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UNIVERSIDAD INCCA DE COLOMBIA Taller de Investigación I Consulta - TECNOLOGIA 3 D Docente Ingeniero Efraín Patiño RENE CALDERÓN Código. 54661

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS Octubre 2010


Impresora 3D Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas mediante la compactación de un polvo que se va depositando en un contenedor. Surgen con la idea de convertir archivos CAD en prototipos reales. Adecuadas para : matricería, la prefabricación de piezas o componentes. Util en sectores como la arquitectura o el diseño industrial.


Funcionamiento Según el método empleado para la compactación del polvo se pueden clasificar en:

Impresoras 3D de tinta: Utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores. Impresoras 3D láser: Un láser transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen.


Los dos tipos de escáneres 3D son el de contacto y sin contacto. Los escáneres de contacto 3D se pueden dividir además en dos categorías principales, escáneres activos y escáneres pasivos. Hay una variedad de tecnologías que caen bajo cada una de estas categorías.


Contacto Los escáneres 3D examinan el objeto por medio del toque físico. Un CMM (Maquina de medición por coordenadas) Se usa en su mayoría en la fabricación y puede ser muy preciso. La desventaja de los CMMs, Requiere el contacto con el objeto. Susceptible de daño Son relativamente lentos comparado con otros métodos Otros ejemplos son los escáners que se usan para digitalizar los modelos (objetos y personas) en la industria de la animación de la computadora.


Activos Escáneres activos emiten alguna clase de la radiación y disciernen su reflejo para tentar un objeto o el ambiente. Los tipos posibles de la radiación usada incluyen la luz, ultrasonido o radiografía. El escáner del láser del tiempo del vuelo 3D es un escáner activo que usa la luz del láser para examinar el objeto. En el corazón de este tipo de escáner existe un examinador de distancias del láser de tiempo de vuelo. El examinador de la distancia del láser encuentra la distancia de una superficie cronometrando el tiempo del viaje redondo de un pulso de la luz. Un laser se usa para emitir un pulso de la luz y la cantidad de tiempo antes la luz reflejada es vista por un detector es cronometrado. Como la velocidad de la luz C es conocida, el tiempo del viaje redondo determina la distancia del viaje de la luz, que es dos veces la distancia entre el escáner y la superficie. Si T es el tiempo del viaje redondo, entonces distancia es igual a (C * T) /2. Claramente la certeza de un escáner del laser de tiempo de vuelo 3D depende de la precisión con la que se puede medir el tiempo T: 3.3 pico segundos (aprox.) es el tiempo requerido para que la luz viaje 1 milímetro.


Time of Flight (Tiempo de Vuelo) Este escรกner Laser Leica puede ser usado para escanear edificios, formaciones rocosas, etc., y producir un modelo 3D. El LASER apunta su rayo en un amplio rango horizontal. Su cabeza rota horizontalmente, un espejo se mueve verticalmente hacia arriba y hacia abajo. El rayo Laser es usado para medir la distancia al primer objeto que encuentre en su trayectoria.


Time of Flight (Tiempo de Vuelo) El examinador de la distancia del láser sólo discierne la distancia de un punto en su dirección del panorama. Así, el escáner escanea su campo entero del panorama un punto a la vez cambiando la dirección del examinador de distancia para escanear puntos diferentes. La dirección del panorama del examinador de la distancia del láser puede ser cambiada al girar al examinador de la distancia mismo, o usando un sistema de giratorio de espejos. El método de espejos giratorios se usa comúnmente porque estos son mucho más ligeros y así pueden ser girados mucho más rápido y con una precisión más grande. Escáneres típicos de láser de tiempo de vuelo 3D pueden medir la distancia en puntos de 10,000 ~ 100,000 cada segundo.


Triangulación El escáner del láser de triangulación 3D es también un escáner activo que usa la luz del láser de examinar el ambiente. Con el respeto para cronometrar de escáner de láser de vuelo 3D el láser de triangulación brilla un láser en el objeto y explota una cámara para buscar la ubicación del punto del láser. Dependiendo de que tan lejos el láser golpee una superficie, el punto del láser aparece en lugares diferentes en el panorama de la cámara. Esta técnica se llama triangulación porque el punto de láser, la cámara y el emisor del láser forman un triángulo. La longitud de un lado del triángulo, la distancia entre la cámara y el emisor del láser se sabe. El ángulo del rincón de emisor de láser se sabe también. El ángulo del rincón de cámara puede ser determinado mirando la ubicación del punto del láser en la cámara. Estos tres pedazos de información determinan completamente la forma y el tamaño del triángulo y dan la ubicación del rincón punteado del triángulo. En la mayoría de los casos una raya de láser, en vez de un solo punto del láser, se barre a través del objeto para acelerar el proceso de la adquisición. El Concilio Nacional de Investigación de Canadá estaba entre los primeros institutos en desarrollar la tecnología basada de exanimación por triangulación en 1978.


La Holografía Conoscópica Es una técnica interferométrica que consiste en hacer pasar un rayo reflejado en una superficie a través de un cristal birrefringente, esto es un cristal con dos índices de refracción, uno fijo y otro dependiente del ángulo de incidencia, el resultado son dos rayos paralelos que se hacen interferir con una lente cilíndrica, esta interferencia es capturada por un sensor CCD, la frecuencia de esta interferencia determina la posición del objeto en el que se proyectó el rayo láser. Esta técnica permite la medición de orificios en su configuración colineal, alcanzando precisiones mejores que una micra. La ventaja de esta técnica es que puede utilizar luz no coherente, esto quiere decir que la fuente de iluminación no tiene porqué ser un láser, la única condición es que sea monocromática.


La luz estructurada Los Escáneres 3D de luz estructurada proyectan un modelo de la luz en el objeto y miran la deformación del modelo en el sujeto. El modelo puede ser unidimensional o de dos dimensiones.

Un ejemplo de un modelo dimensional es una línea. La línea se proyecta en el objeto que se usa o un proyector de LCD o un láser general. Una cámara, la desviación levemente del proyector de modelo, mira la forma de la línea y usa una técnica semejante al triangulación para calcular la distancia de cada punto en la línea. En el caso de un del modelo de la línea sola, la línea se barre a través del campo del panorama para reunir información de distancia una tira a la vez.


La luz modulada Esc谩neres 3D ligeros modulados brillan una luz continuamente cambiante en el objeto. Generalmente la fuente de luz simplemente cicla su amplitud en un patr贸n de sinodal. Una c谩mara detecta la luz reflejada y la cantidad que el patr贸n de la luz cambia para determinar la distancia viajada por la luz.


Pasivos Escáneres pasivos no emiten ninguna clase de la radiación por sí mismos, pero en lugar se fía de detectar la radiación reflejada del ambiente. La mayoría de los escáneres de este tipo detectan la luz visible porque es una radiación ya disponible del ambiente. Para otros tipos de radiación, como el infrarrojo son usados también, muy baratos, porque no necesitan hardware particular.


Funcionalidad El propósito de un escáner 3D es, generalmente, el de crear una nube de puntos a partir de muestras geométricas en la superficie del objeto. Estos puntos se pueden usar entonces para extrapolar la forma del objeto (un proceso llamado reedificación o reconstrucción). Si la información de color se reúne en cada uno de los puntos, entonces los colores en la superficie del objeto se pueden determinar también.


Impresoras 3D de tinta

En el caso de las impresoras de tinta, el polvo composite utilizado puede ser a base de escayola o celulosa (el más común es el de escayola). El resultado es bastante frágil, por lo que conviene someter la pieza a una infiltración a base de cianocrilato o epoxis para darle la dureza necesaria. Las piezas hechas con polvo de celulosa pueden infiltrarse con un elastómero para conseguir piezas flexibles.


La ventaja es que es un método más rápido y económico, aunque las piezas son más frágiles. al acabar el proceso de impresión, debe esperarse un tiempo para que el material acabe de polimerizar. Después ya se puede manipular la pieza. La ventaja es que las piezas son más resistentes, aunque el proceso es más lento y más costoso


Impresoras que inyectan polímeros Se inyecta resinas en estado líquido y curándolas con luz ultravioleta. Fotopolímeros de base acrílica con diferentes propiedades físico-mecánicas:  Variedad de flexibilidades  Elongación a rotura Resistencia Colores Se caracteriza por:

Su precisión y acabado de superficie (matricería). Esta tecnología ha sido la primera en lograr inyectar dos materiales diferentes en una misma impresión Creación de materiales digitales con propiedades "a la carta". La ventaja de esta tecnología son piezas de gran calidad, aunque resulta algo más costoso.


Impresoras que imprimen incluso a color Máquinas más evolucionadas, las capas se aglutinan con un líquido mezclado con tinta de manera que las piezas se obtienen incluso a color, con capacidad de 2^24 colores diferentes. Los ficheros que contienen los datos de estas piezas son triángulos, incorporan la característica del color en cada triángulo, asi impresión de texturas es también totalmente factible siempre que el triangulado del fichero suficientemente pequeño. Es tecnología reciente Incorpora ventajas (sencillez de manejo, fiabilidad, ambiente limpio de trabajo) Prestaciones El área de impresión varía según modelo de impresora entre 20 x 25 cm y 50 x 40 cm, con una altura máxima de 20cm. Dependiendo de la tecnología, son capaces de imprimir a mayor o menor velocidad, esto muy relacionado con el espesor de capa.


• Zprinter • Eden

• • • •

Fabricantes Z Corporation Dimension Objet


Proyecto RepRap El Proyecto RepRap es una iniciativa para tratar de crear una máquina auto-replicable que puede ser usada para prototipado rápido y manufactura. RepRap está desarrollado bajo licencia GNU para producir una impresora 3D autorreplicante con ingeniería abierta "open source" . Actualmente sólo puede producir copias de sus partes de plástico, aunque la investigación pretende llegar a imprimir sus circuitos y sus partes de metal. Su creador dice que "queremos asegurarnos de que todo tiene fuente abierta, no sólo el diseño y los programas de control sino la herramienta completa."


Gráficos 3D por computadora

El término gráficos 3D por computadora o por ordenador (en inglés 3D computer graphics) se refiere a trabajos de arte gráfico creados con ayuda de computadoras y programas especiales 3D. Un gráfico 3D difiere de uno 2D principalmente por la forma en que ha sido generado. Este gráfico se origina mediante cálculos matemáticos sobre entidades geométricas tridimensionales producidas en un ordenador, y cuyo propósito es conseguir una proyección visual en dos dimensiones para ser mostrada en una pantalla o impresa en papel.


Gráficos 3D por computadora

En general, el arte de los gráficos 3D es similar a la escultura o la fotografía, mientras que el arte de los gráficos 2D es análogo a la pintura. En los programas de gráficos por computadora esta distinción es a veces difusa: algunas aplicaciones 2D utilizan técnicas 3D para alcanzar ciertos efectos como iluminación, mientras que algunas aplicaciones 3D primarias hacen uso de técnicas 2D.


Creación de gráficos 3D • Modelado: Dar forma a los objetos individualmente • Iluminación: Transformaciones básicas en los tres ejes (XYZ), Rotación, Escala o Traslación. • Animacion: – – – –

Forma (shape) Mediante esqueletos Mediante deformadores Dinámicas

• Renderizado: (Rendér) Proceso final de generar la imagen 2D o animación a partir de la escena creada.


Aplicaciones informáticas - Aplicaciones 3D Nombre

Compañía

Enlace

Versión

Maya

Autodesk alias|wavefront)

SOFTIMAGE|XSI

Autodesk (antes propiedad de http://www.softimage.com AVID y antes de Microsoft)

3DStudio MAX

Autodesk

http://www.autodesk.com/3ds max

Max 2011

LightWave

Newtek

http://www.newtek.com/

LightWave 9.6

Blender

Blender (OpenSource)

http://www.blender.org/

2.49 - 2.50

Cinema 4D

Maxon

http://www.maxon.net

11.5

Houdini

Side Effects

http://www.sidefx.com/

10

Rhinoceros

Rhino

http://www.rhino3d.com/

4

Pov-ray

Povray

http://www.povray.org/

4

Cheetah 3D

Cheetah 3D

http://www.cheetah3d.com/

4

(antes http://www.autodesk.com/may Maya 2011 a

Softimage 2011


Paquetes de modelado y animación 3D Maya (Autodesk). Es el software de modelado más popular en la industria. Tras la adquisición de la empresa fabricante, ALIAS, por parte de AUTODESK, la versión octava de Maya fue publicada. Es utilizado por multitud de importantes estudios de efectos visuales en combinación con RenderMan, el motor de rénder fotorrealista de Pixar. Última versión a octubre de 2006: Maya 8. 3D Studio Max (Discreet). Fue originalmente escrito por Kinetix (una división de Autodesk) como el sucesor de 3D Studio para DOS. Más tarde Kinetix se fusionaría con la última adquisición de Autodesk, Discreet Logic. La versión más reciente en febrero de 2010 era la 10.0. Es el líder en el desarrollo 3D de la industria del videojuego y es muy utilizado a nivel amateur.


Paquetes de modelado y animación 3D Softimage XSI (Avid). El contrincante más grande de Maya. En 1987, Softimage Inc, una compañía situada en Montreal, escribió Softimage|3D, que se convirtió rápidamente en el programa de 3D más popular de ese período. En 1994, Microsoft compró Softimage Inc. y comenzaron a reescribir SoftImage|3D para Windows NT. El resultado se llamó Softimage|XSI. En 1998 Microsoft vendió Softimage a Avid. La versión a mediados del 2003 era la 3.5. Lightwave 3D (Newtek). Fue desarrollado por la compañía de Kansas NewTek

Inc. en 1989. El software consta de dos partes, Modeler desarrollado por Stuart Ferguson en 1986 y Layout desarrollado por Allen Hastings en 1989 para los ordenadores Commodore Amiga como parte del editor lineal/nolineal VideoToaster. Más tarde evolucionó en un avanzado paquete de modelado animación, VFX y render para diversas plataformas: Amiga, PC Windows, Apple Macintosh, Silicon Graphics, Dec Alpha, Sun Microsystems y Mips. Actualmente disponible para Windows, Mac OS y Mac OS X. La versión actual es la 9.3. Es utilizado en multitud de estudios para efectos visuales y animación de cine y televisión como Digital Domain, Rhythm & Hues, Eden FX, Dreamworks, Flash Film Works, Pixel Magic, The Embassy, JPL-Nasa, Zoic Studios, Cafe FX etc.


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Tecnologia 3D - Breve Reseña  

Esta es una consulta en la RED sobre la tecnologia 3D, caracteristicas y aplicaciones