La reproducción de objetos mediante impresión 3D necesita de un mapa de coordenadas del mismo que pueda ser interpretado por el software de la impresora. Ahora se investiga en la simplificación de ese mapping utilizando simples fotografías digitales, adaptando una técnica llamada fotogrametría.
En esta técnica, las imágenes digitales de un objeto que se han tomado en varios ángulos se utilizan para crear una nube de puntos o una gran colección de puntos utilizados para crear la representación en 3-D de las estructuras existentes, desde la cual se pueden generar un diseño asistido por ordenador (CAD) de archivos.
El archivo CAD resultante y posterior modelo 3-D se podrían utilizar para reconstruir una parte mediante impresión 3-D con sus especificaciones originales sin utilizar métodos tradicionales, que son a la vez caros y consumen mucho tiempo.
Desarrollado por estudiantes
Gracias a una donación de un fondo empresarial, Michael Immel del Harold and Inge Marcus Department of Industrial and Manufacturing Engineering, junto a tres estudiantes de ingeniería de su departamento, comenzaron a explorar si la fotogrametría puede ser una manera más eficiente de fabricación de baja tolerancia para piezas o partes que tienen límites suficientes de variación y no tienen que encajar en ensamblajes, tales como tubos grandes y tapas de registro.
El grupo eligió partes para las que ya tenían un archivo CAD para comparar con sus archivos de nube de puntos fotogrametría.
Para empezar, crearon una configuración de estudio para tomar fotografías consistentes y repetibles de la pieza. El entorno incluye una iluminación uniforme, para eliminar las sombras, y un fondo de contraste para garantizar la foto obteniendo suficientes datos de la pieza. Además, Bellows tomó fotos superpuestas alrededor de la parte en un ángulo específico y desde diferentes distancias para estar seguro de que tenía suficientes imágenes para crear las nubes de puntos. Después, utilizaron una versión del software Autodesk utilizado para escáner –PhotoModeler— y lo rehicieron con MathWorks MatLab, para crear archivos de nube de puntos, que luego fueron comparados entre sí y con los archivos originales de la nube de puntos y CAD.
Se fijaron en la variación entre los archivos de nube de puntos originales y nubes de puntos de fotogrametría para ver si había discrepancias entre ellos y para determinar la forma precisa para que esta técnica fuera utilizado en la fabricación, y la fotogrametría ha demostrado ser un enfoque preciso para aplicaciones con ligeras tolerancias.
Más usos de la fotogrametría en la industria 4.0
Además de para la fabricación de piezas, la técnica puede ser utilizada para controles de calidad mucho más rápidos. La aplicación ideal de la fotogrametría en el entorno de la industria sería contar con un sistema de visión en una planta de fabricación que incluya cámaras fijas en las máquinas de componentes y piezas, tomando fotos continuas. Esos “datos en vivo” podrían ser enviados de nuevo a un ingeniero o un empleado de control de calidad y podrían comparar la nube de puntos que se ha derivado de las imágenes digitales con la nube de puntos del archivo original y determinar si la pieza se encuentra dentro de la tolerancia o no.
El Futuro de la impresión 3D
La investigación en todo lo relacionado con la impresión 3D permite hablar de un replanteamiento de la industria en todos los sectores. Actualmente es posible imprimir en materiales tan diferentes como acero inoxidable, titanio, plásticos o chocolate. Los expertos auguran un potencial de negocio para el sector exponencial que alcance, segñun Forbes, un valor superior a los 21.000 millones de dólares. Pero seguramente lo más importante, son las posibilidades de transformación y mejora de la calidad de vida que permitirá, en un futuro no muy lejano, llegar a imprimir órganos totalmente funcionales.
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Fuente: Penn State College of Engineering.
