Artec Space Spider escanea el gigantesco esqueleto de Stegosaurus de 150 millones de años

Producto: Artec Space Spider
Industria: Arte y Diseño

En el Museo de Naturaleza y Ciencia de Denver (Denver Museum of Nature&Science) una de las escenas más icónicas de la exhibición de dinosaurios tiene que ser el enfrentamiento entre el Stegosaurus y el Allosaurus. El estegosaurio de 26 pies de largo representa el dinosaurio estatal de Colorado. No sólo la especie de dinosaurio, sino el espécimen individual que se adoptó para representar el estado.  El Stegosaurus era un dinosaurio herbívoro que pesaba hasta 10 toneladas y habitó el área ahora llamada Colorado hace 150 millones de años. Lo que hace que este Stegosaurus en particular sea tan especial no es el hecho de que se haya encontrado en Cañón City, Colorado, o incluso que estuviera casi completo, algo muy raro para los esqueletos de dinosaurios. Fue encontrado por una clase de estudiantes de secundaria en un viaje de campo en 1936. El maestro de esa clase, Frederick Carl Kessler, pudo hacer que sus alumnos trabajaran junto a paleontólogos profesionales para excavar el esqueleto fósil.

Mike Triebold de Triebold Paleontology, Inc. (TPI) en Woodland Park, Colorado. TPI restaura y monta esqueletos fósiles y crea esqueletos, suministrándolos a museos de todo el mundo. Los clientes de la compañía incluyen el Museo Americano de Historia Natural en Nueva York, el Museo Carnegie en Pittsburgh y el Museo Smithsonian de Historia Natural en Washington, DC. La sede de TPI alberga una colección de moldes y especímenes fósiles originales, que se exhiben en el museo práctico de historia natural de la compañía, el Centro de Recursos de Dinosaurios de las Montañas Rocosas.

Mike Triebold estaba buscando agregar un Stegosaurus a su catálogo de moldes, pero no a cualquier Stegosaurus. Estaba enfocado en conseguir para el proyecto, en la medida de lo posible al famoso Stegosaurus Kessler del Museo de Denver ya que se estaba construyendo la nueva Experiencia Royal Gorge Dinosaur en Canon City y querían una copia del Stegosaurus que Kessler cerca de Canon City. El abuelo del dueño de RGDE, Zach Reynolds, acompañaba regularmente a Kessler en excavaciones de dinosaurios desde los años 40 hasta los 60, por lo que el Stegosaurus tiene vínculos familiares y comunitarios.

Con el consentimiento del Museo de Denver, el trabajo comenzó.

La reproducción de este espécimen fue complicada por un par de factores. Uno fue el tamaño. Este dinosaurio tiene más de 26 pies de largo y además las placas altas que cubren su cuello, espalda y cola, mide más de 9 pies de alto. Normalmente, el tamaño no sería un desafío insuperable ya que cada hueso individual se moldearía en silicona y con plásticos líquidos. Sin embargo, este espécimen no es solo huesos en los estantes. Fue montado y expuesto en la década de 1990 utilizando medios puramente permanentes, por lo que no fue construido para ser desmontado. El acero se formó alrededor del esqueleto, se soldó en su sitio y se colocó de forma permanente en los huesos, por lo que se hizo imposible moldear los huesos individuales en silicona.

Para recrear este espécimen, Matt Christopher de TPI necesitaba moldearlo usando el escaneo 3D. “Necesitábamos digitalizar tridimensionalmente el esqueleto que no podía desmontarse para poder imprimir una réplica en 3D”, dice Matt. “Las dimensiones y los detalles de la superficie debían ser lo más parecido posible a los que obtendríamos de un molde de silicona para que pudiéramos terminar a mano las impresiones 3D y que reproduzcan exactamente el espécimen original”.

Para este trabajo TPI utilizó el escáner 3D estructurado de luz Spider de Artec junto con el software de escaneado y procesamiento Artec Studio 3D. El escáner fue suministrado por el socio local de Artec, 3D Printing Colorado. “Nuestro Artec Spider capturó exactamente lo que necesitábamos”, dice Matt.

El Spider se empleó para escanear huesos individuales y regiones del esqueleto como proyectos individuales en Artec Studio. “Esto requería que se gateara dentro de la caja torácica (sí, una persona adulta encaja dentro de la caja torácica de Stegosaurus) para capturar las vértebras dorsales que forman la espalda del dinosaurio y las superficies medias de la caja torácica, los omoplatos y las caderas”, dice Mate. “También hubo poses interesantes sobre una escalera de mano para llegar a la parte superior de las grandes placas en forma de abanico en la espalda del dinosaurio. Pudimos capturar todos los elementos que necesitábamos, desde la punta de la nariz hasta los enormes picos al final de la cola “.

El equipo terminó con 629 escaneos individuales a lo largo de 71 proyectos de escaneo individuales en Artec Studio. El número podría haber sido más alto, pero para ahorrar tiempo se decidió omitir el escaneo de los elementos que podrían ser tomados “en espejo” para generar el otro lado, como los brazos, las piernas y las costillas.

Cada escaneo debía alinearse, recortarse y convertirse en archivos de malla 3D en Artec Studio. “Las características de alineación en Artec Studio fueron absolutamente primordiales para el éxito de este proyecto”, dice Matt. “Alinear cada escaneo fue tan simple como orientar manualmente a una zona próxima de la posición correcta y dejar que la herramienta de alineación perfeccionara el ajuste. Usar Artec Studio para crear y controlar la malla generada a partir de los escaneos alineados nos permitió extraer el nivel exacto de detalle que queríamos para manipular e imprimir en 3D”.

Las mallas exportadas estaban libres de artefactos gracias a un filtro en Artec Studio que elimina todos los elementos que sean más pequeños que el escaneo maestro. Los pequeños agujeros se rellenaron automáticamente utilizando el algoritmo de llenado de agujeros en Artec Studio. “Si hubiéramos estado escaneando huesos individuales, no montados, habría sido fácil generar mallas completas e impermeables directamente desdeArtec Studio que no hubieran requerido post procesamiento adicional”, dice Matt. “Con la armadura de acero restante para ser removida y las superficies obstruidas para ser reconstruidas, las mallas impermeables no eran realmente una opción o una necesidad para rehacer el Stegosaurus“.

Las mallas resultantes fueron importadas a ZBrush para la separación de elementos articulados, reconstrucción de superficies que fueron imposibles de alcanzar con el escáner 3D, como por ejemplo los espacios entre los huesos articulados y la eliminación de la armadura de acero que oscurecía la superficie de algunas de las superficies óseas.

TPI tiene una variedad de impresoras 3D a su disposición que van desde una pequeña unidad de escritorio Formlabs Form2 SLA hasta una Atlas de gran formato de TitanRobotics. Con numerosas impresoras trabajando en el proyecto, imprimir el esqueleto llevó seis meses. Cuando se terminaron las impresiones, se repavimentaron ligeramente a mano y se prepararon para el moldeo añadiendo maquetas para la armadura interna de acero y articulando algunos especímenes para que se moldearan en secciones en lugar de huesos individuales. Cada hueso o conjunto completado se llama maestro. Éstos se moldearon luego en caucho de silicona utilizando cauchos de silicona líquida de alta calidad en moldes de dos partes y múltiples partes; algo que el personal de TPI ha estado haciendo durante casi 30 años.

Los moldes terminados fueron equipados con acero interno para ser rodeados por resinas plásticas en el proceso de fundición. “El plástico se vierte en el acero, por lo que no se necesita una armadura externa que oculte las superficies óseas”, dice Mike. “Con los moldes vertidos alrededor de la armadura, podemos armar el esqueleto en cualquiera de una infinidad de poses y soldar el acero que sobresale del interior de cada molde de plástico. El esqueleto montado está listo para ser pintado a mano y entregado”.

El proyecto ahora terminado se exhibirá de forma permanente en la experiencia de Royal Gorge Dinosaur Experience (www.dinoxp.com) en Canon City, Colorado, que se presentó el 19 de mayo. Zach Reynolds, su familia y su padre Dave ahora podrán compartir el logro de este importante deseo con el público.

Según Mike, este proyecto habría sido imposible de completar hace un par de décadas. “Con nuestro Spider de Artec pudimos aunar una de las mejores tecnologías actuales con los más avanzados métodos tradicionales de moldeo y fundición para crear una copia exacta de ese gran dinosaurio sin siquiera tocarlo”, dice. “Ahora, ¿qué les parece ese Allosaurus …”

Solid Edge Startup Spotlight: 120km de alcance, hasta 6kg de carga útil y una asociación con UPS – Tom Plümmer de Wingcopter

Producto: Solid Edge
Industria: PYMES

Tom Plümmer es el cofundador de Wingcopter, una startup de aviación de Darmstadt que se ha dedicado al tema de los drones. Los antecedentes de Tom están en realidad en el sector de los medios de comunicación, pero a través de desvíos y una startup anterior se encontró con su actual cofundador Jonathan, quien dirige todo el departamento de desarrollo en Wingcopter. Juntos tienen un objetivo: utilizar su tecnología para hacer que el mundo sea bueno. Esta entrevista fue grabada en mayo de 2020, como parte de la serie de podcasts Startup Hacks de Bernhard Kalhammer.

Bernhard Kalhammer: Bienvenido a un nuevo episodio de Startup Hacks, hoy con un invitado de entrevista súper emocionante, Tom Plümmer de Wingcopter. Él nos explicará lo que Wingcopter es y quién es Tom Plümmer.

Tom Plümmer: Gracias por la invitación. Soy Tom, uno de los fundadores de Wingcopter. Para describirme a mí mismo, diría que no soy realmente un ingeniero. Tenemos buenas personas, que se han hecho cargo de toda la parte de ingeniería, incluyendo a mi cofundador que trabaja en este campo. Mis antecedentes están en los medios de comunicación : estudié Media Management con un enfoque en el diseño de la comunicación y el diseño y la filmación de productos.

Yo diría que mi tiempo en África probablemente me ha moldeado más. Pasé casi dos años trabajando con niños para una ONG en Ghana, lo cual fue genial. Durante mis estudios, volví al extranjero durante un semestre con el Servicio alemán de intercambio académico. A través del DAAD pude estudiar durante un año en la Universidad de Accra, donde me concentré en el cine. Conocí a mucha gente allí y lo pasé muy intenso y bien. Me encanta el continente, la energía positiva de la gente, la voluntad de participar con grandes ideas.

Por supuesto, los problemas que experimenté en África también me dieron forma. Por ejemplo, si un sistema de atención médica no está bien construido, las cadenas de suministro y refrigeración son bastante malas para los productos médicos. Esos dos factores resultaron en caos. Llevé mis conocimientos conmigo a Alemania. A través de mis estudios, trabajé con tecnología. Desafortunadamente, nunca he desarrollado ningún tipo de tecnología ni he inventado las cosas yo mismo.

Dos cosas llevaron el camino a lo que estamos haciendo hoy: Wingcopter. Empezando por África y otros países, viendo mucho potencial de desarrollo, especialmente en las áreas de la cadena de suministro y la atención sanitaria. Necesitaba tecnología de drones para tomar fotos aéreas.

Empecé a centrarme más en los drones y fundé una pequeña startup que ofrecía servicios de drones, mientras todavía estaba en la escuela. Trabajé con dos socios que sabían volar drones. Mis responsabilidades incluían grabar desde los drones.

Filmar puede tener un impacto positivo, pero quería usar la tecnología de drones para algo más que filmar, pero estaba subdesarrollada en ese momento. Los drones no fueron capaces de volar durante mucho tiempo o larga distancia, pero el visionario en mí soñaba con usarlos para la logística. Cenando con compañeros de trabajo, discutimos la posibilidad de construir nuevos drones. Esto no estaba en ninguna de nuestras capacidades, el elemento que faltaba eran las habilidades de ingeniería.

Un compañero de trabajo recomendó un ingeniero inteligente y talentoso en Darmstadt, llamado Jonathan Hesselbarth. Él mismo había construido drones, y tiene una formación en ingeniería, así que pensó que tal vez esto sería un excelente contacto.

Conocí a Jonathan en 2015, y para entonces Jonathan había estado desarrollando drones durante cinco años. Jonathan estudió ingeniería con un enfoque en la aeronáutica, la construcción ligera y la aerodinámica, y fue capaz de hacer exactamente lo que absolutamente no podía. Quería crear algo grande y ha estado construyendo prototipos desde 2010. Básicamente, ya eran el Wingcopter.

Bernhard Kalhammer: Loco. Qué estancia en África. Desde la ONG hasta su primera startup, que ya estaba en marcha en el campo de los drones. Tienes que decirnos qué drones usaste. Y cómo terminaste con Wingcopter.

Tom Plümmer: Lo especial de Wingcopter es el mecanismo del rotor giratorio, que Jonathan inventó para combinar dos tipos de drones.

Usted tiene un multicóptero que puede despegar y flotar en el espacio más pequeño, que simplemente vuela hacia arriba y no necesita una pista. Crea el problema de que debe generar flotabilidad como un helicóptero continuamente para mantenerlo en el aire. En consecuencia, la batería está vacía rápidamente, que es la frustración que siempre viene con los drones.

Ahora la gente sabe más sobre esta tecnología, porque los drones están ganando cada vez más popularidad. En ese momento, fue tan impresionante. El dron despega verticalmente, se mueve un poco hacia adelante, y luego fuera del bosque, de un agujero en los árboles. Balancea sus rotores, y la cosa dispara a través del campo y sube en el aire en grandes rondas, vuela como un avión.

Los drones siempre se ven más parecidos a arañas. Lo especial es que nuestro Wingcopter tiene un ala en los rotores que puede oscilar 90 grados. Hay cuatro rotores en el dron, los traseros están subiendo, los otros están bajando. Esta técnica da muy buena estabilidad durante el viento y hace que todo el sistema sea extremadamente controlado. Eso significa que tiene la misma velocidad, tiempo de vuelo y alcance como un avión. También hay drones que se inician con una catapulta y se capturan de nuevo con redes.

Todo esto no es necesario aquí, porque el Wingcopter frena en el aire. Puede doblar los rotores hacia atrás y simplemente aterrizar y despegar verticalmente. Lo especial es que tenemos una plataforma que es simplemente eficiente, que comienza en el más pequeño de los espacios, que puede volar largo y lejos y puede llevar mucho muy rápido. La plataforma puede equiparse con todos los sensores posibles, por ejemplo con una caja de entrega.

Tenemos una caja de entrega que se puede caer sobre una cuerda. Después de eso, el dron se da la vuelta y vuela de vuelta al punto de aterrizaje. El dron ni siquiera necesita aterrizar para poder entregar.

Un parto bidireccional sería muy valioso si entrega muestras de laboratorio de medicina y transporte. También contamos con cámaras multiespectrales, que son buenas para la agricultura inteligente, por lo que puede crear grandes mapeos y mediciones. Hemos instalado láseres para escáneres láser, así como cámaras con zoom e infrarrojos. Una amplia gama de soluciones que son posibles, gracias a Wingcopter. Esto nos permite atender a toda una gama de industrias y clientes, hasta un máximo de 6 kilos. Con la próxima versión, podría ser mucho más, por lo que será capaz de poner todo tipo de cosas en ella.

De repente tendría una plataforma para 20 soluciones diferentes en 20 mercados diferentes. Puedes calcular lo que esto significaría para el futuro de Wingcopter, es importante que no perdamos la concentración.

Bernhard Kalhammer: Estaba a punto de decir eso. Las pruebas siempre son una buena manera de hacerse una idea de lo que te estás enfocando. Pero tienes toda la razón, si es tan multifuncional, es difícil mantener una visión general y no perder la concentración.

Tom Plümmer: En general, probamos mucho. Probamos muchas cosas diferentes, con muchos clientes diferentes en diferentes mercados, y luego descubrimos lo que funcionaba mejor. Ya formamos parte de este mercado y ya estamos volando pruebas en varios países. En esos países, también tenemos permiso para volar largas distancias. Son drones de entrega que entregan paquetes.

Decidimos que estábamos entrando en logística, y ese era principalmente mi sueño. Anteriormente describí que mi deseo es mejorar las cadenas de suministro en los países en desarrollo y construir sistemas de salud. Con los drones, podemos saltarnos la expansión de las autopistas, lo que llevaría mucho tiempo y costaría mucho. Veo las posibilidades.

Decidimos centrarnos en hacer entregas por drone y perfeccionar eso. Ya hemos adquirido experiencia en esta área y hemos suministrado vacunas para los niños y niñas para UNICEF. Con un vuelo entregamos 50 piezas, así que una carga muy grande.

Bernhard Kalhammer: Ustedes usan un software de Siemens, ¿verdad? Solid Edge también ha jugado un papel importante en el desarrollo de prototipos en general, ¿cómo utilizó el software Solid Edge?

Tom Plümmer: Estamos muy contentos con el producto. Es nuestra herramienta básica para el desarrollo y los ajustes. Podemos realizar optimizaciones, diseños y ajustes de acuerdo con los requisitos del cliente. Todos nuestros ingenieros utilizan Solid Edge.

No puedo decir nada malo al respecto, realmente nos ayudó. Cómo iniciar una startup es una buena pregunta. Usted debe tener ciertas licencias para los programas, usted tiene mejores condiciones como estudiante, cuando usted tiene una empresa, usted tiene que pagar por ellos. Hay grandes programas por ahí. Hemos sido patrocinados por un tiempo y la parte crítica es crear la transformación final. Pero ahora estamos bien posicionados en ingeniería.

Bernhard Kalhammer: Como usted dijo, Solid Edge tiene un programa de financiación de start-ups.

Al principio el efectivo es bajo y la motivación es alta. Todos queremos empezar lo nuestro. Si usted está trabajando con hardware como usted, la inversión es una historia completamente diferente. Si puede ahorrar los costos de un gran software para el primer año, que contribuye una parte significativa para el desarrollo del producto, eso es increíble.

Tom Plümmer: Sí, lo puse un poco borroso. Sin esta buena oferta para las empresas emergentes, es muy difícil dar el salto de un estudiante a otro. Si se ofrece ayuda, por favor tómala, eso es lo que nos ayudó. Desafortunadamente, no puedo recordar todos los detalles de cuánto tiempo fue el período de gracia. Tuvimos la oportunidad de probar el software y decidir que queríamos trabajar con esta herramienta. Mientras tanto, nos ayudó a través del proceso de producción y comercialización. Creo que podría ayudar a muchas más startups.

Bernhard Kalhammer: Oye, fue una entrevista genial. Muchas gracias por su tiempo. Realmente lo disfruté. Les deseo lo mejor para el futuro.

MEYER WERFT construye cruceros con la ayuda de Geomagic Control X

Producto: Geomagic Control X
Industria: Automotriz y Transporte

KG con sede en Papenburg, Alemania, ha logrado una excelente reputación mundial en la construcción de buques de propósito especial. Son especialmente conocidos por la construcción de grandes, modernos y sofisticados cruceros. A lo largo de los años, el astillero ha construido 45 transatlánticos de lujo para clientes de todo el mundo y cada barco es único.

Para seguir siendo competitivo a nivel mundial, MEYER WERFT utiliza tecnología de producción de última generación. Desde 2010, han utilizado un escáner láser Leica para análisis geométricos y documentación de imágenes. Utilizan un sistema de cámara LizardQ para crear panoramas de 360 grados, hasta 8.000 cada año.

Para comparaciones 3D y ajustes precisos de modelos complejos de nube de puntos, los ingenieros de metrología MEYER WERFT utilizan el software de inspección y metrología Geomagic Control X.

El viaje del plano CAD a la nave terminada es largo en el que hay muchos desafíos. “Para tener una idea de la complejidad de la tarea a la que nos enfrentamos en MEYER WERFT, tienes que imaginar la construcción de una ciudad completa y flotante cada seis meses, incluyendo agua y saneamiento, logística, alojamiento para miles de personas, restaurantes, servicio de comida, teatros, salas de cine y una serie de otras atracciones de ocio que van desde toboganes de agua hasta pistas de karting”, dice Ralph Zimmermann, jefe de metrología/gestión de calidad de MEYER WERFT. “Utilizamos hasta 30 millones de componentes para ensamblar cada crucero, por lo que incluso los componentes más pequeños, que se denominan secciones, pueden tener dimensiones de 30 x 30 x 2,5 metros. Cuando la nave se ensambla, todo debe encajar perfectamente. Para las mediciones geométricas y el modelado de nube de puntos que realizamos todos los días, utilizamos Geomagic Control X. Tenemos una asociación de larga data con 3D Systems, el proveedor de software.”

Eric Wind, consultor senior internacional de 3D Systems, añade: “La amplia gama de aplicaciones para nuestro software ayuda a MEYER WERFT en su gestión de calidad, lo que es un factor crucial en la construcción exitosa y a tiempo de cruceros. El software de inspección Geomagic Control X ofrece resultados fiables rápida y fácilmente. Desarrollamos continuamente el software para asegurarnos de que podemos seguir cumpliendo con los exigentes requisitos de nuestros clientes en el futuro”.

La medición geométrica ha sido parte del proceso de gestión de calidad en MEYER WERFT desde 2012 y abarca todo el proceso de producción para la construcción de un nuevo barco. El departamento es responsable de todas las tareas de metrología y trabaja en estrecha colaboración con el supervisor de construcción del astillero. Una de las tareas clave del departamento es comparar los estados de destino y reales. El trabajo comienza con el escaneo de componentes y su ensamblaje virtual en un equipo. Comprobar para garantizar un ajuste preciso antes del montaje ahorra mucho tiempo en el astillero, ya que reduce significativamente el número requerido de ajustes físicos.

La comparación 3D del objetivo frente a los estados reales ayuda a garantizar un ajuste preciso

En la construcción naval, todos los materiales están sujetos a cambios causados por influencias externas. La soldadura provoca cambios en las piezas metálicas debido a la acción térmica. Los componentes también se ven afectados por influencias mecánicas durante el transporte y el montaje, lo que puede conducir a la deformación. Incluso las condiciones de temperatura para la época del año pueden tener un efecto. Un componente que encaja perfectamente en el plano y durante la producción y el ajuste virtual puede mostrar desviaciones problemáticas cuando se trata del ensamblaje final. Por lo tanto, las comparaciones de destino frente a reales son esenciales y se crean mediante análisis 3D en Geomagic Control X. Los requisitos actuales incluyen análisis de superficies, inspecciones de geometría, comprobaciones de ajuste y realidad virtual.

Los análisis de superficies y cubiertas ayudan a reducir los costes de seguimiento

André Schreiber, tecnólogo del departamento de metrología MEYER WERFT, explica: “En nuestros análisis superficiales, nuestro objetivo es identificar desviaciones del estado objetivo en una sección completamente montada. Una vez que todo ha sido capturado con el escáner láser, editamos y analizamos la nube de puntos con Geomagic Control X. El software hace que todo el proceso sea mucho más fácil para nosotros, ya que puede manejar grandes volúmenes de datos. También es adecuado para todos los tamaños de componentes.” Además, Geomagic Control X se puede utilizar en combinación con todos los tipos de escáneres y tecnologías, lo que permite a los usuarios medir y validar objetos geométricamente y crear informes de prueba.

Figure 1: The color map of the surface analysis from Geomagic Control X shows significant differences in height and depth on the deck surface. Image © MEYER WERFT

El análisis de superficie muestra claramente dónde hay elevaciones y huecos reales en la superficie de la cubierta en comparación con el estado de destino. La irregularidad superficial de sólo unos pocos milímetros en la cubierta de un crucero puede resultar en charcos. Desviaciones de este tipo también pueden ocurrir debajo de la cubierta. Por ejemplo, algunas áreas de la nave están alicatadas y un piso irregular podría hacer que los azulejos del piso se agrietan.

Si la línea naviera de puesta en marcha descubriera tales problemas al entregar el barco, el resultado sería costoso trabajo de reparación. Gracias al trabajo realizado por los ingenieros de metrología utilizando Geomagic Control X, estos problemas pueden ser corregidos en el astillero. Las áreas relevantes se reelaboran y la superficie de la cubierta se nivela calculando con precisión la cantidad de compuesto de nivelación requerido, lo que significa que no hay charcos ni pasajeros que lleguen a sus tumbonas con los pies mojados.

Figure 2: The deck analysis from Geomagic Control X shows where the data of the CAD model deviates from the actual conditions on site. This knowledge is used to ensure necessary adjustments are made in good time. Image © MEYER WERFT

El análisis de la cubierta implica un proceso similar; los datos del modelo CAD se comparan con las condiciones reales en el sitio y las desviaciones se pueden identificar inmediatamente. El análisis 3D permite intervenir en el proceso de construcción si, por ejemplo, se necesitan ajustes debido a que las tuberías se colocan a diferentes alturas. El análisis 3D también previene complicaciones estructurales en una etapa posterior al decorar los interiores.

Las inspecciones geométricas ayudan a anticipar y abordar las desviaciones

Las inspecciones geométricas del casco de la nave son esenciales. En el estabilizador utilizado como ejemplo, los bordes de la superficie del vaciado son incongruentes; el resultado del escaneo es visiblemente diferente del modelo CAD. En el proceso de aseguramiento de la calidad, la comparación 3D se utiliza para decidir si una desviación debido a la deformación esperada se encuentra dentro del rango de tolerancia. Zimmermann explica: “Los análisis 3D nos proporcionan una imagen clara de todas las desviaciones. Puede ser necesario ajustar el componente en cuestión si su funcionalidad está restringida, si las desviaciones generalmente lo hacen más propenso a errores, o si no cumple con las regulaciones de seguridad.”

Fit Check ayuda a ahorrar tiempo y dinero

No es raro que el cliente solicite cambios en las áreas de un crucero o su equipo durante la construcción. Zimmermann dice: “En un caso, un cliente quería una mayor capacidad para los botes salvavidas, que iban a ser producidos por un proveedor en Italia. Por lo tanto, el diseño de los barcos se modificó significativamente y ya no tenían nuestras dimensiones originalmente planificadas. En el astillero teníamos que asegurarnos de que los barcos redimensionados todavía cabían en los davits de botes salvavidas previstos y podían ser bajados correctamente.” Una comparación simple de las dimensiones (longitud, anchura, altura) era demasiado arriesgada. Dado que la única otra alternativa viable habría sido transportar un bote salvavidas de Italia a Alemania para su ajuste, en su lugar fue escaneado por ingenieros de MEYER WERFT en las instalaciones del fabricante. A continuación, el departamento de metrología realizó una comprobación de ajuste utilizando Geomagic Control X. El resultado fue positivo: los nuevos botes salvavidas encajaban perfectamente y no se requerían más modificaciones en la estructura del barco.

Conclusión

Herramientas como escáneres láser y potente software para la metrología y la gestión de la calidad se han vuelto indispensables en la construcción naval moderna. Desempeñan un papel clave para garantizar que los componentes se ajusten perfectamente cuando se ensamblan, que cualquier cambio requerido se pueda hacer a tiempo y que el barco se complete y entregue a tiempo. Zimmermann explica: “Tenemos que ser capaces de confiar en nuestros resultados de medición en todo momento. Con 3D Systems, contamos con un socio fiable de nuestra parte que entiende nuestras necesidades y está mejorando constantemente el software de inspección. Esto nos permite en MEYER WERFT construir cruceros, transbordadores y buques de investigación increíbles”.

VAULT Supercarga preproducción con SLA de 3D Systems

Producto: Impresión SLA
Industria: Electrónica y Semiconductores

VAULT es un fabricante líder de gabinetes para tabletas, que ofrece soluciones altamente configurables y personalizables. Con más de veinte años de experiencia en la industria del punto de venta (PDV), VAULT combina sus conocimientos de la industria con un flujo de trabajo ágil de diseño a producción para responder a la creciente necesidad de soportes y gabinetes de TPV de marca única y de calidad.

Una tecnología clave dentro del proceso de VAULT es la estereolitografía (SLA) de 3D Systems: específicamente, la impresora ProJet® 7000 HD 3D. A medida que los plazos de los proyectos en la empresa continúan reduciéndose, las aplicaciones de esta máquina se han expandido. VAULT está utilizando su ProJet 7000 a lo largo de la preproducción para todo, desde la prueba de concepto, hasta el concepto final, el molde y la configuración de herramientas, hasta el embalaje. Una de las principales razones de esto es la velocidad. “Nos encanta lo rápido que es”, dice Quentin Forbes, vicepresidente de ingeniería de VAULT.

Pero la velocidad no es lo único. La transparencia del material ® Accura ™ ClearVue mejora la comunicación, tanto entre los departamentos de VAULT, como con el cliente final. Además, el acabado superficial y la precisión de las impresiones SLA de 3D Systems les permiten informar sobre herramientas, aumentando la confianza en la inversión y acelerando los plazos.

VAULT recibió la oportunidad de probar su ProJet 7000 cuando fue abordado por un cliente multimillonario con una gran solicitud y una pequeña línea de tiempo. Con menos de dos meses en el reloj, VAULT necesitaba diseñar, aprobar, moldear y producir un producto final y personalizado. Al compartir este resumen en voz alta, Forbes dijo: “Ni siquiera suena posible”. Y sin embargo, VAULT entregó.

Nested SLA build at VAULT using Accura Xtreme

Las impresiones 3D rápidas y funcionales aceleran la compra del cliente

A mediados de diciembre, VAULT fue el encargado de idear un nuevo concepto que debía ser finalizado y entregado para una feria a principios de febrero. La compañía se puso directamente a trabajar en el diseño y prototipos impresos en 3D en el camino. “La velocidad a la que nos permite trabajar el ProJet 7000 es la que hizo posible lograr lo que hicimos en este proyecto”, dice Forbes.

Justo antes de las vacaciones, el equipo de VAULT se reunió con su cliente con un concepto impreso en 3D completamente funcional en la mano. “Quedaron impresionados por el acabado superficial, la calidad y el nivel general de trabajo que pudimos mostrarles en base a una conversación que habíamos tenido apenas 2 semanas antes”, dice Forbes. “Y tampoco hicimos ningún acabado postoperatorio en las impresiones. Se ganaron a nuestro cliente directamente de la impresora.”

El material transparente facilita las conversaciones de diseño

Otra ventaja del SLA de 3D Systems es la selección de materiales disponible. En particular, Forbes dice que VAULT ha encontrado AccuraClearVue, una resina clara, para ser una gran ayuda en la optimización del diseño. Cuando los clientes quieren agregar nuevas características, VAULT imprimirá con frecuencia nuevos componentes en claro, lo que permite a todos tener visibilidad de lo que está funcionando y lo que no. Los prototipos de Accura ClearVue ayudan a comprender plenamente diversos mecanismos y reclamos espaciales para resolver problemas para obtener mejores resultados.

“Los clientes no siempre entienden cómo las cosas finalmente se integrarán y encajarán, por lo que hay una utilidad real y un factor fresco para poder imprimir en claro”, dice Forbes. “Cuando se puede ver a través de una parte, realmente no hay discusión, sólo hay soluciones y preguntas resueltas.”

Clear 3D printed part helps customers see interferences faster to improve designs

Prototipos de SLA aceleran fabricación y envasado de moldes

Después de una presentación correcta del cliente, VAULT obtuvo la aprobación para avanzar. La compañía fue capaz de tener moldes cortados a tiempo, a lo que Forbes se apresuró a añadir: “¡No me preguntes cómo!” Sin embargo, dijo que tener prototipos impresos en 3D disponibles también era muy valioso en esta etapa. Para la producción final, VAULT se basó en moldes de dos tonelada para moldeo por inyección de plástico, así como fundición a presión de aluminio. Los prototipos impresos en 3D fueron enviados a los fabricantes de moldes para facilitar la comunicación y asegurarse de que todos estuvieran en la misma página para el resultado deseado.

Los prototipos impresos en 3D proporcionaron a los fabricantes de moldes una referencia que les ayudó a crear los moldes más rápido, así como acelerar las configuraciones posteriores a la operación, incluyendo un sello de papel de aluminio. Forbes explicó que la delgadez extrema del sello de papel de aluminio y la precisión necesaria para colocarlo correctamente generalmente obligan a retrasar este paso hasta que una pieza de producción se puede utilizar para ayudar con la colocación. En este caso, la alta precisión del prototipo SLA hizo posible preparar este paso antes de tiempo y no perder impulso.

“La velocidad y la resolución que podemos lograr con el ProJet 7000 hicieron posible obtener la aprobación del cliente rápidamente, comenzar el desarrollo rápidamente y reducir el tiempo de fabricación de moldes”, dice Forbes. “También pudimos utilizar el prototipo como base de todo nuestro diseño de embalaje, y cuando las piezas de producción estaban listas, encajaban perfectamente.”

Formación rápida y eficaz

Mirando hacia atrás en la primera experiencia en solitario de VAULT operando su ProJet 7000 HD, la compañía no tardó mucho en ponerse en marcha. De hecho, Forbes dice que VAULT pasó directamente de entrenar en impresiones de muestra a un gran proyecto sin dudarlo. “Pasamos de 0 a 100 millas por hora con el ProJet de inmediato”, dice Forbes. “Para mí es un testimonio de lo bien que 3D Systems hace el entrenamiento, y lo confiables que son sus impresoras en la construcción. Salimos de nuestra sesión de entrenamiento e instalación de impresoras y no perdimos tiempo en entrar en impresiones muy grandes y largas, sin ningún problema”.

Setting up a part for printing in 3D Sprint software

Éxito que gana nuevos negocios

Al final de la ventana del proyecto de dos meses de VAULT, el cliente pudo lanzar su producto según lo previsto. “Están un 110% detrás de esta cosa”, dice Forbes. “Es una gran historia de éxito.” De hecho, el proyecto se ejecutó con tanto éxito, VAULT se está preparando para hacerlo de nuevo.

Después de presenciar el impacto de las impresiones de SLA de alta calidad en las reuniones de ventas, el gerente de desarrollo de negocios de VAULT, Andrew Cagle, dice que la tecnología de 3D Systems ayuda a la compañía a ganar nuevos clientes. Según Cagle, el trabajo que hacen con el ProJet 7000 demuestra que: “Somos expertos en la industria, somos líderes en esto, y la tecnología que usamos es de vanguardia”.

Artec SDK para un proceso de escaneo robótico automatizado y sin errores

Producto: Artec Space Spider
Industria: Académico

Un grupo internacional de investigadores usaron el Escaneo Artec SDK y el Spider de Artec montado en un brazo robótico para desarrollar un método de escaneo automático que produce modelos de gran calidad, inclusive cuando se escanean objetos pequeños y geometría compleja. Un número de tests comparativos han probado que este nuevo método supera de manera efectiva las previas técnicas de escaneo.

Escanear objetos físicos en 3D puede presentar grandes retos, especialmente cuando el objeto tiene una textura complicada y oclusiones. Ha habido una gran cantidad de investigación que se ha llevado a cabo para eliminar la cantidad de datos dañados y puntos ciegos en imágenes 3D, y un equipo ha llegado a un resultado verdaderamente impresionante.

Un nuevo método de escaneo ha sido elaborado por un grupo de ingenieros de Visual Computing Research Center, la Universidad de Tel-Aviv, la Universidad de Newfoundland, la Universidad de Konstanz y Shandong University.

En una serie de experimentos, los investigadores usaron el escáner 3D de Artec montado en el brazo de un robot antropomórfico, PR!, para escanear varios objetos pequeños situados en una mesa de resina que el robot sostenía y rotaba en su otra mano.

Para sus experimentos el equipo escogió el Spider de Artec por encima de otras soluciones para escaneo 3D. Spider es una herramienta ideal para escanear objetos pequeños ya que ve inclusive los bordes más afilados y las parte más pequeñas.

Spider produce imágenes de extremada alta resolución (de hasta 0,1 mm) y precisión superior (de hasta 0,05 mm), capturando hasta 7,5 fotogramas por segundo y procesando 1.000.000 puntos por segundo. Los fotogramas son fusionados en tiempo real, lo cual quiere decir que no se requiere de un pos procesamiento complicado.

Junto con el software Artec Studio, es una pequeña herramienta poderosa para diseñadores, ingenieros e inventores de todo tipo, y con el Escaneo Artec SDK puede ser incorporado a cualquier sistema de escaneo especializado.

El objetivo principal de los experimentos era asegurar alta fidelidad en el escaneo de objetos. Este objetivo fue alcanzado al situar el escáner en los estratégicamente escogidos mejores puntos de visión (Next-Best-Views NBVs) para capturar de manera progresiva los detalles del objeto hasta que fueran alcanzadas tanto el trabajo completo como la alta fidelidad.

La idea del nuevo sistema de escaneo autónomo se resume en el análisis de los datos adquiridos por el escáner y la generación de un set de NBVs para el robot que escanea.

El proceso de escaneo empieza con un escaneo general del objeto para obtener una nube de puntos inicial que a grandes rasgos cubre una amplia porción de la superficie del objeto. Luego un set de NBVs, o puntos de vista, es generado basado en la ecuación Poisson.

Luego el robot mueve el escáner como para tomar snapshots de estos puntos de vista. Cuando la mano del robot que sostiene el escáner ha alcanzado el punto de vista asignado, el escaneo se realiza. El sistema obtiene el fotograma, el cual es luego registrado y fusionado con la imagen inicial.

Para evitar que se pierdan detalles, el nuevo algoritmo crea un mapa de seguridad, detectando de manera automática áreas de baja calidad en donde escaneos adicionales deben ser aplicados.

el proceso de escaneo fue programado usando el Escaneo Artec SDK. El escaneo sucede automáticamente y se detiene una vez el requerimiento específico de reconstrucción es alcanzado.

El nuevo algoritmo fue comparado con dos otros basados en NBV, uno enfocado en la visibilidad y otro en los límites. El nuevo método probó suministrar escaneo de más alta calidad.

Los investigadores también compararon el algoritmo a las aproximaciones basadas en la curvatura y en la densidad, para confirmar que su método entrega escaneos con una calidad que no tiene igual.

Adicionalmente, el equipo experimento con su algoritmo en otra plataforma robótica, un robot de industria de un brazo para escanear automáticamente y con alta calidad y fidelidad un objeto delicado con la imagen de un elefante.

Joven ingeniero en Zimbabue explorando el diseño generativo

Producto: Solid Edge
Industria: Académico

Wisdom James Murombo tiene una pasión por la ingeniería y ha estado explorando el uso de nuevas técnicas para optimizar sus diseños para la fuerza y el peso. Wisdom está en su tercer año de estudio de Ingeniería Industrial y de Manufactura en la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología (NUST) en Bulawayo, Zimbabue.

Optimización de diseños mediante diseño generativo

Para los proyectos de diseño que se asignan a los estudiantes de NUST, Wisdom se motivó a pensar más allá de las soluciones convencionales y está explorando el uso de técnicas de diseño generativo en Solid Edge. “Siempre me ha interesado la ingeniería y el diseño”, dice Wisdom. “Mi padre dirige un taller para el mantenimiento de motores diesel y he aprendido muchas técnicas prácticas de ingeniería ayudándole en su taller. Pero siempre me pregunté si el diseño de los componentes del motor en los que trabajé puede mejorarse”.

La sabiduría continúa: “Estoy usando Solid Edge con sus capacidades de diseño generativo para investigar si puedo hacer que los componentes sean lo más ligeros y eficientes posible mientras mantenía la fuerza requerida”. Uno de sus proyectos recientes fue diseñar un soporte de motor para usar en el taller de su padre: “Se me ocurrió un diseño conceptual inicial y añadí las cargas que el soporte necesitará apoyar. La capacidad de diseño generativo en Solid Edge me muestra dónde se puede reducir el material sin comprometer la resistencia del soporte.”

Diseñar un sistema para ayudar al diagnóstico COVID19

La sabiduría no limita su talento a proyectos de diseño mecánico. También tiene habilidades en software de escritura e inteligencia artificial. Recientemente unió fuerzas con otro estudiante para diseñar un sistema que procesa imágenes de rayos X para apoyar el diagnóstico rápido de pacientes con COVID19. Wisdom dice: “Utilizando técnicas de IA, el sistema tiene el potencial de automatizar parcialmente el diagnóstico inicial de los pacientes. Esto puede ayudar a nuestros profesionales de la salud a trabajar de manera más eficiente con un número cada vez mayor de pacientes”. Este proyecto obtuvo el segundo lugar en la 9a ICAT Tech-a-thon de la Red Internacional de Tecnología Apropiada (INAT).

Planes futuros

Cuando se gradúa, Wisdom planea aplicar sus habilidades en diseño y automatización a trabajar para una empresa en las áreas de fabricación, minería o automoción en Zimbabwe o en el extranjero. Otra posibilidad es que Wisdom inicie su propio negocio y se una al programa Solid Edge for Startups. Deseamos éxito de Sabiduría en el futuro y esperamos que continúe explorando las tecnologías de diseño de próxima generación en Solid Edge.

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