Datos IDE e impresión 3D: desde aplicaciones sociales hasta modelos para la ingeniería

Compartilo en las redes

Contribución:
Ing. Agrim. Marcela Seleme
Ing. Agrim. Franco Gustavo Tolaba


15 de abril 2020.

¿Sabías que actualmente las IDE (Infraestructura de Datos Espaciales) disponibilizan muchos datos territoriales en formato abierto que cuentan con las condiciones técnicas suficientes para producir no sólo cartografía 3D, sino modelos para impresión 3D? En esta nota, 2 alumnos (hoy ingenieros) de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (FCEFyN) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC)… nos cuentan qué fácil es!

No sólo bonitos, también útiles!

A través de impresoras 3D es posible generar cartografía tridimensional sobre la cual no sólo apreciar detalles e informaciones que encontramos hoy en los mapas digitales, sino también – y más importante aún – formas, dimensiones, disposición y relaciones espaciales de los elementos que componen el espacio geográfico. Estos modelos pueden recrear una situación o problemática existente, también hipótesis de situaciones pasadas o modelos prospectivos, entre otras aplicaciones, y sirven no sólo para una mejor visualización e interpretación de aquellos, sino también para estudios más complejos. Los mapas en relieve permiten una visión general más rápida y directa sobre una región, memorizar detalles mucho mejor que un mapa papel y reducen al mínimo el riesgo de una lectura incorrecta.

El acceso libre a cada vez una mayor cantidad de datos territoriales, necesarios para la generación de cartografía tridimensional, nos permite el aprovechar más y mejor la tecnología de impresión 3D en el ámbito geográfico, para aplicaciones de tipo social hasta proyectos de ingeniería.

El ABC de la cartografía y la impresión 3D

Para obtener modelos tridimensionales de fenómenos territoriales, primero debe contarse con un Modelo Digital de Elevaciones (MDE). Un MDE es una estructura de datos numérica, que incluye datos no sólo de posición (x, y) sino, para dicha localización, de una tercer variable numérica (z), como la altura de construcciones, valor de la tierra, precipitaciones, etc. Para el caso del relieve, dicha variable “z” representará la altura del terreno respecto del nivel medio del mar, lo que nos permite caracterizar las formas del relieve y los elementos u objetos que lo componen. Un ejemplo de MDE del terreno es el publicado por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) o el modelo adaptado para Córdoba e integrado con otras fuentes de información, publicado por IDECOR.

Empleando un SIG de código abierto como QGIS y la instalación del complemento DEMto3D, el cual es libre y gratuito, es posible realizar la extracción de información contenida en el MDE y generar la pieza-objeto de estudio que posteriormente se imprimirá en 3D.

En la actualidad todas las impresoras 3D construyen las piezas “capa por capa”. Las mismas reciben un «programa máquina» con un código específico denominado G-Code, con las trayectorias a seguir en cada una, y elaborado por un software específico a partir de la información en formato digital (el más utilizado es STL) del objeto a imprimir.

En el marco del Trabajo Final de grado “Aplicaciones de la Impresión 3D en Cartografía Tridimensional” para obtener el título de Ingeniero Agrimensor, Gustavo Tolaba y Marcela Seleme analizaron dos tipos de aplicaciones, entre tantas posibles. Por un lado, la generación de cartografía para ciegos, que permite a este colectivo de personas acceder a contenidos geográficos empleando el tacto, ya sea con fines educacionales o de orientación (Figura 1).

Figura 1. Modelos generados en el Trabajo Final “Aplicaciones de la Impresión 3D en Cartografía Tridimensional”. De fondo, cartografía táctil del Parque Sarmiento, ciudad de Córdoba. En frente, distintos modelos tridimensionales las sierras de Córdoba y batimetría de la Laguna Mar Chiquita.

Por otro lado, se elaboró un modelo a escala de la Laguna Mar Chiquita para ser utilizado en el estudio de dispersión de contaminantes hídricos y, a su vez, como material didáctico para la mejor comprensión del funcionamiento hidrológico (Figura 2).

Figura 2. Arriba: Modelo tridimensional de la Lagura Mar Chiquita (batimetría). Abajo: Etapas de dispersión de un fluido contaminante en la Laguna Mar Chiquita, junto con Laboratorio de Hidráulica de la FCEFyN, UNC.

Un “paso a paso” con datos en IDECOR

Se realizará ejemplo, utilizando datos disponibles en MapasCordoba, el geoportal de mapas y datos de IDECOR. En la sección “Descargas”, en el apartado «Geografía Física», accederemos al Modelo Digital de Elevaciones MDE-AR, del IGN, que cuenta en particular con el recorte para la provincia de Córdoba (Figura 3).

Disponiendo un MDE puede generarse un modelo tridimensional en formato STL que admite su posterior impresión en 3D. Utilizando el software QGIS con el complemento DEMto3D, es posible realizar la extracción de la información contenida en el MDE.

Principales pasos y consideraciones:

  1. Cargado el modelo de elevaciones en QGIS, se extrae la información de la topografía en formato STL, a través de la selección de impresión 3D de MDE. En este punto se accede a una ventana para la configuración de distintos parámetros, entre los que figura el área en la que se desea extraer la información y las escalas planimétrica y altimétrica del modelo, entre otros.
  2. Configurado todos los parámetros se exporta el modelo con extensión STL. También es posible generar el G-Code, configurando los parámetros de impresión y obteniendo un archivo listo para la salida tridimensional en forma directa.
  3. El código G se almacena en formato de texto y se visualiza desde aplicaciones específicas de modelado y/o fabricación 3D; describe los movimientos y las diferentes operaciones que las impresoras 3D deberán realizar para la fabricación de la pieza.
  4. La lectura de dichos archivos se realiza con programas específicos, como Ultimaker Cura en nuestro ejemplo. Este software de código abierto, es compatible con la mayoría de las impresoras 3D de escritorio, que puedan trabajar con los archivos de formatos 3D más comunes, como STL, OBJ, X3D, 3MF, entre otros.
  5. Una de las funciones de estos programas es dividir el archivo del modelo en varias capas, generando un código G para la impresora 3D. Cuando se finaliza el proceso, el código G se envía a la impresora por medio de un dispositivo de almacenamiento o vinculando la misma con el software por medio de una conexión.
  6. La impresión 3D se puede realizar en nuestras casas si contamos con una impresora 3D o llevar el código G a negocios de impresión 3D y corte láser.
Figura 3. Modelo 3D del Cerro Champaquí, sierras de Córdoba.

Categorías: Novedades