Imprimiendo en 3D con BQ Witbox + SketchUp + Cura 3D

En este tutorial vamos a ver el proceso de impresión de una pieza modelada con Sketch Up con la impresora 3D bq Witbox que tenemos en Autentia.

0. Índice de contenidos.

1. Introducción

Cualquiera que haya pasado por las oficinas de Autentia habrá podido comprobar que a nuestro CEO, Roberto Canales, le encanta estar a la última en todo lo relacionado con la tecnología. Así que un día se presentó con una impresora 3D de la marca bq, concretamente una bq Witbox.

Aunque en su día, con 13 años, hice mis pinitos con 3d Studio 3 y 4 (1994) en un 386DX20 con co-procesador matemático y 1MB de RAM, últimamente no tocaba mucho esta rama del diseño, sólo la había vuelto a retomar para hacer el planteamiento de mis proyectos de bricolaje con el sencillo Sketch Up. Poder hacer realidad los modelos siempre había sido un sueño para mí desde niño, así que esta es una buena oportunidad para hacerlo.

A continuación os describo los pasos que seguí para imprimir mi primer modelo en 3D usando SketchUp, Cura 3D y la impresora Bq Witbox.

2. Entorno

El tutorial está escrito usando el siguiente entorno:

  • Hardware: MacBook Pro 15' (2.3 GHz Intel Core i7, 16GB DDR3 SDRAM)
  • Sistema Operativo: Mac OS X El Capitan 10.11
  • Software: Cura 3D 15.04.3 ; SketchUp 14.04.4899
  • Impresora 3D Bq Witbox

3. Modelando con Sketch Up

No pretendo que esto sea un tutorial de Sketchup, así que no me entretendré mucho en este apartado. Podéis usar otro programa de diseño en 3D de vuestro gusto. A mi me encanta Sketch Up porque es sencillo y me sirve muy bien para mis proyectos de bricolaje. Está muy bien integrado con medidas reales y da un buen resultado. La versión de evaluación es más que suficiente.

Básicamente quise hacer una placa con las letras de Autentia al estilo logotipo de MetallicA (sí, soy un fan empedernido). Para ello:

  • Me descargue de Internet las letras originales en formato .dxf y las importé en Sketchup.
  • Reutilicé las letras que me valían y creé unas nuevas (la U y la N). Como es una tipografía sans serif me resultó sencillo hacerlo.
  • Posteriormente elevé los shapes de 2d para formar letras en 3d.
  • Después añadí la placa final haciendo un rectángulo en 2d y elevándolo hasta mitad de las letras.
  • Sobre este rectángulo en 3d, para que se sostuviera con un pie, creé otro rectángulo sobre la cara superior y lo elevé para hacer el pie.
  • Y luego inserté un texto en 3d también en la placa.

El resultado es el que podéis ver en esta imagen:

SketchupAutentiaMet1

Bien, ya tenemos nuestro modelo en 3d listo para imprimir… o eso creemos. Exportamos en formato .obj, que es el que soporta Cura 3D, pero algo nos pasa…

4. La “problemática de los sólidos”

Efectivamente, cuando importamos a Cura 3D nuestro modelo OBJ, se muestra por pantalla y lo podemos ubicar, pero el tiempo de impresión y los gramos de material que va a emplear está a 0.

Si exportamos el modelo para poder imprimirlo y lo llevamos a la impresora, ésta se preparará para imprimir, calentando el cabezal y moviendo la base de cristal, pero dará concluida la impresión sin hacer nada.

¿Qué ha pasado?

Lo que sucede es que no es lo mismo ver el modelo en la pantalla que esté preparado para imprimir en 3D. Tiene que cumplir una serie de requisitos. Hay objetos que podemos visualizar en pantalla que son imposibles de imprimir: por ejemplo un cubo sin una de sus caras no es una caja,ya que sus caras no tienen grosor, aunque el programa nos las muestre como cerradas y nuestro cerebro interprete como una cara sólida. ¿Cómo se imprime algo de grosor = 0?

Desde el punto de vista de nuestro problema son:

  • Que todos los objetos que se van a imprimir sean componente sólidos.
  • Que todas las aristas y caras estén cerradas.

En un primer intento me ocupé de que todos los objetos fuesen componentes sólidos. En SketchUp consiste en agrupar las aristas y las caras que tienen sentido (que están cerradas) y crear objetos. Esto se hace así:

Seleccionando todos los elementos (aristas y caras) y pulsando con con el botón secundario damos a “Make Component”

MakeComponent1

Deberemos rellenar los campos de un formulario con información acerca del nuevo componente.

Y nos aseguramos de que se ha hecho un sólido pulsando, una vez seleccionado el resultado, pulsando con el botón secundario y en el menú que aparece en: “Entity Info”. Debería salirnos algo así

Solid1

Podemos ver cómo en la información poner “Solid Component” que es lo que necesitamos. Es decir, hay que hacer solid components para poder crear un modelo correcto

Pero con esto no resultó ser suficiente. Llevé mi modelo a Cura 3D y seguía sin funcionar (marcador de tiempo y peso del modelo a 0). Afortunadamente pude contar con la ayuda de Saúl García, consultor de Autentia que tiene experiencia en el mundo de la impresión 3D. Me indicó que es necesario hacer más operaciones para dejar listo el modelo, y que para ello, en SketchUp tengo que utilizar unos plugins.

Plugins para imprimir en 3D

Afortunadamente ya alguien ha pensado en cómo solucionar el modelado para imprimir en 3d con Sketchup a base de plugins.

Voy a utilizar dos de ellos:

  • Solid Inspector 2: que nos ayudará a detectar fallos en los componentes que hemos creado (caras sin terminar, aristas que no se unen…) y que es básico para imprimir en 3d.
  • Sketchup STL: para poder exportar a formato .stl que nos vendrá bien para el siguiente paso, aunque Cura 3d también admite otros formatos

Vamos a instalarlos:

Nos dirigimos a Sketchup y en el menú “Window”, seleccionamos la opción “Extension Wharehouse”.

Aparecerá una ventana con el buscador de extensiones. Simplemente introduciremos el título de cada plugin y lo instalaremos:

InstalacionPLugins

Cuando ya tenemos nuestro modelo listo, convertido en un conjunto de sólidos, podemos aplicar el plugin que básicamente lo que hace es detectar los errores en los sólidos que hacen que no esté preparado para poder imprimir en 3D. Lo ejecutamos de este modo:

Simplemente vamos al menú “Tools” y pinchamos sobre “Solid Inspector 2”. Nos aparecerá una ventana con la información de los fallos y unas líneas rojas indicando dónde están los problemas en el modelo

Aquí he dejado un ejemplo manipulando un simple modelo 3d para que tenga caras con problemas (sin cerrar correctamente):

Captura de pantalla 2015-11-29 a las 11.26.29

Como podemos ver, nos indica los problemas en el modelo. Si pulsamos sobre “Fix All” debería arreglarlos, si le es posible… De otro modo habrá que corregirlos a mano, modificando el modelo.

Ya estamos listos para exportar el modelo para cargarlo en Cura 3D

Finalmente utilizaremos el otro plugin que hemos instalado para salvar el modelo en un formato más adecuado (aunque podría hacerlo en .obj), que será .STL y para ello usamos otro plugin llamado SketchUp STL

Vamos al menú “File” y pinchamos sobre “Export STL…”. Dejaremos las opciones por defecto que nos ofrece:

exportSTL

Salvando nuestro modelo en un formato compatible ya lo podemos llevar a Cura 3D, que será el siguiente paso.

5. Preparando la impresión con Cura 3d

Cura 3D es un programa que nos va a facilitar la transformación de nuestro modelo en 3D en un modelo preparado para imprimir para la impresora en concreto que estemos utilizando, en nuestro caso una BQ Witbox. Se encarga por lo tanto de generar el fichero final que va a procesar la impresora.

En primer lugar lo descargamos de la página: y lo instalamos normalmente en cualquier aplicación en nuestro Mac (tranquilo, también está para el resto de sistemas operativos).

Una vez ejecutado, tenemos que configurar la impresora para la cual vamos a trabajar, como he dicho, será una BQ Witbox.

Vamos al menú “Machine” -> “Add new machine…”

AddMachine

Pasamos la primera pantalla, y en la siguiente seleccionamos “Others”

Others

Y seleccionamos “Witbox”. Pasamos a las siguientes pantallas y confirmamos.

Witbox

Ahora podemos ver en la pantalla 3D el modelado del mecanismo de la impresora y podemos confirmar que nos ha cargado nuestro modelo.

Witbox3d

Ahora importamos el modelo que hemos creado… “File” -> “Load model file…”

LoadModel

Y seleccionamos el modelo .stl u .obj que hemos creado con Sketchup y hemos perfeccionado con los plugins de preparación a impresión 3D. Deberíamos verlo puesto en la base 3d de la impresora.

ModeloBase

Como es mi primera prueba no quería gastar mucho material y tiempo. Tal y como la he importado es una pieza de 20X10 centímetros que tardaría 4 horas y 27 minutos. No es la idea. Vamos a reducirla de tamaño:

Pinchamos en la pieza para seleccionarla, y abajo a la izquierda pulsamos sobre el icono de de escala (el que está en medio). Ahí podemos reducir el tamaño. Lo vamos a dejar en unos 6cm.

Escala

Y podemos ver cómo, para este tamaño, Cura 3D nos indica que va a tardar 15 minutos y va a invertir 1 metro de rollo de material, que son unos 3 gramos de peso.

Tiempo

También tenemos que tener cuidado de cómo vamos a ubicar la pieza en la bandeja. Voy a dejarla en la posición por defecto, esto es, tumbada sobre la mayor superficie. Si la apoyase sobre el pie, se construiría en vertical, lo cual sería mucho peor y posiblemente se venciese a un lado al imprimir o la impresora no pudiese dar la resolución esperada (recuerda el ejemplo de la pirámide invertida).

Finalmente vamos a exportar el modelo listo para imprimir por nuestra BQ Witbox.

Vamos a “File” ->”Save model”.

Y ahí seleccionamos un fichero de tipo .amf que es el que llevaremos a la impresora para que imprima como le hemos indicado.

6. Impresión

La interfaz es bastant sencilla. Tiene una display de unas pocas líneas y una rueda que si se aprieta hace las veces de “enter”. Seleccionamos imprimir desde la SD y el fichero que hemos dejado en la tarjeta.

Hay quien tiene problemas con el sólido porque la base, al ser de cristal, puede hacer que se mueva el modelo. Debemos recordar que se trata de un hilo de plástico derretido que puede tener cierta tracción con lo que acaba de depositar en el modelo,arrastrándolo. No tuve problemas porque el cristal estaba ya un poco sucio de otros modelos y parecía que tenía cierto agarre. Si es tu caso, hay muchos hilos en foros y páginas de aficionados que recomiendan rociar la base de cristal con laca para el pelo (en especial parece que recomiendan usar laca Nelly)

Tras unos instantes comienza a calentar el cabezal hasta los 210º, sube la base de cristal sobre la que se asentará el modelo… !y a imprimir! Nos esperan 15 minutos y 3 gramos de plástico por delante 🙂

7. Resultado

El resultado de la impresión es lo que podéis ver en la imagen. Como podéis observar, faltan las letras “Master of Coding” porque seguramente sean demasiado pequeñas y la impresora las haya descartado. El resto de elementos quizá no están bien definidos, pero al menos sí los bordes y la placa sobre la que se asienta todo. Aquí hay mucho que evolucionar y entender. Sólo es una prueba de concepto para reflexionar.

pint3d

8. Conclusiones

Pensaba que esto de imprimir en 3d sería algo más complicado, me refiero a imprimir cualquier pieza sencilla sin mayor intención que ver que funciona. Los grandes problemas vienen a la hora de hacer piezas precisas que van a ser utilizadas: esto es mucho más complejo que imprimir en dos dimensiones sobre un papel. Hay que tener en cuenta calibraciones, formas del modelo, que a la hora de imprimir la impresora lo pueda ir construyendo sin “perder el equilibrio” (imagina imprimir una pirámide invertida… ¿Cómo se sostienen todo el proceso sobre el vértice?)… pero esto lo dejaremos para más adelante. Ahora es tiempo de hacer pruebas.