Digitalizar especímenes de historia natural para su consulta online gracias a Artec Space Spider

Producto: Artec Space Spider
Industria: Diseño y Arte

La naturaleza siempre ha sido una fuente inagotable de inspiración para el ser humano. Las zapatillas de escalada que imitan la biomecánica de los pies de los gecos, el diseño antibacteriano que imita la forma y la función de la piel de los tiburones, o la aerodinámica del famoso tren bala japonés inspirada en la forma del pico de un pájaro, son sólo algunos ejemplos de cómo se utilizan modelos, sistemas y elementos de la naturaleza para resolver complejos problemas humanos y retos de diseño.

Como dijo Janine Benyus, bióloga, autora y cofundadora del Instituto de Biomímesis, en su famosa charla TED: “Estamos rodeados de genios. Nunca fuimos los primeros en construir [nada]”.

La urbanización global, la emigración masiva a las ciudades y las regulaciones de viajes, los humanos tenemos una limitada oferta de oportunidades para entrar en contacto con todos los elementos, recetas y planos que ofrece esta gran máquina de inventar. Sin embargo, hay algunos lugares del mundo donde se puede acceder a miles de auténticos especímenes de historia natural sin tener que adentrarse en la naturaleza, viajar en avión a una isla remota o adentrarse en selvas impenetrables. Uno de esos lugares: el Nature Lab de Edna W. Lawrence.Nature Lab

El Nature Lab de Edna W. Lawrence (foto por cortesía de Nature Lab)

Resumen

Fundada en 1937 por una licenciada de la Escuela de Diseño de Rhode Island, miembro de la facultad durante mucho tiempo, académica, profesora y consumada pintora estadounidense, Edna Lawrence se propuso, según sus propias palabras, “abrir los ojos de los estudiantes a las maravillas de la belleza que hay en la naturaleza… de las formas, el espacio, el color, la textura, el diseño y la estructura”.

El Nature Lab no es el típico laboratorio. Lo que comenzó como una pequeña colección de especímenes naturales que Edna recogía durante sus viajes de verano para su clase de dibujo natural en la década de 1920, se convirtió en 1.286 especies (incluyendo conchas, mariposas, minerales, esqueletos, vainas de semillas y taxidermia) en 1937, y había crecido hasta más de 25.000 artículos, cuando se jubiló 38 años después.

En la actualidad, la Colección de Historia Natural consta de casi 80.000 especímenes individuales, a los que los estudiantes y los profesores del RISD tienen acceso ilimitado, tanto si trabajan en un proyecto de ciencia, arte o diseño.

“No existe ningún otro departamento de la universidad o lugar independiente que se parezca al Nature Lab y a su colección de historia natural”, nos cuenta Benedict Gagliardi, biólogo del laboratorio. Los estudiantes pueden vivir una experiencia de inmersión total: pueden abrir los armarios y sacar conchas, huesos y trozos de madera a la deriva y animales disecados e interactuar con ellos: dibujarlos, palparlos, moverlos…”

“Es un entorno muy acogedor. La idea es: profundizamos todo lo que quieras, pero sin agobios”, dice la Dra. Jennifer Bissonnette, directora interina del Nature Lab. “Y si tienes preguntas, tenemos tres biólogos en plantilla que pueden ayudarte a profundizar y a descubrir lo que te interese”.

Además de la colección principal, el Nature Lab acoge colecciones de insectos, líquenes, corales y otros especímenes más pequeños, muestras de materiales orgánicos e inorgánicos, plantas vivas, libros raros de historia natural, y proporciona acceso a los equipos de imagen más modernos para explorar toda su variedad de artefactos naturales a diferentes escalas y dimensiones. Una de esas herramientas de imagen que el equipo del Nature Lab añadió a su kit en 2015 es Artec Spider.

Un escáner 3D en la caja de herramientas

“Una parte de lo que estamos haciendo aquí es crear un espacio para que la visualización adquiera nuevas perspectivas”, afirma la Dra. Jennifer Bissonnette, directora Interina del Lab”.

“Estuvimos pensando en formas innovadoras de apreciar estos organismos, superficies y texturas que tenemos aquí, y Artec Spider se ajustaba perfectamente por ser capaz de capturar estructuras con una resolución muy fina”.

Diseñado para escanear objetos pequeños con gran precisión, Spider es la solución ideal para la conservación digital de artefactos naturales e históricos con su forma y color reales. Potente y preciso, pero ligero y fácil de usar, Spider se ha convertido en un complemento ideal para la colección de equipos de imagen del laboratorio, junto con los microscopios profesionales, las cámaras de acción, los rastreadores GPS y otras herramientas para estudiar y documentar materiales naturales, especímenes, sistemas y procesos.Nature Lab

El Nature Lab usa Artec Spider para digitalizar su Colección de Historia Natural de más de 80 mil ejemplares (foto cortesía del Nature Lab)

En cuanto el escáner 3D estuvo a disposición de los profesores y estudiantes del Lab, se convirtió rápidamente en una de las herramientas más populares. “Es estimulante tener acceso a un equipo tan avanzado y poder usarlo con confianza”, comenta Gagliardi. “Hace que esa parte de tu proyecto sea más personal y tenga más relación contigo.”

Pasar a la fase digital

Los escaneos en 3D de especímenes de taxidermia, objetos de historia natural y materiales que los estudiantes captaban con Spider en aquella época se guardaron al principio en discos duros externos que Gagliardi y su equipo tenían a disposición únicamente de sus creadores a través de una solicitud directa. Sin embargo, todo el proceso cambió cuando llegó la pandemia. Como los estudiantes y los profesores no podían venir al Lab e interactuar con sus colecciones in situ, era necesario que hubiera una forma de acceder a esos especímenes, al menos a algunos de ellos, de forma digital. En ese momento, Benedict tuvo la idea de subir todos los escaneos 3D que ya tenían a Sketchfab, una plataforma de intercambio de modelos 3D online, y crear una biblioteca virtual de especímenes en 3D.

” Con la pandemia, era muy difícil sustituir ese tipo de aprendizaje táctil por cualquier tipo de representación digitalizada”, dice Gagliardi. “Pero bueno… esa colección digital ha sido un gran avance para los profesores que estaban tratando de digitalizar su currículum. El escaneo 3D con Artec Spider fue de gran importancia para proporcionar una comprensión tridimensional de las cosas”.

El equipo del Lab decidió que todos los modelos de la biblioteca pudieran descargarse gratuitamente, de modo que tanto los estudiantes como el personal de la facultad pudieran usar los archivos.

Modelo 3D de la concha del Nautilus hecho con Artec Spider

Disponer de réplicas exactas en 3D de diferentes especímenes y materiales también ha permitido al equipo aportar una nueva perspectiva a sus clases de biomimética:

“Uno de los temas en los que trabajamos en el taller se llama biomimetismo, es decir, utilizar la naturaleza para inspirar soluciones de diseño”, explica Bissonnette. “Tener una colección digital de diferentes formas y materiales naturales nos permite analizarlos y llevarlos a otro software donde podemos empezar a construir estructuras para modificarlas con cualquier intención de diseño.”

El nuevo enfoque también ha permitido prestar artículos que antes estaban disponibles para su uso “sólo en el laboratorio:

“En líneas generales, podemos prestar un montón de especímenes como si fueran libros de biblioteca: una caja de cristal hecha a mano con una mariposa extendida dentro, por ejemplo, ciertos tipos de conchas y todo tipo de pequeños especímenes”, explica Gagliardi. ” Hemos puesto puntos rojos en las piezas que no se pueden sacar. El escaneo 3D nos dio la posibilidad de prestarlos de alguna manera, para que la gente pudiera interactuar con ellos fuera de horario o a distancia. Esto ha cambiado totalmente el funcionamiento de este sistema de préstamo”.

Otra de las ventajas de tener un catálogo digital de modelos 3D online era la posibilidad de conectar con toda una comunidad mundial de creativos e investigadores:

“Tuvimos multitud de comentarios interesantes de personas que incorporaron nuestros escaneos 3D a sus propias obras de arte, diseños de videojuegos y otras disciplinas”, afirma Gagliardi. “También hay biólogos que nos ayudaron a identificar algunos de nuestros especímenes. Por ejemplo, lo que siempre hemos etiquetado como un cráneo de chinchilla en Sketchfab, resultó ser un cráneo de rata almizclera”.

Un flujo de trabajo poco habitual

Durante la pandemia, el proceso de escaneo también tuvo que cambiar. Con casi todo el mundo trabajando o estudiando a distancia, fue Gagliardi quien empezó a escanear diferentes especímenes por peticiones de profesores o estudiantes.

“Llevarlo a un espacio virtual era algo interesante para los estudiantes y el profesorado, pero también algo esencial para poder seguir teniendo acceso a la colección”, explica Bissonnette.

Aunque cada tipo de espécimen es único, la mayoría de los objetos del Lab se escanean siguiendo el mismo procedimiento basado en dos escaneos.

Primero se escanea el artículo una vez por la parte superior y los lados, y luego se le da la vuelta para escanear de nuevo la parte inferior y los lados. El equipo también utiliza una caja de luz plegable de ORANGEMONKIE para conseguir una textura de alta calidad y con una iluminación uniforme, y una mesa giratoria eléctrica para un escaneado uniforme y estable.

“Desde la primera vez que lo usé, quedé impresionado, sobre todo al ver el proceso que hace el software de Artec Studio”, afirma Gagliardi. “Cuando sacas el escaneo en bruto ya se parece mucho a lo que has escaneado, pero el producto final, la malla finalizada, está tan refinada en comparación con el escaneo inicial que todavía me asombra”.

Una vez completado el escaneo, el equipo procesa los datos usando el modo de Piloto Automático en Artec Studio. Una vez hecho, el modelo final se exporta directamente a Sketchfab tal cual, o en algunos casos, primero a Blender para un post-procesamiento adicional. “Los escaneos que saca Artec Studio son de muy alta calidad, así que normalmente sólo exportamos el escaneo y estamos listos para empezar”, nos cuenta Gagliardi.

Actualmente, la colección digital consta de entre 500 y 600 escaneos, de los cuales casi 400 ya están cargados y disponibles para su descarga en Sketchfab.

Planes de futuro

Con la presentación de su biblioteca virtual de especímenes escaneados en 3D, el equipo del Nature Lab ha dado acceso a algunos de los mejores artefactos naturales de la legendaria colección de Edna Lawrence, y no sólo a los estudiantes y miembros del profesorado de la Escuela de Diseño de Rhode Island, sino a escuelas e instituciones públicas que podrían no tener acceso a tales recursos. También les ha permitido conectar y colaborar con otras universidades y museos que utilizan asimismo los escáneres de Artec, fotogrametría y otros métodos de digitalización.

“Sigo recibiendo comentarios, mensajes de agradecimiento y consultas de profesionales y no profesionales del mundo del arte y la ciencia, de la RISD”, afirma Gagliardi. “Recientemente, un director de proyectos de uno de los mayores proveedores de servicios técnicos para museos del mundo se puso en contacto conmigo para ver si podían usar nuestro modelo de tortuga pintada para un proyecto de fundición. Estoy sorprendido por el amplio alcance y la variedad de conexiones que nos brinda esta plataforma y este exclusivo recurso.”

Ahora volvemos a la formación de los alumnos para que creen sus propios modelos 3D con el Artec Spider, la colección virtual sigue siendo de gran valor para estudiantes, profesores y otros usuarios. Todavía hay cursos a distancia en la RISD que usan mucho la colección digital como herramienta de aprendizaje, y ésta ha sido también un valioso activo ya que la escuela expande los programas de Educación Continua a través de plataformas digitales.

“Tenemos previsto seguir desarrollando nuestros recursos digitales a distancia”, afirma Gagliardi. “La pandemia nos ha enseñado mucho sobre lo valiosos que son. Sin Artec Spider habríamos tenido un año muy diferente en cuanto a nuestro éxito a distancia.”

Usando el escaneo 3D para hacer copias de huesos oraculares de 3000 años de antigüedad

Producto: Space Spider
Industria: Diseño y Arte

3D scanning Chinese oracle bones

Parque del Yinxu National Archaeological Site (Foto: 163.com)

Los huesos oraculares de Yinxu

Las inscripciones de huesos oraculares son los primeros caracteres sistemáticos registrados en China y Asia Oriental, con una antigüedad de más de 3.000 años. Los huesos de oráculo se descubrieron en su mayoría en la zona de la aldea de Xiaotun, en Anyang, provincia de Henan. Históricamente llamada Yin, Anyang fue la capital de la última dinastía Shang. Las inscripciones de los huesos oraculares normalmente están grabadas en caparazones de tortuga o huesos de animales, y la mayor parte de su contenido está relacionado con las familias reales Yin y Shang.

En la actualidad, la investigación de estos huesos se ha convertido en un tema de gran interés en todo el mundo. Actualmente, se han desenterrado más de 150.000 huesos oraculares, se han identificado unos 2.500 símbolos y unos 2.000 aún no se han descifrado. Hay más de 500 especialistas chinos y extranjeros que se dedican a las inscripciones de huesos oraculares, con más de 3.000 monografías y artículos publicados. El estudio de estos caracteres ha impulsado también el desarrollo de distintas disciplinas, como la lingüística, la historia, la etnología, la astronomía, la meteorología, la agricultura, la medicina, la geografía histórica y la arqueología.

El 26 de diciembre de 2017, estos huesos oraculares fueron inscritos con éxito en el Registro de la Memoria del Mundo de la UNESCO, un compendio del patrimonio documental mundial.3D scanning Chinese oracle bones

Cincelando un hueso de oráculo (Cortesía del documental de CCTV ” The Dynasty of Oracle Bones“)

El antiguo método del frotamiento de inscripciones

Desde que el epigrafista Wang Yirong descubrió las inscripciones en huesos oraculares durante el periodo Guangxu de la dinastía Qing, los investigadores y apasionados de estas inscripciones se enfrentan a un reto crucial: cómo transcribir, difundir y compartir la información textual de los huesos oraculares sin poner en riesgo estos objetos.

La principal técnica tradicional utilizada en el ámbito académico es el método del frotamiento, una antigua técnica tradicional utilizada en China. Antes del nacimiento de la tecnología moderna, el frotamiento permitía conservar al máximo el aspecto y los detalles originales del objeto. Además, con el frotamiento repetido se obtienen múltiples calcos idénticos, lo que es comparable a la impresión. La habilidad para hacer frotamientos es esencial para los investigadores de oráculos.3D scanning Chinese oracle bones

Haciendo un frotamiento (Cortesía del documental de CCTV “The Dynasty of Oracle Bones”)

Para hacer los calcos, hay que aplicar el material de papel empapado sobre los huesos del oráculo y presionar ligeramente con un pincel para empujar el papel hacia los grabados. Cuando el papel está casi seco, se aplica la tinta uniformemente. A continuación, se despega el papel para formar un calco en blanco y negro.

Aunque el frotamiento es la técnica de transcripción más extendida en el mundo científico, tiene muchas limitaciones. Por ejemplo, hay que tocar el hueso del oráculo mientras se hace el frotamiento, lo que puede dañar el objeto. Además, los resultados del frotamiento final están influidos por las condiciones de temperatura y humedad, así como por el nivel de habilidad del que lo hace.

Presentando el escaneo 3D

El Dr. Li Zongkun es profesor de cátedra y supervisor de doctorado en Humanidades en la Universidad de Pekín, que cuenta con una colección de más de 4.000 huesos oraculares. El Dr. Li, que se dedica a la investigación y a impartir clases sobre huesos oraculares y paleografía, transmite a sus alumnos la técnica del frotamiento utilizando su amplia experiencia práctica. Sin embargo, esta técnica tiene algunas limitaciones prácticas y además precisa del contacto físico con los huesos.

Cuando conoció la tecnología 3D decidió adentrarse un poco más en ese mundo para ver si se podía aplicar a su trabajo con huesos oraculares.3D scanning Chinese oracle bones

Universidad de Pekín

Para poner a prueba la idea, el Dr. Li pidió a un especialista en escaneo 3D, del distribuidor de confianza de Artec 3D ASAHI-3D que escaneara un hueso oracular de la colección de la universidad usando Artec Space Spider. Como socio de Artec en China, ASAHI-3D ha trabajado estrechamente con la Universidad de Pekín y les ha aportado diversas soluciones de escaneo 3D.3D scanning Chinese oracle bones

Para escanear: un hueso con inscripción usado para la predicción. (Foto: Universidad de Pekín)

El objeto seleccionado para el escaneo era un hueso con una inscripción que se utilizaba para la predicción (31,1 cm de largo y 16,1 cm de ancho). El hueso forma parte de una valiosa colección de la Escuela de Arqueología y Literatura de la Universidad de Pekín, que data de finales de la dinastía Shang (hace más de 3.000 años).

Hay 45 caracteres en el anverso y un carácter que casi ha desaparecido en el reverso, lo que representa las inscripciones de huesos de oráculo de la dinastía Shang. Este hueso también se puede unir a otro pequeño hueso (Colección de Huesos de Oráculo, n.º 11574) que se encuentra actualmente en la Biblioteca Nacional. Las dos inscripciones predictivas del hueso están relacionadas con la guerra.3D scanning Chinese oracle bones

Dr. Li and a specialist from ASAHI-3D (Courtesy of the CCTV documentary “the Dynasty of Oracle Bones”)

ASAHI-3D eligió Artec Space Spider para capturar los dos lados del hueso oracular. Jiao Chunliang, director Técnico de ASAHI-3D, dice: “El Space Spider de Artec es un impresionante escáner 3D que ha desempeñado un papel esencial en muchos proyectos de escaneo. Es posible hacer capturas precisas incluso sin necesidad de marcadores o preparación previa, haciendo posible tener una réplica digital realista. El contacto cero garantiza la integridad de estas reliquias culturales. Desde un jarrón de principios de la dinastía Qing hasta los Guerreros de Terracota, pasando por muchos procesos de ingeniería inversa, que son sencillos gracias a este escáner 3D. Con Space Spider obtenemos modelos espectaculares”.3D scanning Chinese oracle bones

Artec Space Spider escaneando el hueso oracular (Cortesía del documental de CCTV ” the Dynasty of Oracle Bones”)

Un proceso mejorado

Space Spider empieza a capturar datos en un clic, sin necesidad de usar ningún marcador. El técnico sólo tiene que apuntar con el escáner al hueso desde una distancia de 20-30 cm. Mientras mueve el escáner alrededor del hueso, a través de la pantalla del ordenador se visualizan en tiempo real los datos 3D capturados de la superficie.

Una vez que se ha escaneado la parte delantera del hueso, se le da la vuelta y se escanea con el mismo proceso. La sesión de escaneo sólo tarda unos minutos.3D scanning Chinese oracle bones

Captura de pantalla de Artec Studio mostrando el escaneo del hueso oracular (Cortesía del documental de CCTV ” the Dynasty of Oracle Bones“)

Los datos de escaneo se procesan en Artec Studio. Así, después de eliminar los datos anómalos, se alinean los escaneos frontal y posterior del hueso para crear un modelo completo. A continuación, se ejecutan los algoritmos de registro global y de fusión para crear un modelo de malla final.

El hueso del oráculo tiene una gran cantidad de detalles en su superficie, lo que puede suponer un reto en cuanto a la reproducción de texturas. Sin embargo, la función de textura fotorrealista de Artec Studio satisface plenamente los requisitos del cliente y, sin necesidad de ningún otro software, los colores originales se replicaron usando texturas de alta resolución obtenidas con diversos equipos de fotogrametría (como cámaras DSLR). El resultado es un modelo completo y realista del hueso oracular, apto para investigación y otras aplicaciones.3D scanning Chinese oracle bones

Un primer plano del modelo de color

Tras procesar los escaneos en Artec Studio, el modelo 3D se puede exportar a un software de terceros, como Geomagic o ZBrush, para un tratamiento adicional. Después del proceso de escaneo, el especialista en escaneo pudo presentar información completa sobre el hueso oracular con el frotamiento digital de los datos del escaneo.

Este sistema de captura de datos distinto al del pasado, como es el de la frotación digital en 3D del oráculo, conseguimos nuevas y muchas posibilidades para el almacenamiento digital y la exposición museística.3D scanning Chinese oracle bones

Una frotación digital (izquierda), frente a los datos de escaneo de Artec Space Spider

El trabajo con Space Spider no requiere de ningún tipo de spray o blanco marcador para capturar los huesos oraculares, así que no hay riesgo alguno para estos artefactos de valor incalculable. El proceso total de escaneo tarda sólo unos minutos, y los datos de gran calidad de Space Spider junto con los eficientes algoritmos de Artec Studio garantizan un tamaño de archivo relativamente pequeño, lo que reduce aún más el tiempo de procesamiento del escaneo. Como resultado tenemos modelos 3D a color de alta resolución generados rápida y fácilmente.

Incontables posibilidades

Respecto al uso del escaneo 3D para la conservación del patrimonio, el cliente dijo: “La tecnología de escaneo 3D es capaz de satisfacer la creciente demanda de digitalización de reliquias culturales. Ha demostrado ser una herramienta eficaz para archivar y restaurar patrimonio valioso, y ha impulsado nuevas ideas y enfoques. Es una innovación que va a ayudar mucho”.

Jiao Chunliang, de ASAHI-3D, añade: “Es un honor para nosotros formar parte del proceso de escaneo de huesos oraculares. Se trata de una nueva forma de registrar la historia y tiene gran importancia para la conservación del patrimonio y el archivo digital. Esperamos que, desde el punto de vista técnico, todo el proceso sea un éxito y que los clientes estén satisfechos. En cuanto hayamos capturado todos los datos, es posible que podamos mostrar los modelos 3D de los huesos en un entorno virtual, o incluso de realidad aumentada, poniendo al alcance de los estudiantes de todo el país su herencia cultural”.

Starburns Industries utiliza la impresión 3D para dar mayor realismo al personaje de Anomalisa

Producto: CJP
Industria: Diseño y Arte

La impresora 3D ofrece color, volumen y calidad para que Starburns pueda crear “miles y miles” de caras para marionetas de stop-motion.

“Triste”, “hermoso”, “ingenioso”, “todos los personajes son fascinantes y realizados audazmente”: estas no son palabras que uno suele asociar con una película stop-motion protagonizada por marionetas.

Pero, de nuevo, la película Anomalisa es algo que no se ha visto antes.

La gama de humanidad expresiva lograda en la película fue posible gracias a la impresión en color 3D de alta resolución del sistema 3D Systems ProJet ® CJP 660. Starburns Industries, una empresa de producción de servicio completo con sede en Burbank, California, usó la impresora 3D para producir miles de caras diferentes con detalles realistas como arrugas, sonrisas, ceño fruncido, líneas de preocupación y bolsas debajo de los ojos.

Caras impresas Starburns Anamolisa CJP

El valor estético se une a la productividad
En los últimos años, la impresión 3D se ha convertido en un lugar común en la industria del cine para aplicaciones como la creación de prototipos, la creación de accesorios y la creación de objetos que son difíciles de construir de manera tradicional. Pero, en el gran volumen de piezas y en el ámbito emocional en el que se utiliza, Anomalisa sienta nuevos precedentes para la impresión 3D en el entretenimiento.

Duke Johnson, codirector de Anomalisa , junto con Charlie Kaufman (Being John Malkovich, Eternal Sunshine of the Spotless Mind), citaron la impresión 3D para ayudar a establecer los sentimientos internos de los personajes y proporcionar un mayor nivel de detalle.
Pero a pesar de todo el valor estético que la ProJet CJP 660 ayudó a aportar a los personajes, el uso de esta impresora 3D en particular se redujo principalmente a la productividad: el sistema es rápido, confiable y genera colores realistas. 

Figuras Starburns Anamolisa CJP

La ProJet CJP 660 produce impresiones 3D a todo color en una sola tirada sin tener que cambiar de paleta. Su área de construcción de 254 x 381 x 203 mm (10 x 15 x 8 pulgadas) permitió a Starburns producir docenas de rostros con diferentes expresiones en una sola ejecución en cuestión de horas.
“El color es el atributo más importante para nosotros, junto con la velocidad y el volumen que la máquina puede producir”, dice Bryan LaFata, supervisor de operaciones de Starburns Industries. “Estuvimos ejecutando el ProJet casi sin parar durante un año y medio durante la producción de Anomalisa, creando miles y miles de caras”.

Miles de Expressions  
Starburns modelaron e imprimieron tres diseños de cabeza básicos para Anomalisa : uno para los personajes principales Michael y Lisa, y otro para lo que se llama el “rostro del mundo”, un rostro compuesto modelado a partir de 20 o más empleados de Starburns. La cara del mundo se usó para todos los personajes excepto Michael y Lisa.

Figuras Starburns Anamolisa CJP

Las caras de los personajes incluyen una placa frontal superior e inferior. Starburns modeló e imprimió miles de expresiones para los personajes. Esto dio a los animadores acceso a casi todas las expresiones posibles para una escena determinada.
“Producimos bastidores llenos de caras para que pudieran cambiarse en cualquier momento”, dice LaFata. “Podrían ser necesarios múltiples modelos faciales solo para obtener la sonrisa correcta”.

Mantener el aspecto y la sensación Los directores de  Anomalisa
tomaron una decisión consciente para mantener las líneas entre las caras superior e inferior en su lugar sin retoques digitales.

James A. Fino, productor ejecutivo y socio de Starburns, explica esta decisión en un artículo del sitio web Producer’s Guild of America: “Las funciones animadas de stop-motion recientes generalmente borran esas líneas digitalmente, pero esa no fue nuestra elección para Anomalisa . En lugar de un elemento que distrae, las costuras sirven como signos sutiles y persistentes del increíble arte que se muestra en la película”.

En un artículo del New York Times de Mekado Murphy, el codirector Kaufman lo explicó de esta manera: “No queríamos ocultar el hecho de que es stop-motion. No queríamos pintar lo que era… queríamos esa sensación de la presencia invisible de los animadores”.

Starburns también realizó un posprocesamiento mínimo de los rostros de los personajes, conservando el aspecto y la sensación que procedían directamente de la ProJet 660. Una vez más, esta fue la preferencia de los directores.

“Utilizamos [impresión 3D] para un propósito muy específico con el realismo que querían en las caras, y las texturas y las diferencias de color no habrían sido posibles pintando a mano”, dice Caroline Kastelic, supervisora ​​de marionetas de Starburns, en una entrevista de IndieWire. “Y es por eso que tienen esa textura agradable en ellos… Lo encuentro estéticamente brillante y también nos ahorró mucho tiempo”.

Apoyo local 
Crear miles de rostros, docenas de modelos corporales y escenarios realistas para una producción como Anomalisa requiere trabajo en equipo; no solo entre las casi 200 personas en Starburns, sino también por socios externos.

LaFata le da crédito a 3D Rapid Prototyping, un socio de 3D Systems con sede en las cercanías de Garden Grove, California, por mantener a Starburns abastecido de materiales e incluso por imprimir modelos de rostros cuando era necesario.

“Estábamos sacando muchas caras, a menudo las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y Bill Craig [presidente/CFO de creación rápida de prototipos en 3D] y su equipo siempre estaban ahí para ayudarnos”, dice.

Gran futuro para la impresión 3D 
No importa cuán fascinante sea la tecnología detrás de escena para una película, la medida definitiva del éxito es cómo se presenta la historia. En el caso de Anomalisa , la impresión 3D no es solo un efecto especial o un tema de conversación extravagante; es parte integral de la forma en que los personajes actúan.

El enfoque pareció haber tocado una fibra sensible: más allá de las nominaciones al Oscar y al Globo de Oro, Anomalisa fue la primera película animada en ganar el Gran Premio del Jurado en el 72º Festival Internacional de Cine de Venecia. En su reseña de cinco estrellas en la revista Rolling Stone, Peter Travers llama a Anomalisa una “obra maestra de stop-motion”.

Bryan LaFata no cree que Anomalisa sea un fenómeno único.

“La escala y la velocidad a la que puede producir modelos a todo color en una máquina como la ProJet CJP 660 es definitivamente una gran ventaja”, dice. 

“Creo que la impresión 3D tiene un gran futuro para las películas stop-motion”.

3D Systems construye mejores impresoras 3D con Geomagic Control X

Producto: Geomagic Control X
Industria: Diseño

3D Systems ha dedicado sus 30 años de historia a permitir a sus clientes optimizar sus diseños, transformar sus flujos de trabajo, llevar productos innovadores al mercado e impulsar nuevos modelos de negocio. Y la compañía se beneficia de las mismas soluciones de tecnología 3D en su propio negocio. Caso en cuestión: cuando llegó el momento de lanzar la impresora 3D ProX® SLS 6100, 3D Systems recurrió a su grupo de software interno Geomagic y socio de confianza Hexagon Manufacturing Intelligence para garantizar que las impresoras coincidieran con la alta calidad de su diseño.

Los componentes de calidad hacen productos de calidad

Control X LiveInspect 3D inspection of 3D Systems ProX SLS 6100

La ProX SLS 6100 es una impresora 3D industrial de precisión que debe cumplir con especificaciones exigentes para garantizar que construye piezas de calidad de producción de manera precisa y confiable, las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Lograr esta calidad requiere cumplir con estrictas tolerancias dimensionales, comenzando desde el principio con el marco de acero soldado que sirve como base de la impresora 3D industrial de más de 3000 lb (1360+ kg). Los marcos de la ProX SLS 6100 son fabricados por un proveedor especializado basado en diseños proporcionados por 3D Systems, y luego se entregan a las instalaciones de fabricación de 3D Systems en Rock Hill, Carolina del Sur, donde se ensamblan las impresoras.

Para garantizar que todos los productos se desarrollen y entreguen al más alto nivel con una mejora continua, toda la organización contribuye al control de calidad. Bryan Rough, Gerente del Programa de Fabricación para Sistemas 3D, apoya el proceso de fabricación de ProX SLS 6100, incluida la inspección de componentes como los marcos de las impresoras. “Necesitamos saber que todo sobre este nuevo producto cumple con las especificaciones de ingeniería y funciona extremadamente bien en el campo”, dijo Rough. “Tenemos varios requisitos críticos de planitud y paralelismo, y debemos asegurarnos de que estamos cumpliendo con nuestro compromiso con la calidad en todo momento”.

Ahorro de tiempo y dinero con la inspección 3D

Según Rough, si un marco está fuera de tolerancia y el problema no se descubre antes del ensamblaje, podría conducir a errores de fabricación que cuestan decenas de miles de dólares para corregir, sin mencionar el retraso en la entrega de impresoras a los clientes. Los requisitos de Rough son claros: inspeccionar rápidamente los bastidores grandes y pesados de la ProX SLS 6100 directamente en la fábrica con un compromiso de tiempo mínimo. “Este es un paso muy importante, pero también es solo un aspecto de mi trabajo, por lo que no tengo tiempo para convertirme en un experto en el uso de herramientas de inspección complejas. Necesito un sistema de inspección que pueda recoger un par de veces a la semana, obtener las mediciones que necesito, generar un informe y pasar a mis otros proyectos. Geomagic® Control X™ es perfecto para eso”.

Junto con una MMC óptica portátil AICON MoveInspect XR8 de Hexagon Manufacturing Intelligence, Geomagic Control X permite a Rough y sus compañeros de equipo medir la planitud, el paralelismo, la perpendicularidad y otras dimensiones y tolerancias geométricas (GD&T) directamente en el piso de la fábrica. Lo mejor de todo es que se tarda menos de una hora en configurarse, tomar medidas y generar un informe de inspección completo para cada fotograma ProX SLS 6100.

“El MoveInspect XR8 es ideal para medir estos grandes marcos soldados porque puedo usar la sonda inalámbrica en cualquier lugar en un gran volumen de medición. No tengo que preocuparme por los problemas de línea de visión debido a la capacidad de referencia dinámica del XR8 que me permite mover el dispositivo donde sea que lo necesite sin realinearlo”, dijo Rough. El software también facilita las cosas y fue intuitivo de aprender e incorporar en el proceso de fabricación. “Control X es muy sencillo de usar”, dice Rough. “Tuve medio día de capacitación en Control X meses antes de que el primer marco de la impresora estuviera listo, y cuando llegó el momento de recoger el software nuevamente, pude comenzar y terminar mi primera inspección el mismo día”. Rough dice que esta es una gran distinción de otros software de metrología que ha utilizado en el pasado. “Otro software de inspección que he usado ha sido mucho más complicado y no hay forma de que pudiera haberlos recogido tan rápido como aprendí Control X”.

Inspección 3D flexible y fácil con LiveInspect

Rough utiliza los archivos CAD 3D del marco para definir exactamente lo que necesita medir en control X. A continuación, el software planifica automáticamente una rutina de medición y se conecta directamente al MoveInspect XR8. Todo lo que Rough o sus compañeros de equipo deben hacer es caminar hasta el marco y seguir las indicaciones en pantalla y habladas del Control X para tomar medidas donde sea necesario utilizando mi.probe del XR8, en un proceso llamado LiveInspect. Cuando sea necesario, también pueden tomar otras medidas. A diferencia de una rutina de inspección basada en scripts, el proceso LiveInspect es flexible para que los usuarios puedan medir lo que necesiten y agregarlo al informe de inspección con un par de clics.

“Ahora podemos ser proactivos en lugar de reactivos cuando se trata de calidad porque podemos ver los problemas antes de que ocurran”, dijo Rough. “El uso del MoveInspect XR8 con Control X nos permite cumplir con los elevados estándares de calidad de 3D Systems para nuestros clientes en todo momento, y ha sido extremadamente útil para la introducción del nuevo ProX SLS 6100”.

El uso de Control X por parte de 3D Systems para su propio control de calidad es otro ejemplo de cómo el software de inspección simple e intuitivo ayuda a las empresas a garantizar la calidad en todas partes al capacitar a más personas para medir más cosas en más lugares. Obtenga más información sobre Geomagic Control X hoy mismo.

Starburns Industries utiliza la impresión 3D para aportar un mayor realismo a Anomalisa Character

Producto: Impresión CJP
Industria: Diseño y Arte

La impresora 3D ofrece color, volumen y calidad para permitir a Starburns crear “miles y miles” de caras para marionetas de stop-motion.
“Triste”, “hermoso”, “ingenioso”, “cada personaje fascinante y audazmente realizado”: Estas no son palabras que uno suele asociar con una película en stop-motion protagonizada por marionetas.

Pero, de nuevo, la película Anomalisa es algo que no se había visto antes.

La gama de humanidad expresiva lograda en la película fue posible gracias a la impresión en color 3D de alta resolución del sistema 3D Systems ProJet® CJP 660. Starburns Industries, una compañía de producción de servicio completo con sede en Burbank, California, utilizó la impresora 3D para sacar miles de caras diferentes con detalles similares a la vida, como arrugas, sonrisas, ceño fruncido, líneas de preocupación y bolsas debajo de los ojos.

Starburns Anamolisa CJP Printed Faces

El valor estético se une a la productividad

En los últimos años, la impresión 3D se ha convertido en algo común en la industria del cine para aplicaciones como la creación de prototipos, la fabricación de accesorios y la creación de objetos que son difíciles de construir de manera tradicional. Pero, en el gran volumen de piezas y en el ámbito emocional en el que se utiliza, Anomalisa sienta nuevos precedentes para la impresión 3D en el entretenimiento.

Duke Johnson, codirector de Anomalisa, junto con Charlie Kaufman (Being John Malkovich, Eternal Sunshine of the Spotless Mind), citó la impresión 3D por ayudar a establecer los sentimientos internos de los personajes y proporcionar un mayor nivel de detalle.
Pero a pesar de todo el valor estético que el ProJet CJP 660 ayudó a aportar a los personajes, el uso de esta impresora 3D en particular se redujo principalmente a la productividad: el sistema es rápido, confiable y genera colores realistas.

El ProJet CJP 660 genera impresiones 3D a todo color en una sola ejecución sin tener que cambiar de paleta. Su área de construcción de 254 x 381 x 203 mm (10 x 15 x 8 pulgadas) permitió a Starburns sacar docenas de caras con diferentes expresiones en una sola ejecución en cuestión de horas.
“El color es el atributo más importante para nosotros, junto con la velocidad y el volumen que la máquina puede producir”, dice Bryan LaFata, Supervisor de Operaciones de Starburns Industries. “Estuvimos ejecutando el ProJet casi sin parar durante un año y medio durante la producción de Anomalisa, creando miles y miles de rostros”.

Miles de expresiones

Starburns modeló e imprimió tres diseños básicos de cabezales para Anomalisa: uno para los personajes principales Michael y Lisa, y otro para lo que se llama la “cara del mundo”, una cara compuesta modelada a partir de 20 o más empleados de Starburns. La cara del mundo fue utilizada para todos los personajes excepto Michael y Lisa.

Las caras de los personajes incluyen una placa frontal superior e inferior. Miles de expresiones fueron modeladas e impresas por Starburns para los personajes. Esto dio a los animadores acceso a casi todas las expresiones posibles para una escena dada.
“Produjimos bastidores llenos de caras para que pudieran cambiarse en cualquier momento”, dice LaFata. “Podría tomar múltiples modelos faciales solo para obtener la sonrisa correcta”.

Conservando la apariencia

Los directores de Anomalisa tomaron una decisión consciente de mantener las líneas entre las caras superior e inferior en su lugar sin aerografía digital.

James A. Fino, productor ejecutivo y socio de Starburns, explica esta decisión en un artículo en el sitio web del Gremio de Productores de América: “Las recientes características animadas en stop-motion suelen borrar esas líneas digitalmente, pero esa no fue nuestra elección para Anomalisa. En lugar de un elemento de distracción, las costuras sirven como signos sutiles y persistentes del increíble arte que se muestra en la película”.

En un artículo del New York Times de Mekado Murphy, el codirector Kaufman lo explicó de esta manera: “No queríamos ocultar el hecho de que es stop-motion. No queríamos pintar lo que era… queríamos esa sensación de la presencia invisible de los animadores”.

Starburns también hizo un post-procesamiento mínimo de las caras de los personajes, conservando la apariencia que provenía directamente del ProJet 660. Una vez más, esta era la preferencia de los directores.

“Usamos [la impresión 3D] para un propósito muy específico con el realismo que querían en las caras, y las texturas y las diferencias de color no habrían sido posibles pintando a mano”, dice Caroline Kastelic, supervisora de títeres de Starburns, en una entrevista con IndieWire. “Y es por eso que tienen esa textura agradable en ellos … Eso me parece estéticamente brillante y también nos ahorró mucho tiempo”.

Soporte local

Crear los miles de rostros, docenas de modelos de carrocería y los decorados realistas para una producción como Anomalisa requiere trabajo en equipo; no solo entre las casi 200 personas en Starburns, sino también por socios externos.

LaFata da crédito a 3D Rapid Prototyping, un socio de 3D Systems con sede en la cercana Garden Grove, California, por mantener a Starburns suministrado con materiales e incluso imprimir modelos de caras cuando sea necesario.

“Estábamos sacando muchas caras, a menudo 24/7, y Bill Craig [Presidente/CFO de Prototipado Rápido 3D] y su equipo siempre estuvieron ahí para ayudarnos”, dice.

Gran futuro para la impresión 3D

Starburns Anamolisa CJP Figures

No importa cuán fascinante sea la tecnología detrás de escena para una película, la medida final del éxito es cómo se entrega la historia. En el caso de Anomalisa, la impresión 3D no es solo un efecto especial o una pieza de conversación peculiar; es parte integral de la forma en que los personajes se desempeñan.

El enfoque parecía haber tocado un acorde: más allá de las nominaciones al Oscar y los Globos de Oro, Anomalisa fue la primera película animada en ganar el Gran Premio del Jurado en el 72º Festival Internacional de Cine de Venecia. En su reseña de cinco estrellas en la revista Rolling Stone, Peter Travers llama a Anomalisa una “obra maestra en stop-motion”.

Bryan LaFata no cree que Anomalisa sea un fenómeno único.

“La escala y la velocidad a la que puede producir modelos a todo color en una máquina como la ProJet CJP 660 es definitivamente un beneficio importante”, dice.

“Creo que la impresión 3D tiene un gran futuro para las películas en stop-motion”.

Artec Leo ayuda a Vorteq a crear los trajes de ciclismo más rápidos del mundo

Producto: Artec Leo
Industria: Diseño y Arte

En el mundo del ciclismo de alto rendimiento, la velocidad lo es todo. Y aunque estés corriendo en una pista cubierta con condiciones controladas, estarás luchando contra la resistencia del viento y su desgaste en cada pedaleo. Un ciclista gasta hasta el 90% de su energía en superar la resistencia del aire, por lo que es fundamental reducirla. Para ciclistas profesionales y aficionados, no vale la pena gastarse 10 mil dólares o más en una bicicleta más aerodinámica ya que es el cuerpo del ciclista el responsable de absorber aproximadamente el 80% de la resistencia, y su bicicleta el 20% restante. Por lo que tiene mucho más sentido centrarse en el ciclista, su biomecánica en varias posiciones de conducción, su entrenamiento, y sobre todo, su ropa.

Vorteq está utilizando un túnel de viento especializado en deportes, maquinaria textil de última generación y la mejor tecnología de escaneo 3D para crear trajes de piel personalizados para ciclistas. Un traje de piel es esencialmente la prenda más aerodinámica que un ciclista puede llevar, reduciendo su nivel de resistencia por debajo del de estar desnudo. Un traje de calidad también debe ser cómodo, ligero, transpirable y hecho específicamente para el atleta que lo lleva. De lo contrario, se ajustará incorrectamente y se arrugará, y en el campo de la aerodinámica, cada arruga aumenta la resistencia y afecta al rendimiento. Además, muchos tejidos se “abren” cuando se estiran demasiado, lo que repercute en una mayor resistencia en sus superficies, por lo que los tejidos y las costuras deben elegirse cuidadosamente para zonas específicas del cuerpo, y cada traje de piel debe diseñarse y fabricarse para que tenga la cantidad exacta de tensión para la anatomía de ese corredor en particular, así lograr un flujo de aire óptimo y la menor resistencia al viento. Teniendo en cuenta que las formas y tamaños de los ciclistas pueden variar de forma tan drástica, este tipo de ajuste personalizado no es posible simplemente con un modelo de traje de piel en varios tamaños.

La empresa filial de Vorteq, TotalSim, tiene más de 10 años de experiencia trabajando con ciclistas profesionales, equipos de ciclismo olímpicos, corredores del Tour de Francia y otros ciclistas de primera categoría. Esto ha hecho posible que Vorteq crearan lo que ellos creen que son los trajes de piel más rápidos que existen. Para diseñar sus trajes de piel como nunca antes había sido posible, Vorteq ha invertido más de 500.000 dólares en I+D, ha probado más de 45.000 combinaciones diferentes de materiales, tensión y velocidad en los túneles de viento especializados del Centro de Ingeniería Deportiva de Silverstone (SSEH). El resultado final es que cada atleta tiene su propio traje de piel, creado con patrones y tejidos personalizados, cada uno diseñado para el máximo rendimiento.

A pesar del extenso trabajo que Vorteq realiza exclusivamente con los equipos olímpicos y otros atletas de élite, desde el 1 de enero de 2020, sus trajes de piel personalizados están disponibles para corredores de todos los niveles. Ahora, cualquier ciclista, no sólo los profesionales, tiene la oportunidad de vestir un traje de piel personalizado de Vorteq, y cuando se dirijan a la línea de meta, llevarán el mismo nivel de tecnología en trajes de piel que si fueran uno de los clientes olímpicos de Vorteq.

Para crear estos trajes de piel personalizados, el uso de un escáner 3D es crucial para capturar digitalmente la anatomía exacta delciclista, y durante las horas que siguen a esos pocos minutos de escaneo, todos los tamaños, patrones y tipos de tela se seleccionan meticulosamente en el sistema de vestimenta computacional y luego ensamblados por el equipo de trajes de piel de Vorteq.

Anteriormente, TotalSim utilizaba un escáner de brazo para escanear coches de carreras, bicicletas y otros objetos, pero cuando se trataba de utilizar el escáner para capturar personas, se encontraban con grandes dificultades y eran incapaces de conseguirlo con esa tecnología.

Fue entonces cuando Vorteq recurrió al embajador de Artec, Central Scanning, especialistas en todos los campos del escaneo 3D. Durante una visita y consulta in situ, los expertos de Central Scanning les recomendaron el Artec Leo, un revolucionario escáner 3D de mano con pantalla táctil incorporada y una velocidad de captura de hasta 80 fps, un dispositivo inalámbrico que destaca por su ràpido escaneo de objetos medianos, como personas. TotalSim había utilizado dos escáneres Artec en el pasado para su trabajo de CFD y metrología, Artec Eva y Artec Spider, por lo que ya estaban familiarizados con el alto nivel de tecnología de escaneo de Artec.

Cuando Sam Quilter y sus colaboradores de Vorteq vieron lo rápido que Leo había captado la anatomía exacta y precisa de un ciclista, supieron que habían encontrado la herramienta adecuada para el trabajo. Cuando recibieron el Leo, comenzaron a crear su flujo de trabajo de captura digital, que Quilter describe así:

“El ciclista entra en el túnel de viento con su bicicleta, la coloca en la plataforma, se sube, y en sólo 5 o 6 minutos con Leo, escaneo al ciclista en dos posiciones en un 3D a color preciso y de alta resolución. Y luego necesito sólo otro minuto para escanear su zapatilla, por todos los lados”, señala Quilter. “Básicamente esto significa que en diez minutos puedo terminar con el ciclista”. Y ya tengo todo lo que necesito para diseñar un traje anatómicamente exacto y rápido como una bala de Vorteq. No es necesario volver a hacer ningún escaneo más”.

Quilter añade: “Normalmente escaneamos a los ciclistas en ropa interior, para obtener el mayor detalle posible del cuerpo, de modo que cuando diseñamos los trajes de piel, se adaptan perfectamente a la anatomía del ciclista, algo que sería imposible si hay ropa o tejidos de por medio”.

“Cuando hacemos nuestros trajes de piel, trabajamos directamente desde los escaneos de Leo, así que no son simples medidas las que tomamos, son los datos físicos exactos, y la diferencia es crucial. Porque si estás tomando medidas físicas y luego las introduces en un sistema CAD, o en un sistema de computación como el nuestro, al final acabas perdiendo datos por el camino. Y eso puede provocar dimensionados imprecisos, algo que no podemos permitirnos. Incluso un pequeño error de medición podría resultar en una arruga o que el traje se estire demasiado. Así que, para nosotros, marca la diferencia la forma en que Leo nos da los datos físicos exactos del atleta”.

Quilter resume el proceso: “Desde que el atleta entra por la puerta ya empezamos a escanear con Leo, luego usamos Artec Studio para post-procesar los escaneos, seguido por el trabajo de modelado 3D en Geomagic Wrap, y finalmente exportamos el modelo 3D para usarlo en la confección del traje de piel, estamos hablando de unas 2 horas en total, lo cual no era posible antes, ni de lejos. Y en cuanto al tiempo total de producción para un traje de piel que está listo para competir, actualmente estamos en 2 días, pero esa brecha se está estrechando, y estamos trabajando para poderlo conseguir en 24 horas, no tardaremos mucho”.

Quilter explicó su flujo de trabajo de post-procesamiento en Artec Studio: “Leo me lo pone fácil. Apenas hacen falta unos pasos más en Artec Studio. Básicamente leo los datos del escáner, compruebo todo visualmente, y luego uso la herramienta Borrador para eliminar cualquier parte no deseada. Normalmente mantengo la bicicleta en el escaneo, ya que es un gran punto de referencia para obtener el posicionamiento XYZ así como el ángulo, y luego entro en el Registro Global, donde sólo uso los ajustes predeterminados porque funcionan genial por defecto. Normalmente no necesito eliminar valores atípicos, porque los datos ya están lo suficientemente limpios para una persona. Luego hago una Fusión Suave y lo exporto como un archivo STL para usarlo en Geomagic Wrap”.

“En Geomagic Wrap, utilizo la herramienta Decimate para hacer la cuenta de triángulos, o deshacerme de alguna arruga no deseada aunque rara vez ocurre, utilizo el comando Relax, y luego paso a los comandos Smooth, que me permiten eliminar cualquier imperfección, porque a veces los atletas mueven los dedos durante el escaneo, y tenemos que corregirlo. Después de hacer todo esto lo exportamos como un archivo OBJ para usarlo en nuestro software de computación de cobertura”, dice Quilter.

La última propuesta de Vorteq es la de utilizar su Leo para crear escaneos para la impresión en 3D de maniquíes de atletas con precisión anatómica. Estos maniquíes se utilizan luego para crear nuevos trajes de piel para los atletas sin necesidad de visitar las oficinas de Vorteq. Digamos, por ejemplo, que un ciclista está entrenando al otro lado del mundo y necesita un traje de piel específicamente para una próxima prueba contrarreloj de larga distancia que es principalmente en llano, pero también incluye una larga fase de descenso. Al tener un maniquí 3D del atleta, Vorteq puede crear un traje de piel personalizado para ellos, probar múltiples telas y patrones en los túneles de viento, elaborar el nuevo traje de piel en pocas horas y hacérselo llegar allí donde se encuentre. En la actualidad, el proceso de fabricación de maniquíes a medida tarda algo menos de 2 días, pero acortamos tiempos muy rápidamente. El tiempo de entrega es de 24 horas, desde el escaneo 3D hasta la finalización del nuevo maniquí impreso en 3D.

Quilter nos cuenta las ventajas de estos maniquís impresos en 3D: “Un maniquí de tamaño natural nos permite hacer pruebas en el túnel de viento con telas aisladas en un solo brazo, por ejemplo, para ver cómo varias telas y patrones afectan a la resistencia de forma aislada. Así es como podemos obtener ventajas mínimas pero necesarias. Porque con un ciclista real en el túnel de viento, el movimiento puede ser un factor determinante, incluso el más mínimo movimiento puede afectar a los resultados. Con un ciclista en vivo, nunca puedes tener resultados exactos, pero sí con un maniquí inmovil, donde el único factor que cambia es la tela que se le pone”.

“Los maniquíes no se cansan, y siempre están quietos, lo que nos permite saber exactamente qué tipo de cambios están causando nuestras telas y diseños en términos de resistencia y rendimiento.”

TotalSim también proporciona consulta y formación en biomecánica para ciclistas y equipos, aconsejando a los atletas sobre qué posiciones del cuerpo, ajustes del equipo, hábitos de conducción y ropa mejorarán o disminuirán su potencia, resistencia y mucho más.

“Nuestra misión es ayudar a los atletas, muchos de los cuales ya están en la cima de su carrera o cerca de ella, a encontrar esas muchas ‘pequeñas’ mejoras que cuando se suman todas, pueden hacerle superar la cima y llegar a la victoria”, dice Quilter.

Además de los trajes de piel de Vorteq y los servicios de consultoría y formación en biomecánica de TotalSim, también proporcionan servicios de escaneo a una serie de clientes, incluyendo equipos de ciclismo. Su Leo es clave para escanear en 3D allá donde haga falta, ya sea en casa, en el Reino Unido o en el extranjero.

Como nos cuenta Quilter, “A diferencia de nuestros escáneres anteriores, Leo nos da esa libertad de escanear en casi cualquier parte del mundo, sin necesidad de hardware adicional, sólo el propio escáner Leo. Esta flexibilidad es esencial cuando se va a lugares fuera de las instalaciones que no son precisamente laboratorios profesionales”.

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 …”

Artec Eva digitaliza 500 años de historia de una de las sinagogas más antiguas del mundo

Producto: Artec Eva
Industria: Diseño y Arte

El Arca de la Sagrada Torá de Mantua es una de las más raras e impresionantes exhibiciones en el Museo Nahon de Arte Judío Italiano en Jerusalén. Diseñada para albergar los pergaminos de la Sagrada Torá y creada por los mejores artesanos de Mantua, en Italia, en 1543, esta singular arca de madera decorada con la talla dorada original es una de las más antiguas del mundo. Su estilo es similar al del Templo Sagrado de Jerusalén, que se cree que albergó el Arca de la Alianza. Fue diseñada en forma de edificio y presenta elementos arquitectónicos como columnas y capiteles.

Desde el momento de su construcción hasta el día de hoy, el Arca de Mantua ha sufrido muchas transformaciones. Finalmente, después de la Segunda Guerra Mundial, con la decadencia de la comunidad judía, el arca fue enviada a Jerusalén y colocada en su actual emplazamiento. Una vez allí, se ha sometido a una extensa renovación, preservación y restauración, que la han devuelto a su magnífico estado actual.

Sin embargo, para un visitante corriente del museo, así como para los visitantes de la página web, continúa siendo un misterio la peculiar historia del arca en cuanto a su simbolismo y sus características. Su tamaño y emplazamiento impiden una buena inspección e incluso las características que son visibles no se pueden apreciar totalmente.

En 2015, el Museo Nahon inició un proyecto para contar la historia del arca, su viaje y su significado histórico en el contexto de la vida judía italiana. La página web Mantua en Jerusalem describe la historia, la vida y la cultura de la comunidad judía de Mantua y la importancia que el arca tuvo para su gente, generación tras generación.

Esta fue la razón por la que el museo eligió embarcarse en este ambicioso proyecto: escanear el arca en 3D y permitir el acceso total a los visitantes, tanto en persona como virtualmente.

Debido a su tamaño, geometría y la complejidad de su textura, el escaneo del Arca de Mantua presentó algunas complicaciones:

  • La topografía del arca – extremadamente compleja, con numerosas áreas sin acceso directo a la vista. Además, el arca está tan cerca de las paredes del museo que deja muy poco espacio para que trabaje el equipo de escaneo, también dificulta la colocación del escáner en los ángulos adecuados para llegar a las superficies tapadas.
  • La textura. El arca fue inicialmente hecha de madera. Sin embargo, toda su superficie está cubierta por una lámina de oro, que es lisa y brillante (una de las superficies más difíciles de capturar para cualquier escáner 3D). Cuando llegó el momento de hacer el escaneo, no se permitía ni era práctico recubrir la superficie con polvo mate. Incluso si lo fuera, habría afectado a la calidad superficial del arca.
  • En tercer lugar, aunque los patrones son repetitivos también son complejos, lo que complicó un poco la alineación y la fusión de los múltiples escaneos.
  • Finalmente, el tamaño del arca (más de 3 metros de altura) hizo que el proceso de escaneo fuera aún más complicado.

Después de evaluar la complejidad del trabajo, estaba claro que era necesario utilizar una herramienta de máxima calidad para digitalizar el arca, y el museo recurrió a Caliber Engineering and Computers Ltd, Socio certificado Gold de Artec 3D en Tel Aviv. Zvi Grinberg, jefe de Calibre en ese momento, se incorporó inmediatamente al proyecto. Como era un proyecto tan distinto a los que su empresa solía llevar a cabo y era consciente tanto del reto profesional como del valor cultural único del proyecto, se ofreció como voluntario para llevarlo a cabo sin coste alguno.

Después de un minucioso examen del arca, el equipo de Caliber decidió que Artec Eva era el escáner más adecuado para el trabajo. Bautizado como ” el monstruo de los escáneres de mano”, este escáner 3D de luz estructurada destaca por escanear objetos de tamaño medio-grande con una extraordinaria precisión de hasta 0,1 mm y una resolución increíble, incluso para superficies negras y brillantes, lo que le da ventaja frente a otras soluciones de escaneo del mercado. Además, es ligero y rápido, lo que lo hace especialmente útil para capturar distintas piezas históricas, esculturas y monumentos en entornos poco propicios para el escaneo, tanto en días soleados en el exterior como en galerías poco iluminadas.

Para capturar el arca desde el suelo y dar al equipo de escaneo un acceso fácil a la parte superior del arca, se construyó un andamio especial en el museo. Normalmente usado para objetos de tamaño medio, fue un reto para Eva capturar un objeto tan grande. El equipo tardó 15 horas durante tres días en completar el escaneo, además de varios días más para alinear, limpiar y fusionar los múltiples escaneos. En total, se hicieron 78 escaneos distintos. El modelo final pesaba más de 700 MB y contenía más de 16 millones de polígonos.

“A pesar del gran tamaño del arca, hemos obtenido buenos resultados con Artec Eva desde el primer momento gracias a la textura y la geometría del objeto. Después del escaneo, fuimos capaces de terminar todo el trabajo en la oficina usando el software Artec Studio , sin necesidad de volver para escaneos adicionales ni arreglos”, dice Guy Engel, CEO de Caliber Engineering.

Después de la etapa inicial de procesamiento, el equipo de Caliber redujo el tamaño del archivo manteniendo la calidad de los escaneos originales, y retocó el modelo 3D para prepararlo para su presentación pública. En este punto, el archivo pasó de Caliber al Departamento de Comunicación Fotográfica del Colegio Académico Hadassah en Jerusalén, concretamente al Profesor Asociado Moshe Caine. Con amplios conocimientos y experiencia en soluciones de escaneo 3D y fotogrametría para la preservación del patrimonio cultural, el profesor Caine pulió el modelo 3D del arca hasta alcanzar la máxima perfección.

El flujo de trabajo de procesamiento del escaneo del profesor Caine fue el siguiente:

Ajustar y limpiar los defectos menores de la malla usando el software Autodesk (beta) Memento.

Añadir una pared trasera y suelo. Debido a que el arca estaba montada en la pared del museo, era imposible escanear la parte trasera y la parte inferior del arca. En vez de construir suelo y pared falsos, se decidió diseñar por ordenador una pared y un suelo sencillos y añadirlos al modelo.

Procesamiento de imágenes del mapa de texturas. A pesar del meticuloso trabajo durante la etapa de escaneo, todavía quedaban pequeños defectos y una interpretación inexacta del color del arca. Posteriormente se realizaron fotografías adicionales con una cámara Nikon DSLR, y las superficies corregidas se fusionaron con el mapa UV original. Se probaron varios métodos para este objetivo, incluyendo:

  • Parametrización y texturizado de los rasters en el Meshlab.
  • Exportar el mapa como un archivo PSD (Photoshop), corregir en Photoshop, reimportar y luego exportar el modelo corregido.
  • Abrir el archivo OBJ en Photoshop y trabajarlo directamente en la capa de textura. Al final, se empleó una combinación de las técnicas anteriores hasta que se obtuvieron los resultados adecuados.
  • La corrección de color se llevó a cabo en el mapa de textura final con el software Photoshop, usando el arca real como única referencia.

Tras escanear decenas de piezas históricas, el profesor Caine elaboró su método para el flujo de trabajo de escaneo y procesamiento en 3D:

“Un consejo importante (para aquellos que quieran escanear patrimonio cultural en 3D): Trabajen despacio y con cuidado. No se apresuren. Acérquense lo máximo posible al objeto. Usen una luz suave. El resultado será tan bueno como el trabajo y el cuidado que se le dedique.”

Cuando el profesor Caine terminó su meticuloso proceso de escaneo, el modelo final se subió para su visualización pública en la página web del Museo Nahon, Mantua en Jerusalem, dedicado al arte de la comunidad judía de Mantua. Además, se ha instalado un stand con una pantalla táctil junto al arca, que permite a los visitantes del museo ver la magnífica pieza histórica desde todos los ángulos, acercarse y alejarse para examinar cada detalle y lo que es más importante, tener acceso inmediato a través de puntos clave a la información más importante de este monumento.

En general, la respuesta al modelo ha sido muy positiva y exitosa. Según el personal del museo y el profesor Caine, la gente aprecia especialmente la capacidad de examinar el arca de cerca y desde todos los ángulos. Esta es la magia de los modelos 3D, con las que las imágenes 2D o incluso objetos físicos tan grandes como el Arca de Mantua no pueden competir. Proyectos como este son un ejemplo asombroso de cómo las tecnologías de escaneo 3D transforman la forma en que percibimos y podemos preservar el patrimonio cultural.

En el siglo XVI, los ciudadanos y miembros de la comunidad judía de Mantua no podían ni siquiera imaginar que, 500 años después sus descendientes no sólo podrían ver el emblemático artefacto de su comunidad de una sola pieza, sino que también podrían explorarlo de cerca en 360 grados sin siquiera salir de sus casas.

Great Pagoda, Kew, regresa a la gloria del siglo XVIII con la ayuda de 3D Systems

Producto: Impresión SLS
Industria: Diseño y Arte

La restauración es una empresa importante. Más allá del cuidado minucioso esencial para preservar y estabilizar las estructuras históricas, la restauración incluye una gran cantidad de investigación y planificación para devolver las reliquias a un estado conocido o asumido con la mayor integridad posible.

Cuando los Palacios Reales Históricos (HRP) en el Reino Unido comenzaron su compromiso de restaurar la Gran Pagoda, Kew, se enfrentó a algunos desafíos monumentales. Varios elementos clave de diseño del edificio original se habían perdido en la historia, y reemplazarlos rápidamente resultó desafiante en términos de costo, logística y diseño. Sin embargo, al aportar las tecnologías y la experiencia de la fabricación bajo demanda de sistemas 3D a este proyecto, este esfuerzo se hizo no sólo manejable, sino eficiente.

Utilizando un flujo de trabajo de escaneo a CAD con fabricación selectiva de sinterización láser (SLS), el equipo de fabricación de sistemas 3D bajo demanda proporcionó accesorios duraderos y repetibles para el esfuerzo de restauración de HRP. Lejos de ser un proceso práctico, el equipo contribuyó con muchas horas de ingeniería front-end y acabado back-end para proporcionar una experiencia de diseño y fabricación de servicio completo de alta calidad.

Patrimonio de la Humanidad de la UNESCO

Aunque la opinión popular del rey Jorge III puede estar dividida, no se puede negar el impacto de sus 59 años de reinado. Más allá de los innumerables volúmenes de extensos estudios y películas sobre su vida y su gobierno, su legado está impregnado de la tierra misma de las tierras que gobernó, particularmente en el Real Jardín Botánico de Kew. Declarado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO, los jardines albergan La Gran Pagoda, una llamativa estructura de 163 pies encargada en 1761 y construida al estilo chinoiserie adornado y muy de moda.

En los años posteriores a la presentación de la pagoda, atrajo a multitudes de turistas que llegaron a maravillarse con sus detalles exóticos y llamativos. El centro de todas las conversaciones fueron los 80 dragones de madera pintados que adornaban las esquinas octogonales de cada nivel sucesivo.

La charla de la ciudad durante más de veinte años, los dragones kew fueron retirados en la década de 1780 para acomodar las reparaciones del techo a la pagoda y nunca fueron reemplazados. Aunque los rumores alegan que los dragones sirvieron como pago por deudas reales de juego, los expertos creen que la madera simplemente se había podrido con el tiempo. Un tema a menudo revisitado para los conservacionistas, La Gran Pagoda finalmente está siendo devuelto a su antiguo esplendor, dragones y todo, por primera vez en más de 200 años. Como parte de un proyecto de restauración emprendido por HRP y el Real Jardín Botánico de Kew, este lote de dragones está diseñado para soportar la prueba del tiempo con especial refuerzo por tecnología moderna.

Calidad apta para un rey

A medida que HRP comenzó a explorar metodologías para reemplazar a los dragones, se enfrentó a un dilema: no sólo los reemplazos de madera invitarían al mismo problema de longevidad que antes, sino que la pagoda no había apoyado el peso de los dragones durante dos siglos. “Uno de los aspectos más desafiantes de este proyecto fue minimizar el impacto impuesto por tantos dragones en este edificio catalogado de grado uno”, dijo Craig Hatto, Director del Proyecto en Historic Royal Palaces. Preocupado de que la estructura envejecida pueda responder mal a la reintroducción repentina de 80 adornos a gran escala de peso completo, HRP quería explorar una alternativa de peso más ligero para ayudar a garantizar una instalación exitosa y sin incidentes. Junto con estas consideraciones prácticas estaban las cuestiones igualmente válidas del tiempo y los costos asociados con los materiales y procesos tradicionales.

HRP estaba buscando una solución de restauración que respondiera a las preocupaciones de calidad, peso, tiempo y costos inherentes al proyecto. Al buscar un proveedor capaz de cumplir con todos los aspectos, HRP pidió a 3D Systems que presentara una licitación competitiva, que posteriormente ganó sobre la base de poder proporcionar la experiencia, tecnología, calidad y escalabilidad necesarias para cumplir con el proyecto.

Diseñar los dragones

Los dragones de Kew fueron traídos a la vida como un esfuerzo de colaboración entre dos conjuntos de diseñadores especializados. La apariencia exterior de los dragones fue recreada por HRP utilizando la escasa información histórica disponible para lograr la representación más precisa posible. Una vez diseñado, un prototipo de dragón fue tallado en madera para permitir el flujo de trabajo de fabricación digital que siguió, emprendido por el segundo equipo de diseño e ingeniería de 3D Systems. Otros siete dragones de madera fueron tallados para adornar el primer nivel de la pagoda, dejando 72 para ser creados usando la impresión SLS.

Utilizando un flujo de trabajo de ingeniería inversa y un FARO® Design ScanArm, el dragón de madera tallada fue escaneado en un entorno de diseño 3D que permitiría a 3D Systems abordar las preocupaciones de HRP con respecto al peso. Los expertos en diseño de 3D Systems utilizaron una variedad de software, incluyendo Geomagic® Design X™ para realizar ingeniería inversa de los datos de escaneo en CAD y vaciar los datos de escaneo a un espesor controlado, preservando tanto los detalles exteriores como la integridad estructural en el proceso.

Cuando se combinaba con los intrincados exteriores de los maestros cortados a mano, la geometría hueca resultante era demasiado compleja para ser fabricada tradicionalmente y requería fabricación aditiva para la producción. El uso de un flujo de trabajo de fabricación digital también permitió a 3D Systems escalar sin problemas los dragones para lograr un tamaño ligeramente diferente para los niveles dos a diez de la pagoda. En total, se prepararon 18 diseños, compuestos por nueve tamaños de dragón diferentes y una versión izquierda y derecha de cada uno.

Los ingenieros de 3D Systems incorporaron otra característica simple pero convincente en cada uno de los diseños de dragones mediante la adición de características de montaje integradas directamente en los archivos CAD. Estos diseños constituían parte de los diseños de construcción de los dragones, y fueron ideados e implementados por el equipo de fabricación bajo demanda de 3D Systems en estrecha colaboración con Hockley &dawson, el otro equipo de ingeniería líder en el proyecto. Debido a la mecánica necesaria para el refuerzo y el montaje, cada una de las 18 variaciones del dragón requirió atención individual y trabajo de diseño.

“Los dragones finales son esencialmente una copia perfecta del original, pero han sido mejorados de una manera que es invisible para el observador”, dijo Nick Lewis, Gerente General de fabricación de sistemas 3D bajo demanda en el Reino Unido. “Diseñamos elementos internos para un proceso de montaje seguro, pero los diseñamos de tal manera que estén completamente ocultos para que no haya tuercas, pernos o rastros de construcción visibles.”

Beneficios ocultos de la fabricación aditiva

Aprovechando la capacidad de diseño para la fabricación aditiva, el equipo de fabricación bajo demanda de 3D Systems incorporó una serie de tornillos, roscas y cubiertas que siguen la forma exacta de los dragones a lo largo de la columna vertebral. “Las estructuras finales que entregamos aprovechan el valor único que se puede extraer del proceso aditivo”, dijo Lewis. “La ingeniería de esta manera es una práctica común para nosotros, pero sigue siendo milagrosa para nuestros clientes. El factor sorpresa hace que sea divertido de revelar, pero para mí se trata de ser ingenioso y resolver problemas de manera más efectiva y eficiente, lo que es un beneficio central del uso de nuestra tecnología”.

La experiencia en ingeniería de 3D Systems está integrada en cada una de las 18 versiones diferentes de los dragones que fueron impresos sls. Como señala el gerente regional de ventas de fabricación bajo demanda de 3D Systems On Demand, Simon Hammond, la capacidad de combinar la precisión con la variedad es un beneficio constante del uso de fabricación aditiva para la producción. “Muchas horas de cuidadoso trabajo de ingeniería se pusieron en los diseños finales, pero mediante el uso de un flujo de trabajo digital con cad 3D e impresión 3D, somos capaces de adelantar la inversión en tiempo”, dice Hammond. “Una vez listos los archivos finales, podríamos lanzarnos a la producción con 18 resultados diferentes sin 18 conjuntos de herramientas y moldes. Diseñar y fabricar el mismo resultado con un buen costo y un momento sensato sería un desafío para cualquier otro proceso”.

Después del escaneo y diseño 3D, los primeros prototipos de los dragones fueron impresos para su análisis y pruebas para asegurar que los diseños finales fueron construidos de acuerdo con los estrictos requisitos de la construcción moderna.

A lo largo de este proceso, 3D Systems trabajó diligentemente para cumplir con los requisitos estéticos del cliente mientras cumplía con todos los requisitos técnicos de los constructores. Estas consideraciones entraron en juego cuando los ingenieros de 3D Systems determinaron cómo dividir mejor los modelos SLS para imprimir, así como colocar y ocultar las diversas tapas y cierres para el montaje.

Producción de impresión 3D para restauración histórica

Los equipos de fabricación bajo demanda de 3D Systems en el Reino Unido y los Países Bajos imprimieron los dragones utilizando la tecnología SLS. Debido a la gran escala de los dragones, cada uno con dimensiones finales en el rango de 1,2 – 2 metros, 3D Systems sPro® 230 máquinas SLS fueron elegidas para la tarea. Con un volumen máximo de construcción de 550 mm x 550 mm x 750 mm, el sPro 230 permitió producir los dragones en un bajo número de piezas grandes que fueron montadas por expertos por el equipo de 3D Systems.

Los dragones fueron impresos en 3D en DuraForm® PA, un material de nylon poliamida 12 duradero capaz de producir un aspecto y una sensación comparables a los dragones originales. La resolución y las propiedades mecánicas de DuraForm PA lo convierten en un candidato ideal para piezas complejas con paredes delgadas o requisitos de ajuste rápido. En el caso de los dragones Kew, estas características se adaptaban tanto al requisito de funcionalidad de instalación como a los requisitos cosméticos de la restauración histórica. Una vez impresos, los dragones fueron terminados y pintados a mano en el Reino Unido por el departamento de acabado 3D Systems High Wycombe. El equipo de 3D Systems también pintó los dragones de madera finales para garantizar la consistencia visual en todo el proyecto.

“3D Systems se siente muy honrado de haber sido seleccionado para este proyecto”, dijo Lewis. “Además de la rara oportunidad de ayudar a restaurar un hito cultural e histórico, este proyecto muestra el elemento extremo de lo que hacemos. Nuestra experiencia va mucho más allá de la impresión 3D y pudimos ofrecer orientación en múltiples etapas de esta restauración, desde ingeniería y producción escalable hasta acabado”.

La gran revelación

Después de permanecer 200 años sin su ornamentación adecuada, La Gran Pagoda, Kew, finalmente será restaurada para atraer multitudes curiosas una vez más. “A lo largo de las décadas, muchos han intentado y no han podido recrear a los dragones perdidos en Kew, lo que ahora sólo ha sido posible gracias al uso innovador de la impresión 3D”, dice Hatto. “El equipo especializado desarrolló una solución innovadora, ligera y duradera, que en última instancia nos ha permitido devolver estos iconos perdidos a este preciado edificio real. Los dragones pueden ocupar el lugar que les corresponde dentro de este Patrimonio de la Humanidad de la UNESCO y volver a formar parte del horizonte de Londres durante muchos años”.

Ya sea que esté buscando ingeniería inversa completa y servicios de fabricación de bajo volumen o necesite piezas impresas 3D de giro rápido, prototipos avanzados o modelos de apariencia, 3D Systems On Demand Manufacturing puede ayudar. Las tecnologías incluyen una amplia gama de tecnología de impresión 3D y experiencia en acabados, así como herramientas convencionales cnc, fundición de uretano e inyección.

Node-Audio evoluciona el sonido Hi-Fi con altavoces impresos en 3D

Producto: Impresión SLS
Industria: Productos de consumo

Casi todas las piezas de equipos de alta fidelidad (hi-fi) buscan reclamar calidad de sonido de rendimiento en vivo, sin embargo, muchos de estos productos se fabrican de forma muy similar a sus contrapartes de altavoces de caja. El altavoz HYLIXA de Node-Audio representa un verdadero avance de la industria de salida y alta fidelidad, hecho posible mediante el uso de la impresión 3D de sinterización selectiva por láser (SLS) para producir una estructura de gabinete compleja y distintiva. Según David Evans, diseñador industrial y cofundador de Node, este nuevo y revolucionario altavoz no sólo fue producido con impresión 3D; se inspiró en las capacidades de fabricación aditiva hace posible.

Aprovechar la oportunidad para crear un producto de alto valor

Los diseñadores industriales Ashley May y David Evans entraron en el mundo de la alta fidelidad porque vieron la oportunidad de hacer algo que nunca se había hecho. Con acceso a una impresora 3D 3D 3D de 3D Systems SLS en sus instalaciones de producción, juntan sus cabezas para idear un producto de alto valor y alto rendimiento que se aprovechó del proceso aditivo.

“Fue como un nuevo comienzo para nosotros como diseñadores”, dice Evans. “Siempre hemos sabido diseñar las cosas para que pudieran fabricarse de una manera particular, mientras que este tipo de tiró todo por la ventana y abrió nuestra imaginación a lo que era posible”.

SLS, o sinterización selectiva por láser, es una tecnología de fabricación aditiva que fusiona materiales en polvo en un estilo de construcción auto compatible. Debido a este proceso de fabricación capa por capa, es posible lograr componentes mucho más complejos y de forma orgánica de lo que permiten los métodos de fabricación convencionales.

Uso de simulaciones de sonido 3D para iterar el diseño ideal

Con el componente de diseño industrial bajo control, Evans y May solicitaron la ayuda de un ingeniero acústico para guiar el desarrollo técnico de un nuevo altavoz. Su visión era crear un altavoz que produjera una calidad de audio que rivalizara con una experiencia en vivo, con una estética hermosa y escultórica.

El proceso de desarrollo comenzó con diseños 3D de Evans y May que luego se ejecutaron a través de software especializado de simulación de audio 3D para informar la siguiente iteración. A medida que la salida de simulación comenzó a confirmar el sonido de siguiente nivel que el equipo buscaba, comenzaron a crear prototipos y perfeccionarse aún más, hasta que finalmente llegaron al producto insignia de Node, HYLIXA.

Los altavoces HYLIXA cuentan con un gabinete cónico con una línea de transmisión helicoidal pendiente de patente que gira en espiral durante 1,6 metros alrededor del interior del gabinete. Esta línea es alimentada por un controlador de graves dedicado y libera el sonido a través de una ventilación circular alrededor de la mitad y el tweeter. Debido a que el gabinete redondeado está diseñado y fabricado como una sola pieza, no hay bordes para producir difracción (una interrupción de la precisión del sonido). Esto se traduce en un recorrido de sonido suave y una experiencia auditiva mejorada. Según una reseña en el sitio web de equipo de música de alta fidelidad The Ear, “el [más complejo] que obtiene la música, mejores sonidos [HYLIXA], que es lo contrario de lo que se obtiene con la mayoría de los altavoces.”

HYLIXA loud speakers by Node Audio

Maximizar la tecnología en diseño y producción

La producción y la creación de prototipos para los altavoces HYLIXA se realizan en una impresora 3D Systems sPro™ 60 SLS. Los altavoces, que se venden en un conjunto de dos, se imprimen por separado dentro del volumen de construcción de 381 mm x 330 mm x 460 mm de la impresora. Evans dice que el equipo maximiza cada construcción anidando los otros componentes dentro del gabinete de altavoces.

Los componentes de deflector frontal y de gabinete de HYLIXA están impresos en DuraForm® GF, un plástico de ingeniería lleno de vidrio que ofrece un excelente acabado superficial que es mecanizable y pintable. Como pieza principal de los altavoces, Node coloca los gabinetes HYLIXA a través de un régimen metódico de postprocesamiento para evacuar todo el material de las piezas y preparar las superficies para cualquier acabado que el cliente solicite.

“Aprendimos a través del proceso de creación de prototipos que DuraForm GF realmente funcionó muy bien acústicamente”, dice Evans. “Tiene casi una calidad cerámica al tacto, lo que nos ayudó tanto estructural como sónicamente. Como diseñadores, podríamos explotar libremente la producción slS para crear la estructura interna, pero también diseñar algo que se viera tan hermoso como suena”.

“Cada componente que imprimimos en 3D, lo hemos hecho por una razón”, dice Evans. “Hemos utilizado la tecnología para beneficiar al producto de una manera u otra, y hemos presionado para llevar todo al límite absoluto”.

Close up of SLS produced loud speaker HYLIXA

Recepción en la industria y productos futuros

Después de lanzar HYLIXA en 2019, Node envió varios pares de altavoces a expertos de la industria de alta fidelidad por su toma imparcial. Además de descripciones como “radical”, “inusual” y “seductor”, la publicación Hi-Fi+ elogia a los altavoces por “un sonido casi increíble “fuera de la caja” con “un rango dinámico excepcional”.

“Los comentarios han sido incluso mejores de lo que esperábamos, para ser honestos”, dijo Evans. Habiendo ganado credibilidad dentro de la industria, Node tiene más en la manga y está buscando crecer. Evans dice que lo que está por venir sigue siendo “muy secreto” en este momento, pero Node sigue comprometido con su proceso. La impresión 3D será una parte integral de la estrategia de la empresa para diferenciarse haciendo cosas que no se han hecho antes.

Conoce más de este caso de éxito aquí.

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