadas. Lo ejecutamos con move o la letra m (en español es d). Moviendo un torus con move, con modo ortho activado para elevarlo en Z. 3Dmove: es similar al move de 2D pero a diferencia del desplazamiento tradicional que es en XY, después de determinar el punto base se mostrarán los ejes (gizmo) de desplazamiento y mediante la selección de uno de estos podremos determinar hacia dónde queremos desplazarnos. La zona en amarillo limitará el eje o el plano en el cual nos desplazaremos.
Moviendo un torus con 3Dmove, con el eje Z en amarillo para elevarlo. Moviendo un torus con 3Dmove, con el eje X en amarillo para moverlo por ese eje. Moviendo un torus con 3Dmove, con el eje Y en amarillo para moverlo por ese eje.
Rotar (girar): Rotar nos permite girar un objeto 2D en torno al plano. En 3D se puede hacer también, pero el problema es que sólo lo hace en torno al eje Z, por lo cual debemos girar el plano XY mediante UCS hacia el eje en el que queremos efectuar la rotación si lo queremos rotar hacia otra dirección. Se ejecuta con el comando rotate o ro (en español es gira). Girando un torus con rotate, donde notamos que sólo lo hace en el plano XY (la rotación es en torno al eje Z). 3Drotate: es una rotación especialmente realizada para 3D ya que a diferencia de la rotación tradicional que sólo lo hace en el eje Z, después de determinar el punto base se nos mostrarán los ejes que marcan el sentido de rotación y mediante estos podremos determinar hacia dónde queremos girar nuestro objeto. La zona en amarillo limitará el o los ejes en el cual rotamos.
Girando un torus con 3Drotate, con el eje X en amarillo para girarlo en torno a ese eje. Girando un torus con 3Drotate, con el eje Y en amarillo para girarlo en torno a ese eje. Girando un torus con 3Drotate, con el eje Z en amarillo para girarlo en torno a ese eje. En este caso funciona igual que la rotación 2D. Escala (Scale): Scale nos permite escalar (agrandar o achicar) un objeto 3D. Se ejecuta con el
comando scale o sc (en español es escala), luego se selecciona el punto base para finalmente ingresar el scale factor o factor de escala: 1 es por defecto, la escala real del objeto. Podemos multiplicar o dividir este valor para aumentar o reducir el tamaño. Cilindro escalado con scale factor en 2, lo cual lo duplica al doble de tamaño respecto del original. Copiar (copy): Copy nos permite copiar un objeto 3D en el espacio tridimensional. Se puede copiar el objeto en todas las direcciones posibles, y la herramienta 2D funciona perfectamente en el entorno 3D de forma similar a move. Lo ejecutamos con copy o las letras cp. Este es el fin de este Tutorial.