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¿Qué es el modelado 3D? Esta es una pregunta muy común que muchas personas se hacen cuando les dicen que necesitan recrear un entorno, pieza o conjunto de piezas ensambladas en un entorno virtual para un proyecto de modding o diseño.
Hace muchos años, en tiempos similares, e incluso antes, la única forma de saber qué tan exitoso sería un proyecto era construir un modelo a escala del mismo, lo puedes ver en tu campo de visión. Sin embargo, aunque esta solución es aceptable, plantea ciertos problemas. Por ejemplo, ¿cómo medir la resistencia de un elemento o ensamblaje bajo condiciones de carga? Tales resultados requieren pruebas destructivas que incluyen pérdida de material no deseada. Todo esto ha cambiado con la llegada de la modelación 3D.
La tecnología actual y los avances informáticos son notables. El desarrollo de programas que permitan la representación de objetos en entornos virtuales es, y seguirá siendo, un componente fundamental de la revolución tecnológica que estamos viviendo. Este artículo cubre el tema de la modelación 3D y todo lo que necesita saber sobre el proceso, comenzando con las principales características, tipos, software utilizado, etc.
Modelación 3d
¿Qué es la modelación 3D?
La modelación 3D es el proceso que le permite crear una representación tridimensional de un objeto o grupo de objetos en el espacio virtual. Esta definición está estructurada en términos de diseño 3D general. No importa si el objeto o grupo de objetos existe realmente. Las matemáticas y la propia programación juegan un papel fundamental en este proceso y son las encargadas de implementar correctamente la creación de modelos 3D de los objetos.
La creación de modelos 3D es posible gracias a los programas de diseño 3D que normalmente se instalan en un ordenador, portátil o torre y permiten una representación virtual de cada cara y superficie del objeto que se está modelando. Según el programa, existen más o menos herramientas para crear fácilmente bocetos iniciales de los objetos, así como representaciones fieles para posteriores análisis técnicos o de la vida real.
Modelar es dar forma a algo. El resultado de este trabajo es el modelo. Esta definición se aplica al modelado con materiales blandos como la arcilla, pero es válida en un entorno virtual. La definición de modelación 3D es la misma y, hasta cierto punto, el propósito es el mismo. Son herramientas de cambio.
Ahora, con esta definición, ya sabemos qué es la modelación 3D. Ahora analicemos las características principales del modelo o diseño 3D en función del proceso de ejecución del proyecto y todo tipo de presentaciones de productos.
Características de la modeladción 3D
El proceso de modelado 3D tiene muchas características que cubren casi todo el espectro. A continuación, categorizamos las características principales y más importantes a considerar en el modelado 3D en general.
La primera característica destacable del modelado o diseño 3D es la flexibilidad para visualizar cualquier tipo de proyecto virtual. Comparta el progreso del proyecto en cualquier parte del mundo con una conexión a Internet.
Brindar oportunidades de colaboración en proyectos entre varios profesionales del diseño y departamentos relacionados. Responsable de ventas, fabricación e instalación, las personas ven los productos de la manera que quieren.
Se adapta a cualquier sistema de medida. Ya sea que su trabajo requiera el uso de sistemas de medición estadounidenses o internacionales, un programa de modelado 3D le permitirá utilizar cualquier tipo de sistema sin ningún inconveniente.
El modelado 3D permite el análisis de ingeniería de cualquier tipo de estructura o pieza sin pruebas destructivas. Ya sea análisis de elementos finitos estáticos o simulación dinámica, los modelos 3D elaborados por expertos se pueden utilizar para comprender cómo los productos fabricados responden a condiciones específicas de trabajo y carga.
Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las características de los modelos 3D varían según el campo de aplicación. Para comprender mejor esto, debemos analizar los tres tipos de modelos 3D más utilizados y populares en la actualidad
Tipos de modelación 3D
El modelado 3D es muy flexible. Esta flexibilidad se refleja en la variedad de programas de diseño 3D y tipos de modelado 3D disponibles en la actualidad. Dependiendo del tipo de modelo que desee, la metodología que siga para construir sus objetos virtuales cambiará. De hecho, el tipo de modelado 3D y software utilizado es el tema de esta metodología. Estos son los tres tipos de modelos 3D más importantes en términos de diseño de productos en la actualidad.
Modelo 3D sólido
Un modelo sólido es el modelo más básico y, a menudo, el tipo de modelo más simple. Esto implica la creación de objetos 3D mediante el diseño de bocetos parametrizados en 2D. Este boceto 2D servirá como base para crear el volumen.
Los sólidos más familiares son cubos, esferas y representaciones tridimensionales de formas geométricas básicas que aprendimos desde una edad temprana. A partir de estos factores básicos, a través de diferentes manipulaciones, se obtienen diferentes cifras de volumen.
Este tipo de modelo representa piezas simples que no requieren procesos altamente optimizados. Estas piezas se pueden utilizar sin problemas durante el montaje y la producción. El problema surge a la hora de optimizar el modelo o redimensionarlo para generar nuevos conceptos. En este tipo de modelo el proceso es manual.
Modelo 3D paramétrico
El modelado paramétrico representa una evolución del modelado de sólidos en 3D. Agregar control sobre variables o parámetros le permite modificar de manera eficiente objetos virtuales sin tener que modificar el boceto 2D subyacente. Este elemento ayuda a crear diseños reutilizables y optimizados. Este es un componente clave de la generación de ideas durante la etapa de diseño del producto.
Dependiendo del programa utilizado para el modelado, el nivel de parametrización puede ser básico o avanzado. En general, lo más común es pedir una o más dimensiones de una pieza. Pero también puede aplicar restricciones de parametrización a colecciones, visibilidad de objetos, creación de prototipos, etc.
Se encontraron ejemplos de modelos paramétricos durante la generación de conceptos para la producción. Los conceptos son analizados y optimizados. A veces cambia el tamaño y, a veces, cambia la forma del conjunto propuesto. Todos estos procesos e instancias de objetos requieren configuración para que no se sobrecarguen.
Modelo 3D orgánico
El modelo orgánico es el modelo más versátil en uso hoy en día. Permite representaciones del mundo real de objetos existentes en un entorno virtual. Materia orgánica, es decir, animales, personas, plantas, etc. También incluye el modelado de elementos inorgánicos. Esto se refiere al modelado de elementos no vivos, como accesorios de juegos.
El modelado orgánico ofrece libertad creativa en comparación con los modelos paramétricos y sólidos. Esto se debe a los elementos artísticos presentes en este tipo de modelo. El resultado final puede existir o no, realmente no importa. Esto incluye aspectos artísticos que requieren una representación virtual de cualquier tipo de volumen.
El ámbito de aplicación de este tipo de modelo es muy amplio. Hoy vemos muestras orgánicas en casi todas partes. Videojuegos, representación de productos arquitectónicos, impresión 3D, aplicaciones web y más.
¿Qué técnicas de modelación digital existen?
Actualmente existen tres formas principales de manipular modelos 3D, cada una con sus propias características fundamentales.
- Técnica Nurbs: Los modeladores tratan de representar el radio de un objeto en particular. Contiene modelos matemáticos para crear superficies simples. A diferencia de otros procesos, Nurbs no utiliza las funciones más comunes, como los bordes. En su lugar, utiliza bordes 3D para que las curvas con puntos que forman la superficie se puedan dibujar con precisión.
- Escultura: el uso de esta técnica imita el proceso de creación de una escultura digital. Esta es la primera técnica que utiliza activos ópticos reales, lo que permite crear modelos con geometría basada en mallas de millones de polígonos.
- Diseño de borde: Podría decirse que es uno de los métodos más utilizados para crear caras de personas manteniendo todos sus rasgos realistas. Este tipo de modelo se logra cargando un esquema base que mantiene los bucles separados para que se llenen o cierren varios espacios entre los objetos del modelo.
¿Dónde se usan las técnicas 3D?
De hecho, este tipo de recurso es perfecto para arquitectos, digitalizadores, diseñadores, etc. Sin embargo, las áreas de trabajo en las que se utiliza mejor el modelado 3D son:
- Las agencias realizan diferentes tipos de publicidad
- Industria de la televisión.
- Artistas y diseñadores de todo tipo que se especializan en imágenes digitales
Con el modelado 3D puedes recrear cualquier forma que te venga a la mente e intentar interpretarla sin soporte digital, depende de cada espectador entender y visualizar el concepto.
Hoy en día, gracias al desarrollo de la tecnología, contamos con diversos programas que nos permiten diseñar todo tipo de formas y objetos mediante el modelado 3D. Como profesional de la arquitectura y/o el diseño, la aplicación del modelado 3D es principalmente para productos comerciales.
Pero el modelado 3D es mucho más que diseñar figuras de acción para películas animadas. La tecnología también es útil en el campo de la medicina para representar modelos tridimensionales de la anatomía humana.
También podemos citar varios ejemplos en el campo de la maquinaria industrial y de automoción. El modelado 3D le permite crear modelos, o partes de modelos, y ver cómo encajan y se comportan como un solo sistema.
Importancia de la modelación 3D en la industria
De hecho, el modelado 3D es fundamental para el desarrollo y la optimización de proyectos, así como para definir los procesos de fabricación y comercialización.
En esencia, el modelo 3D es un prototipo virtual que permite un análisis dimensional más preciso de la pieza para que se pueda verificar cada detalle.
Gracias al modelado 3D podemos simular el comportamiento del sistema ensamblado. Del mismo modo, puede incluso predecir y corregir posibles problemas operativos y planificar procesos de producción.
En lo que respecta al marketing, las imágenes de alta definición obtenidas con modelos 3D pueden utilizarse en folletos, campañas publicitarias y otras acciones estratégicas incluso antes de que el sujeto ingrese a la línea de producción.
Entonces, gracias al modelado 3D, los proyectos se pueden crear, publicar y producir a pedido.
Se ha observado que la capacidad de crear arquetipos tridimensionales afecta muchas áreas de una organización, lo que incluso conduce a cambios significativos a nivel estratégico.
En este sentido, el desarrollo de objetos virtuales se ha convertido en un poderoso diferenciador para una industria que busca mejorar los procesos operativos, mantenerse relevante a las tendencias del mercado y prestar atención a las nuevas necesidades de los consumidores.
Descubre 6 beneficios de la modelación 3d
El modelado 3D, cada vez más utilizado en la industria para prototipos y fabricar productos finales, ofrece muchas ventajas para las empresas. Ahora vamos a hablar de ellos en detalle.
Tiempo de desarrollo reducido
El software de modelado 3D acelera el diseño de objetos, elimina las imprecisiones del movimiento humano y marca los errores tan pronto como se detectan. Además, este tipo de sistema puede realizar automáticamente tareas sencillas pero costosas, como cambiar entre vistas 2D y 3D.
Proyectos más específicos
La capacidad de desarrollar proyectos en software 3D con rapidez y precisión es increíble, especialmente si conoces el programa. Además de una mayor agilidad, puede utilizar los recursos disponibles en su software para controlar todo el proceso de calidad.
Reducción de costos
De hecho, está claro que los avances tecnológicos están reemplazando el trabajo humano con máquinas en una parte importante de los procesos industriales. Muchas tareas que antes requerían la atención de toda una industria de profesionales del dibujo ahora se pueden realizar rápidamente en una sola computadora.
Todo lo que necesita para hacer esto es un software 3D y algunos expertos. Reducir el número de empleados permite reducir los costos de mano de obra y puede mejorar los resultados de una empresa.
Asimismo, la reducción de costos es un movimiento natural para los proyectos digitales. Elimina la necesidad de construir prototipos físicos, reduciendo los costos de fabricación y puesta a punto y las modificaciones existentes.
Preventa
Como se mencionó anteriormente, el modelado 3D le permite desarrollar su proyecto con gran precisión. En algunos casos, los profesionales del modelado 3D utilizan recursos de impresión 3D para crear pequeños prototipos para diversas evaluaciones.
De hecho, el renderizado es una de las herramientas más utilizadas para las ventas de preproducción. Esta es una solución que le permite transformar su modelo en una foto totalmente realista.
Con esta técnica, puede generar una imagen desde una posición específica de la ventana modelada, lo que tiene la ventaja de capturar cada rincón de la escena y convertirla en una foto de alta resolución y calidad.
Desde entonces, el modelado 3D se ha convertido en una metodología esencial para el sector industrial ya que optimiza el proceso de creación y fabricación de productos, ya sea prototipando en una etapa temprana o ajustando el modelo según los ajustes identificados durante la fase de prueba.
Experimentemos
Al iniciar un proyecto con un sistema de modelado 3D, se pueden realizar pruebas utilizando un prototipo digital en un entorno mejor que el real para garantizar la seguridad del proyecto.
Ahora es posible probar la resistencia de piezas mecánicas y esfuerzos como compresión, tensión, torsión y flexión, e incluso probar el aislamiento transferido a los componentes. Por lo tanto, estos análisis hipotéticos son útiles para predecir la vida útil del equipo y su efectividad para realizar el proceso para el cual fue desarrollado.
Guía de documentación del proyecto
La creación de prototipos tridimensionales permite a la industria documentar y crear inventarios de producción lo suficientemente completos como para dejar réplicas de objetos de alta fidelidad.
Al preparar el documento, es importante especificar que el especialista puede elegir el formato de la hoja y determinar la cantidad de páginas requeridas para aclarar todos los puntos del proyecto. Esto significa que no hay un número máximo de páginas por lo que puedes detallar todos los aspectos relevantes.
7 herramientas de modelación 3D
Como señalé al principio del artículo, necesitas un software especial para crear prototipos 3D. De hecho, el proceso de creación 3D comienza en la etapa de diseño. Aquí el diseñador busca referencias y planifica cómo se llevará a cabo el proyecto, teniendo en cuenta tanto los aspectos prácticos como los creativos.
Además, tenga en cuenta que para los objetos que van a imprimir, debe considerar varios factores para poder imprimir e implementar.
Finalmente, con la estructura en mente, el artesano abre el software y crea una cuadrícula tridimensional de acuerdo con las dimensiones y proporciones requeridas. Después de desarrollarlo, los profesionales pueden trabajar con ellos para crear proyectos y, por lo tanto, crear y ejecutar objetos.
Para imprimir, el archivo debe importarse en el formato apropiado (generalmente “.obj” o “.slt”) y luego enviarse al software de corte.
Ahora que hemos descrito el proceso de creación de objetos 3D, centrémonos en las herramientas de modelado 3D más aclamadas en la actualidad.
SOLIDWORK
Este software se basa en cálculos paramétricos. Es decir, representa cada variable espacial considerando variables independientes (dos en el caso de las superficies) y genera una forma 3D a partir de la geometría. En un entorno programático, la creación de un sólido o una superficie comienza con la definición de un modelo 2D, que luego se convierte en un modelo 3D.
De hecho, este recurso es extremadamente útil debido a su excelente combinación de características, incluidas las características específicas de soldadura, muebles y chapa. Como tal, las soluciones proporcionadas por el software cubren todos los niveles del proceso de desarrollo del producto. Esto significa que es una de las herramientas más utilizadas y reconocidas en la actualidad.
Otra cosa muy buena de SOLIDWORK es que ofrece un flujo de trabajo continuo e integrado que cubre diferentes fases como el proyecto, la validación, el diseño, la comunicación y la gestión de datos. Su versatilidad rica en funciones y capacidades de modelado innovadoras lo convierten en uno de los mejores softwares para diseñadores e ingenieros 3D en su vida diaria.
Gracias a su interfaz fácil de usar, puede ser utilizado por estudiantes técnicos que buscan una herramienta fácil de usar para desarrollar durante sus estudios.
Fusión 360
Este software se conoce en español como diseño asistido por ordenador y funciona con la plataforma Computed Aided Design y conocido como CAD.
La tecnología creada para habilitar los diseños fabricados no es de código abierto, pero Autodesk hace que el software sea gratuito para uso no comercial y para estudiantes.
De hecho, esta herramienta puede realizar modelado o esculpido tanto paramétrico como directo. Para este tipo de modelo, se basa en croquis y se genera un diseño 2D para su posterior manipulación en masa.
Después de un primer paso específico para modelar parámetros basados en bocetos 2D, puede crear su diseño usando herramientas de generación de volumen como revolución, extrusión y otras opciones comunes.
Con esta herramienta también puede crear ensamblajes. Este es un concepto muy utilizado cuando se agrupan muchas partes para crear una parte, como en el caso de la maquinaria.
También puede empezar a esculpir para la industria de la chapa con las herramientas de Fusion 360. En este contexto, utilizamos la versión de malla para presentar la pieza con una forma más orgánica que permite que la carrocería contenga elementos decorativos.
Al final de la creación de prototipos, puede exportar su prototipo en formato STL para imprimirlo.
Tinkercad
Es un software de modelado 3D destinado a la creación de superficies duras donde la sencillez es la principal característica.
Funciona a través de tu navegador de internet, por lo que no necesitas instalar ningún programa para utilizarlo. Además, para usar sus funciones, los interesados no necesitan comprarlo, simplemente pueden registrarse, establecer una conexión inicial con la plataforma y comenzar a modelar.
Es un recurso gratuito y tiene una funcionalidad muy básica, por lo que recomendaría a las personas y estudiantes interesados que den sus primeros pasos en el modelado 3D.
AutoCAD
Este software de modelado 3D cuenta con un conjunto de herramientas que ayudan a desarrollar diseños de ingeniería en áreas específicas como proyectos arquitectónicos, eléctricos, hidráulicos, estructurales o mecánicos por sectores de diseño para la industria.
Debido a la importancia del modelado 3D antes de que un proyecto ingrese a la cadena de producción, además de saber utilizar las herramientas, el implementador debe tener un conocimiento profundo del área temática. Sí, este recurso es de pago, pero tiene una prueba gratuita de 30 días, por lo que se posiciona como un recurso gratuito.
Blender
También realiza el modelado de superficies duras, pero es un software de código abierto ampliamente utilizado para el modelado orgánico. Al igual que con la herramienta anterior, el software utiliza formas primitivas que se pueden usar para modelar en un proceso de escultura o alternativas de modelado tradicionales como la extrusión, pero sin controles de parámetros.
Blender no es solo un modelador 3D, sino también una completa herramienta que te permite crear renderizados y animaciones en una línea cómoda, y su interfaz puede parecer complicada a primera vista porque está más organizada. Después de crear la forma primitiva, se aplican modificadores creando o eliminando los materiales, agrupaciones y modelos deseados. Al final del paso de modelado, puede exportar su prototipo de cortador como STL u OBJ.
Alibre
Ha estado en el mercado por más de 20 años, es un software de modelado relativamente simple. También se caracteriza por su precisión y sencillez de uso.
Pero una personalidad simple tiene un gran potencial. Gracias a esta herramienta, puede crear una gran variedad de piezas: moldes, máquinas grandes, equipos de fábrica, muebles, bienes de consumo, suministros para robótica y mucho más.
Le permite fabricar piezas 3D muy complejas para cualquier aplicación simplemente probando un proceso de modelado bastante simple. Otra gran característica de este software es la capacidad de convertir modelos sólidos regulares o importados en modelos de chapa, así como la visualización estándar plana con un solo clic.
3D Max
Este software está diseñado para modelado, animación 3D y creación de modelos electrónicos.
Fundada en 1990, se ha ganado la confianza de la industria de la animación en 3D al desempeñar un papel fundamental en la creación de personajes inolvidables en animaciones y películas como Toy Story.
De hecho, el software ha asegurado su lugar en el mercado porque desarrolla objetos de gran calidad y gran realismo.
En resumen, existen varias herramientas que pueden proporcionar buenos prototipos 3D, pero para obtener los mejores resultados es muy importante considerar la naturaleza de su proyecto, sus propios objetivos y elegir alternativas que puedan agregar valor al producto final.
Relación de modelación 3D y fabricación digital
De hecho, la fabricación digital es el proceso de combinar el modelado 3D o diseño asistido por ordenador (CAD) con la fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D.
Del mismo modo, esta tendencia se refiere a la fabricación retrógrada o mecanizado, y muchas otras técnicas destinadas a producir objetos diseñados de acuerdo con las técnicas anteriores.
Entonces, de manera simplista, es el proceso mediante el cual se crean objetos 3D basados en el diseño digital.
Cuando se trata de convertir objetos virtuales en productos físicos, es posible utilizar una variedad de tecnologías como la impresión 3D, el fresado y el corte por láser.
Dicho esto, es fácil ver que la calidad del producto final, impreso o logrado, depende directamente de cómo se realice el modelado 3D.
Además de optimizar la calidad del producto, la creación de cuadrículas tridimensionales juega un papel más expresivo en la industria. En este sentido, debe abordarse desde una perspectiva de producción digital, enfatizando los beneficios mencionados a lo largo del post y minimizando costos y tiempo de producción.
Desde esta perspectiva, el objeto se convierte en un producto tangible a través del uso consciente de los recursos y la priorización de la economía de la empresa en términos tanto de la cantidad de dinero asignada para iniciar el proyecto como del tiempo que tomará completarlo.
Con el modelado 3D, el diseño es mucho más rápido, eficiente y preciso, por lo que iniciar el proceso de fabricación minimiza la posibilidad de errores estructurales y funcionales. Por lo tanto, la repetición de pasos y la pérdida de tiempo inherentes a los procesos lentos y de baja tecnología pueden minimizarse.
