Ingeniería Digital¡Todo lo que necesitas saber sobre el Modelado 3D en los procesos industriales! - NC Tech

El modelado 3D es la metodología que abarca el desarrollo de objetos tridimensionales por medio de softwares CAD (Computer Aided Design). De hecho, la práctica es una de las tendencias más importantes en lo que concierne al movimiento de transformación digital en el ámbito industrial. ¿Quieres saber por qué el modelado 3D se ha convertido en diferencial?

La verdad es que este método ha permitido representar objetos en el entorno virtual a través de modelos matemáticos. Es decir, permite ver el resultado de un proyecto industrial antes mismo de llevarlo a la realidad y hacerlo tangible. Por lo que, es un recurso fantástico tanto para mejorar la calidad de los productos finales como para reducir los costos de producción. 

En definitiva, este último punto es de vital relevancia para estas organizaciones, dado que al mitigar costos, la empresa puede incrementar su rentabilidad y, por consiguiente, optimizar sus resultados en el mercado.

Si quieres aprender más acerca del modelado 3D, te recomendamos que continúes leyendo nuestro post. Aquí encontrarás abundante y valiosa información acerca de esta flamante tendencia en transformación digital.

¡Ponte cómodo y disfruta la lectura!

Importancia del modelado 3D en la industria

Efectivamente, el modelado 3D es muy importante para el desarrollo y para la optimización de un proyecto, así como para la definición de los procesos de fabricación y de marketing.

En lo que concierne a su esencia, el modelo 3D es un prototipo virtual que permite ejecutar un análisis dimensional de sus piezas con mucho más precisión, verificando así, todos sus detalles. 

Mediante el modelado 3D, se logra simular el funcionamiento de sistemas montados. Asimismo, se puede predecir y corregir posibles problemas de funcionamiento y aún, planear el proceso de fabricación.

En lo que concierne al marketing, las imágenes en alta definición obtenidas en el modelo 3D pueden utilizarse en manuales, campañas publicitarias y en otras acciones estratégicas, antes mismo del objeto ingresar a la línea de producción.

Por lo tanto, gracias al modelado 3D, es posible realizar un proyecto, anunciarlo y fabricar de acuerdo con la demanda. 

Se observa que, la posibilidad de crear un prototipo tridimensional impacta diferentes sectores organizacionales e, incluso, ocasiona importantes cambios a nivel estratégico. 

En este sentido, el desarrollo de un objeto virtual se ha transformado en un poderoso diferencial de las industrias que buscan mejorar sus procesos operacionales, mantenerse alineadas con las tendencias del mercado y atentas a las nuevas demandas del consumidor.

Conoce los 6 beneficios más importantes del modelado 3D

Cada vez más utilizado en la industria tanto para fines de prototipado como para fabricar productos finales, el modelado 3D proporciona numerosos beneficios a las empresas. A continuación, conócelos a detalle:

1. Disminuye el tiempo de desarrollo

Los softwares de modelado 3D permiten agilizar el diseño del objeto, no poseen la imprecisión del movimiento humano y señalan errores tan pronto como sean detectados. Asimismo, con este tipo de sistema se pueden poner en marcha tareas simples, pero costosas como la conversión entre vistas 2D y 3D se ejecuten de forma automática. 

2. Reduce los costos

En efecto, es nítido que el avance tecnológico, ha ocasionado la sustitución del trabajo humano por máquinas en una buena parte de los procesos del rubro. 

Muchas actividades, que antes demandaban la atención de un sector entero de profesionales responsables por dibujos técnicos, en la actualidad, pueden ser llevadas a cabo rápidamente utilizando apenas un ordenador. 

Para ello, basta con disponer de un software 3D y de unas pocas personas especializadas. A raíz de la contracción del plantel de colaboradores, es posible reducir los costos con recursos humanos y así, mejorar la rentabilidad del negocio. 

Asimismo, la disminución de los gastos es un movimiento natural del proyecto digital, dado que este excluye la necesidad de producir prototipos físicos, por ende, se logra disminuir los costos de producción y los gastos inherentes de ajustes y modificaciones.

3. Proyectos más precisos

Es increíble la capacidad de desarrollar proyectos en un software 3D con gran velocidad y precisión, principalmente, cuando se conoce el programa. Además de potencializar la agilidad, podemos controlar todo el proceso de calidad utilizando los recursos disponibles en el software. 

4. Permite realizar pruebas

Al poner en marcha un proyecto utilizando un sistema de modelado 3D es posible efectuar pruebas con el prototipo digital bajo condiciones que, a menudo, superan las condiciones reales, situación que aporta más seguridad al proyecto.

En la actualidad, es posible verificar la resistencia de piezas mecánicas y esfuerzos como compresión, tracción, torsión, flexión e incluso, verificar cómo es la transmisión de calor en el componente. Estos análisis virtuales permiten, consecuentemente, predecir la vida útil del equipo y su eficiencia en la ejecución de los procesos para los que está siendo desarrollado.

5. Orienta la documentación del proyecto

La creación de un prototipo tridimensional permite que la industria documente y elabore un completo inventario de producción a punto de dejar la reproducción del objeto con extremada fidelidad.

Es importante señalar que, en el momento de elaborar los documentos, el profesional puede elegir el formato de la hoja y determinar la cantidad de páginas necesarias para aclarar todos los puntos del proyecto. Es decir, como no existe un número máximo de páginas, se puede detallar todos los aspectos que sean relevantes.

6. Venta anticipada

Como dijimos anteriormente, al utilizar el modelado tridimensional, se puede desarrollar el proyecto con extremada precisión. En algunos casos, los profesionales de modelado 3D utilizan también el recurso de la impresión 3D para producir prototipos en escala menor para varias evaluaciones. 

De hecho, la renderización es una de las herramientas más usadas para vender antes de que se lleve a cabo la fabricación de un producto. Esta es una solución que permite transformar cualquier modelado en una foto totalmente realista. 

Al usar esta técnica, se puede producir fotos a partir de una determinada posición de la ventana en que se está modelando, por eso, la ventaja de producirse cualquier ángulo de la escena y transformarlo en una fotografía de alta definición y con excelente calidad.

Por lo tanto, el modelado 3D se ha convertido en una metodología esencial para el sector industrial, ya que optimiza el proceso de creación y producción de productos ya sea en su etapa inicial llevando a cabo el prototipo o corrigiendo el modelo de acuerdo con los ajustes identificados en la etapa de prueba. 

Software CAD: Las 3 técnicas de modelado 

Como dijimos al inicio, la representación de la malla tridimensional se realiza a partir de softwares CAD que utilizan recursos matemáticos para representar diferentes formas desde las más simples hasta las más complejas.

De hecho, este tipo de software se categoriza en 3 técnicas de modelado: Sólido, de superficie y orgánico. A continuación, conoce estas categorías a detalle:

Modelado Sólido

Al usar este tipo de modelado, el profesional elabora piezas y objetos siguiendo proporciones y características similares a un modelo real. Asimismo, mantiene la misma lógica del proceso de fabricación del modelo físico como cortes y extrusión, pudiendo incluso, combinar, excluir, retirar y transponer elementos con el objetivo de acercarse al objeto final.

Esta técnica se encuentra dentro de la categoría de CAD paramétricos, dado que el especialista puede guardar lo que se ha hecho en cada etapa permitiendo, de este modo, hacer cambios en el proyecto a cualquier momento sin necesitar comenzar desde cero. Incluso, uno de los softwares más efectivos para dicha finalidad es SOLIDWORKS (pero este tema lo verás más adelante).

Modelado de Superficie

Muy utilizado en los proyectos, el modelado de superficie es comúnmente usado para garantizar las propiedades estéticas de un producto aportando así, más autonomía y libertad durante el proceso de modelado de una pieza. Sin embargo, esta técnica solamente modela la superficie de la pieza dejando su interior hueco.

En virtud de eso, es común que los profesionales opten por combinar el modelado sólido y de superficie para maximizar el aprovechamiento de sus beneficios.

Modelado Orgánico

El modelado orgánico es una técnica muy usada en la industria de juegos. Situada dentro de la categoría de softwares CAD libres, estos softwares cuentan con un algoritmo matemático que permite el modelado directo en la superficie. Así, se pueden manipular objetos de manera libre y con detalles específicos. 

En virtud de sus características, este tipo de modelado puede ser aplicado para diferentes aplicaciones como la creación de personajes y aerodinámicas automotivas. 

7 herramientas del modelado 3D

Como señalamos al inicio de nuestro artículo, para crear un prototipo tridimensional, es necesario contar con softwares especiales. En efecto, el proceso de creación en 3D comienza con la etapa de concepción, en la que el diseñador busca referencias y planifica cómo se ejecuta el proyecto considerando tanto aspectos prácticos como creativos. 

Otro punto que se debe tener en cuenta es que, en el caso de que los objetos resulten en impresiones, es necesario pensar en diferentes factores para afianzar que se puedan llevar a cabo tanto la impresión como el montaje.

Finalmente, con la idea estructurada, el profesional puede abrir el software, crear la malla tridimensional acorde con las medidas y proporciones necesarias. Luego de desarrollarla, el especialista puede manipularlas para crear y dar vida a los proyectos y, consecuentemente, a los objetos.

Para la impresión, se debe importar el archivo en el formato adecuado -por lo general, “.obj” o “.slt” y luego, enviar para un software slicer.

Ahora que presentamos, a grandes rasgos, el proceso de creación de un objeto 3D, es hora de centrarnos en las herramientas de modelado tridimensional más aclamadas de la actualidad.

1. SOLIDWORKS

Este software tiene como base a la computación paramétrica. Es decir, expresa cada variable espacial considerando una variable independiente (o dos, en el caso de superficies) y crea, de esta manera, formas tridimensionales a partir de formas geométricas.

En el entorno del programa, la creación de un sólido o superficie empieza definiendo un modelo 2D que, luego, se transforma en 3D.

En efecto, este recurso es muy útil en virtud de disponer de un gran combo de funcionalidades, incluso, funciones específicas para construcción soldada, muebles y chapa metálica.

De esta manera, se puede decir que las soluciones aportadas por el software abarcan todos los niveles del proceso de desarrollo del producto, lo que conlleva a que sea una de las herramientas más utilizadas y reconocidas en la actualidad. 

Otro punto muy positivo de SOLIDWORK es que proporciona un flujo de trabajo integrado y continuo acaparando las diferentes fases: proyecto, verificación, diseño, comunicación y administración de datos. 

La versatilidad aportada por sus abundantes funciones y la posibilidad de crear modelos innovadores lo han posicionado como uno de los softwares más indicados para el cotidiano de proyectistas 3D y de profesionales de ingeniería.

Como posee una interfaz amigable, puede ser usado por estudiantes del área tecnológica que buscan una herramienta fácil de usar, pero que permita su desarrollo durante el período de aprendizaje.

2. Tinkercad

Tinkercad consta de un software de modelado 3D orientado a la creación de superficies duras cuya principal característica es la simplicidad.

Para utilizarlo, no es necesario instalar ningún programa, dado que se ejecuta a través del navegador de internet. Además, para recurrir a sus funciones, el interesado no necesita comprarlo, sino solamente registrarse, realizar su primer ingreso a la plataforma y listo, ya puede comenzar a modelar.

Por ser un recurso gratuito, presenta funciones muy básicas, por lo cual, se lo recomienda para que los interesados y los estudiantes comiencen a dar sus primeros pasos en el modelado 3D.

3. Blender

Este es un software de código libre extremadamente usado para crear modelado orgánico, por más que también realice modelado de superficies duras.

De la misma manera que la herramienta anterior, el software utiliza formas primitivas que pueden ser usadas para modelar usando el proceso sculpt (escultura) o las alternativas de modelado más tradicionales como la extrusión, sin embargo sin tener control paramétrico.

A primera vista, su interfaz puede parecer complicada, incluso, porque Blender no es apenas un modelador 3D, sino una herramienta completa que permite la creación de renderizaciones y animaciones siguiendo una línea mucho más cómoda y organizada.

Luego de crear una forma primitiva, se aplican modificadores en la misma creando o retirando material, agrupando y generando el modelo deseado. Al concluir la etapa de modelado, se puede exportar el prototipo para el slicer en STL o en OBJ.

4. Alibre

Presente hace más de 20 años en el mercado, Alibre es un software de modelado relativamente fácil de entender. Asimismo, se caracteriza por su precisión y su modo de uso simplificado.

Sin embargo, el carácter simple esconde un gran potencial. A través de la herramienta se puede crear diferentes piezas como moldes, grandes máquinas, equipos para fábricas, muebles, productos de consumo, insumos de robótica, entre otros. 

Al utilizarlo, se pueden producir piezas 3D de extremada complejidad para cualquier aplicación experimentando, para eso, un proceso de modelado bastante simple.

Otro diferencial interesante de este software es que permite convertir modelos sólidos regulares o importados en modelos de chapa metálica, además de visualizar estándares planos con apenas un clic. 

5. AutoCAD

Este software de modelado 3D cuenta con un conjunto de herramientas para ayudar en el desarrollo de diseños técnicos en algunas áreas como en proyectos de arquitectura, eléctrica, hidráulica, estructura o en proyectos mecánicos mediante el diseño de piezas para la industria. 

En virtud de la importancia del modelado 3D antes del proyecto ingresar a la línea de producción, es recomendable que, además de saber utilizar la herramienta, su operador cuente con abundante conocimiento en el área que desea actuar.

En efecto, este recurso es pago, sin embargo, cuenta con una versión de evaluación gratuita durante 30 días, posicionándose, de este modo, como un recurso freemium. 

6. Fusion 360

Este software trabaja con la plataforma Computed Aided Design, conocida en español como Diseño Auxiliado por Computadora y nombrada como CAD en el mercado.

La tecnología creada para llevar a cabo diseños de manufactura, no tiene código libre, sin embargo, Autodesk ofrece el software en la forma gratuita para utilización no comercial y para estudiantes.

En efecto, la herramienta permite llevar a cabo tanto el modelado paramétrico como directo o por escultura. En lo que concierne a este tipo de modelado, se basa en bocetos, diseños 2D creados para posterior operaciones de aumento de volumen.

Luego de la primera etapa inherente al modelado teniendo como base los parámetros creados en los bocetos 2D, se pueden usar herramientas que permitan crear volumen como revolución, extrusión y otras opciones comunes para llevar a cabo diseños de manufactura.

Esta herramienta también permite crear montajes, un concepto bastante usado en la construcción de componentes que tengan muchas piezas agrupadas como es el caso de las máquinas. 

La herramienta Fusion 360 también puede utilizarse para poner en marcha el modelado por escultura para la industria de chapas metálicas. Bajo este contexto, se trabaja con ediciones de mallas para la representación de formas más orgánicas para componentes, pudiendo abarcar desde elementos de decoración hasta la carrocería del coche.

Al finalizar el modelado, se puede exportar el prototipo bajo el formato STL, para luego, imprimirlo.

7. 3D Max

Este software es indicado para el modelado, para la animación 3D y para la realización de maquetas electrónicas. 

Creado en 1990, a lo largo del tiempo, ha ganado la confianza de la industria de animaciones en 3D cumpliendo roles muy importantes como la producción de dibujos animados y personajes inolvidables como los de la película Toy Story.

En efecto, este software desarrolla objetos de excelente calidad y con un magnífico realismo garantizando, de este modo, su buena posición en el mercado. 

En definitiva, existen varias herramientas capaces de entregar un excelente prototipo tridimensional, sin embargo, para lograr obtener el mejor resultado, es importantísimo que consideres la esencia del proyecto, tus objetivos y escojas una alternativa que realmente pueda añadir valor a tu producto final.

Fabricación digital y Modelado 3D: ¿Cómo se relacionan?

De hecho, la fabricación digital es un proceso que combina el modelado 3D o diseño asistido por computadora (CAD) con la fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D. 

Asimismo, la tendencia se relaciona con la fabricación sustractiva o maquinado y con otras numerosas tecnologías cuya finalidad sea producir objetos diseñados bajo las técnicas señaladas anteriormente.

Así pues, podemos simplificar el concepto diciendo que es el proceso por el que se crean objetos tridimensionales y sólidos partiendo de diseños digitales. 

En lo que concierne a la transformación del objeto virtual en un producto físico, es posible gracias a la explotación de diferentes técnicas como impresión 3D, el fresado y el corte por láser.

Dicho esto, es fácil percibir que, la calidad del producto final impreso o llevado a la realidad a través de otras técnicas depende directamente de la forma cómo se emprende el modelado tridimensional. 

Más allá de optimizar la calidad de los productos, la creación de mallas tridimensionales cumple un papel mucho más expresivo en la industria. En este sentido, debemos hacer hincapié en los beneficios mencionados a lo largo del post y abordarlos desde la perspectiva de la fabricación digital como el hecho de mitigar los costos y el tiempo de producción.

Bajo esa perspectiva, los objetos pueden convertirse en un producto tangible utilizando recursos de manera consciente y priorizando la economía corporativa tanto en lo que se refiere al dinero destinado a la puesta en marcha del proyecto como en cuanto al tiempo demandado para llevarlo a cabo. 

Con el modelado 3D, el diseño es mucho más rápido, eficiente y preciso, por lo que, al iniciar el proceso de fabricación, se mitiga la probabilidad de errores estructurales y funcionales. Como resultado, es posible minimizar la repetición de procedimientos y la pérdida de tiempo inherente a los procesos poco tecnificados y lentos.

¡Esto ha sido todo por hoy!

Como puedes ver, el modelado 3D es una práctica extremadamente importante para las industrias que desean acelerar su crecimiento y potencializar su rentabilidad centrando su atención en procesos que disminuyan los costos de producción.

¿Te ha parecido útil nuestro contenido, pero ahora quieres profundizar tus conocimientos en diseño 3D? Entonces, te sugerimos que continúes tu proceso de aprendizaje leyendo nuestro artículo “X características claves de una solución de diseño 3D”. Seguramente, obtendrás información importante y actualizada sobre este tema.

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