Módulo Avanzado: Mecaniza un Archivo 3D Complejo

Este módulo requiere haber completado el Módulo 2 del curso básico.

¿Has modelado o descargado un objeto de malla 3D de un sitio de intercambio de diseños y quieres mecanizarlo? Aquí veremos cómo importarlo y prepararlo para el mecanizado en Autodesk Fusion.

Descarga aquí el archivo de ejemplo, el rostro de Nefertiti.

El archivo de ejemplo es un archivo .3mf, utilizado para guardar modelos 3D en malla.

Un archivo 3D en modelado de malla (o poligonal en francés) consiste en manipular una malla que representa la superficie del objeto. Este tipo de modelado es muy adecuado para animación o videojuegos; en resumen, si quieres crear formas muy orgánicas.

Básicamente, Fusion y otros programas de diseño industrial no utilizan el modelado de malla porque implica imprecisión. Utilizan otro sistema, simplemente llamado modelado paramétrico. Este tipo de modelado es mucho más preciso y flexible que las mallas, pero permite menos creatividad en términos de diseño.

Sin embargo, muchos archivos 3D paramétricos que puedes encontrar en internet se convierten a malla porque este es el tipo de archivo requerido para la impresión 3D. Si descargas diseños de Thingiverse, por ejemplo, es muy probable que el archivo esté en formato .stl o .3mf. ¡La mejor opción es encontrar archivos guardados en formato .step o .f3d, que puedes abrir directamente en Fusion!

Nuestro ejemplo aquí es una escultura de un rostro, por lo que tiene sentido que el archivo sea un archivo de malla, que sin embargo podemos convertir a paramétrico.

Para tu información, este modelo es una versión modificada de este, encontrado en Thingiverse:
https://www.thingiverse.com/thing:1822326

Empieza creando un nuevo archivo, asegúrate de estar en el espacio de trabajo Diseño y selecciona Insertar > Insertar Malla.

Haz clic en Seleccionar de mi ordenador…, navega hasta la carpeta donde está guardado el archivo Nefertuto.3mf y selecciónalo.

Normalmente, se posiciona en el plano correcto (XY) porque el formato .3mf guarda este tipo de información de posicionamiento.

Puedes rotar/mover el objeto como desees utilizando las herramientas de transformación. Asegúrate de que el objeto esté centrado y colocado en Z=0mm utilizando las herramientas Centrar y Mover al Suelo en el menú de la derecha.

Una vez que todo sea correcto, haz clic en OK.

Puedes ver que el objeto Nefertiti_face ha aparecido en el Navegador con un pequeño logo prismático, indicando que este objeto es una malla.

Aunque es totalmente posible utilizar el archivo directamente como malla para el mecanizado, lo convertiremos en un objeto paramétrico para que pueda manipularse fácilmente en Fusion.

Para ello, haz clic en la pestaña Malla:

Luego en Modificar > Convertir Malla.

En el menú de la derecha, haz clic en Seleccionar Cuerpo y haz clic en nuestro objeto.
Deja el resto como está.

Puede aparecer un mensaje de alerta como este:

‘Esta malla tiene más de 10.000 triángulos. El cálculo puede tardar mucho tiempo.’

Dependiendo de la complejidad del objeto, el tiempo de cálculo puede ser bastante largo. Este ejemplo tarda 4 segundos en calcularse en un ordenador con un procesador relativamente potente (AMD Ryzen 7 6800HS (3.20 GHz)).

Puedes volver a la pestaña Sólido. Puedes ver que el objeto Nefertit_face ha cambiado su icono, lo que significa que el objeto es un Sólido Paramétrico.

Añadiremos una base a nuestro objeto porque el objetivo es tener un objeto final que pueda cortarse fácilmente del material en bruto. Crea un nuevo Crear > Boceto en el plano XY (hemos ocultado el cuerpo aquí para acceder al plano).

Selecciona Crear > Elipse.

Coloca el primer punto en el centro del documento, luego introduce 55 mm para la distancia horizontal y 0 grados, y haz clic izquierdo para confirmar.

Luego introduce 40 mm para la distancia vertical:

Confirma pulsando Intro.
Puedes finalizar el boceto haciendo clic en Finalizar boceto.

Crear > Extruir y extruye la Elipse por 2.66 mm. Asegúrate de que la Operación esté configurada en Unir.

Haz clic en OK para confirmar la operación. La base ya está completa.
Ahora podemos pasar a la pestaña Fabricación.

Luego ve al espacio de trabajo Fabricación.

Crea una nueva Configuración como de costumbre, colocando las coordenadas de trabajo en el spoilerboard en la pestaña Configuración:

Aquí asumimos que nuestro material en bruto tiene 18 mm de grosor. Establece el Desplazamiento Superior del Material en 0 mm y comprueba que la Altura del Material (z) sea inferior a 18 mm en la pestaña Material. Si es más grueso que esto, no dudes en cambiar el tamaño del modelo volviendo a la sección Diseño y utilizando Modificar > Escala.

Puedes validar la Configuración.

Selecciona la operación 3D > Vaciado de Cajera. Esta operación es más fácil de usar que el Vaciado Adaptativo, que utilizamos para el cenicero, pero permite menos precisión. Sin embargo, el Vaciado de Cajera es generalmente mucho más rápido. No dudes en realizar pruebas y comparar los resultados y los tiempos de mecanizado.

Selecciona una fresa de 6 mm de diámetro, elige las velocidades adecuadas para tu equipo y ve directamente a la pestaña Geometría.

En esta pestaña, selecciona Límite de Mecanizado: Selección, luego haz clic en el borde superior de la base.

En Contención de Herramienta, selecciona Herramienta fuera del límite.

Esta opción te permite limitar el área de mecanizado al contorno exterior de esta elipse.

En la pestaña Pasadas, solo cambia el valor de Profundidad Máxima de Desbaste a 1 mm. Este valor determinará el grado de acabado de la operación: cuanto menor sea, más definido será el objeto; cuanto mayor sea, más aproximado será el objeto. Esto dependerá de tus objetivos de tiempo, el tipo de material, etc.

Arriba: Resultado para pasadas de 1 mm -> 2 minutos y 10 segundos según Fusion.

Arriba: Resultado para pasadas de 5 mm -> 23 segundos de mecanizado según Fusion.

No olvides desmarcar Dejar Material.

Luego, en la última pestaña, Enlace, asegúrate de que el Ángulo de Rampa (grados) esté configurado en 35 grados.

Puedes hacer clic en OK para confirmar la operación.

Ahora utilizaremos una operación para completar la forma 3D. Usaremos una fresa hemisférica cónica (esta: https://www.fraisertools.com/en/zeta-covered-spiral-carving-2d-3d-router-bit.html) porque este tipo de fresa permite un nivel de precisión difícil de lograr con una fresa hemisférica recta convencional. Es totalmente posible usar una, pero tendrás que comprometer su diámetro o el nivel de detalle que quieras conseguir.

Es esencial utilizar una fresa hemisférica porque el objetivo aquí es suavizar nuestro desbaste rompiendo el efecto de escalera y mecanizando los detalles. Esto es imposible de hacer con una fresa recta.

Hay diferentes operaciones de acabado en Fusion, cada una de las cuales es más o menos adecuada para un tipo particular de diseño. Aquí, utilizaremos la operación más común, 3D > Paralelo. No dudes en probarlas según tu diseño.

La configuración es bastante sencilla: solo tienes que seleccionar la fresa adecuada, en este caso la #22 - 3.2R1.6mm 2.5° ZETA de cara del kit Fraiser Boss Ultimate.

En cuanto a los ajustes, aquí utilizaremos los recomendados por Fraiser. Si utilizas una fresa diferente, consulta las especificaciones del fabricante, pero ten en cuenta que puedes trabajar bastante rápido ya que esta fresa no tiene mucho que mecanizar.

Luego, en Geometría, deja Límite de Mecanizado configurado en Silueta.

En la pestaña Pasadas, el único valor a comprobar es el de Paso Lateral. Este valor define la finura entre cada trayectoria de herramienta. Si notas que la superficie de tu mecanizado no es perfecta pero tiene rastros de la fresa, es posible que este valor no sea lo suficientemente pequeño:

Puedes hacer clic en OK para confirmar la operación.

El propósito de esta última operación es simplemente mecanizar el contorno de la base para eliminar el grabado del material en bruto. No entraremos en detalles aquí, ya que esta operación se explica en otros tutoriales.

Selecciona 2D > Contorno 2D:

Luego selecciona una fresa de extremo plano (puedes usar la de la primera operación, por ejemplo).

En Geometría, selecciona el borde inferior de la base y no olvides añadir las pestañas.

En Pasadas, no olvides configurar las pasadas según tus preferencias y tu fresa:

Luego, en Enlace, activa Rampa y utiliza nuestros valores óptimos:

Ramping Angle: 35 deg
Maximum Ramp Stepdown: 300 mm
Ramp Clearance Height: 2.5 mm

Puedes confirmar la operación haciendo clic en OK.

Nada especial aquí. No olvides que estás cambiando de herramientas y que necesitarás exportar cada operación una por una si estás utilizando la licencia para uso personal.

En cuanto al mecanizado, tampoco hay nada especial aquí.

Aquí utilizamos la base para cortar fácilmente el objeto del material en bruto con pestañas. Sin embargo, esto puede no ser posible dependiendo del tipo de archivo, y es totalmente posible utilizar operaciones de Vaciado 3D para cortar completamente. Sin embargo, no podrás añadir pestañas: debes modelarlas tú mismo o utilizar la técnica conocida como “Onion skinning”: deja de 0.2 a 0.3 mm de material en la parte inferior de tu corte, luego termina a mano con un cúter.

Si utilizas una buena fresa hemisférica y el material es lo suficientemente blando, puedes cortar directamente el material en bruto con la pasada de acabado. ¡Asegúrate de probarlo primero!