[teoría] densidad variable

[Álvaro Ollero Serrano]

Según los foros de RepRap (http://forums.reprap.org/read.php?1,136574,136813#msg-136813) y los "se dice se comenta", parece que este tema es la piedra filosofal de la impresión 3d. 

http://nextbigfuture.com/2011/09/mit-advances-3-d-printing-with-variable.html

Por ejemplo la foto en la página de arriba. En el MIT, hace ya medio año. También aquí.

Entiendo que una solución al problema puede ser: imprimir con dos materiales: uno que se disuelva (vg. PVA) o que sea superligero (en relación con el otro material) para hacer los poros y otro de soporte, que no se disuelva, y/o que sea más pesado.

Pero me parece que esa aproximación es errónea, en el sentido de que lo que de verdad interesa es hacer que el infill, dentro de cada capa, tenga densidad variable. Para aprovechar el fundamento de la tecnología que usamos, más que nada.

Por motivos académicos, estoy interesado en desarrollar el tema, dentro de mis posibilidades (plástico, no hormigón :/ , pero poseedor de una reprap, de conocimientos de estructuras, y de algún que otro recurso más), y pasando por este planteamiento: http://garyhodgson.com/reprap/2012/01/thoughts-on-fill-algorithms/ , he llegado a la conclusión que, puestos a empaquetar, mejor empaquetar puntos (mayor/menor densidad de puntos donde se necesite mayor/menor cantidad de material), que son muy muy facilitos, y hacerles un voronoi 3d. El voronoi3d sería un conjunto de sólidos poliédricos convexos que llenarían el espacio (en este caso, la pieza a imprimir con densidad variable).

Los problemas son dos:

1- establecer un campo escalar de densidades, en función de parámetros razonablemente escogidos y ponderables (por ejemplo, necesidades de resistencia mecánica, pero se podría llegar a trasmisividad térmica/acústiva, transparencias, etc..), que se pueda mapear con una densidad de puntos dentro del sólido.

2- imprimir el conjunto de celdas voronoi 3d, a 0 infill, sin petar el programa de loncheado de su elección.

1 - estoy mirando si hay algún programa que haga análisis estructural de piezas por FEM, y que pueda exportar resultados como una nube de puntos (en cualquier formato, me da igual). El tema es que yo FEM no controlo, todo lo más, método matricial de la rigidez. Sería estupendísmo poder mapear estos maravillosos gráficos que te hacen estos programas: https://docs.google.com/file/d/0B1-6z-Q8PtLsMzNMTWkwcURXb2c como nubes de puntos. Me da igual que salgan puntos de colores, superficies equipotenciales, o puntos con metadatos (no sé si eso existe, pero supongo que sí). Por ahora, parece que el SAP2000 me falla. Aunque tampoco soy un experto.

2 - he conseguido hacer celdas voronoi 3d dentro de algún sólido, que quedan majas, aunque por ahora la distribución de los puntos en el sólido es completamente aleatoria (hasta resolver el problema de arriba). He conseguido lonchearlas con skeinforge, pero el gcode que resulta es erroneo. Un video debería explicar el problema mejor que yo. Aquí tenéis el stl que debería lonchear.

Creo que el problema es que skeinforge no pilla los perímetros de distintos sólidos que se solapan (después de todo, los perímetros deben ser bucles cerrados). Una solución que aún no he ensayado puede ser simplemente desfasar las celdas hasta que no haya solapamientos por dentro del sólido, aunque esto conllevará: 1 - mayor densidad en las líneas entre poros 2 - las líneas de perímetro exteriores estarán, también, desfasadas hacia adentro, con lo que el sólido resultante será aprox una capa más pequeño de lo que debería.

Otra cosa que se podría hacer, aunque supongo que skeinforge ya no la hace, es no intentar sistemáticamente hacer bucles cerrados en los perímetros, obviar los perímetros con líneas duplicadas, y simplemente minimizar el tiempo en el que el extrusor viaja sin extruir. ¿Algún software de loncheado que lo haga?

¿Ideas? ¿Opiniones? ¿Soluciones?

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Un saludo

Álvaro Ollero