Modelado híbrido con ZW3D
Aprenda como modelar en 3D una piza combinando sólidos y superficies con ZW3D. Este tutorial le dará una idea real de las ventajas del modelado híbrido y el avance en soluciones CAD para el diseño de productos por un bajo coste aportando una mayor rentabilidad a su negocio y un agran amplitud de posibilidades para la creación.
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Step 1: Introducción al diseño 3D con ZW3D
Con este tutorial podrá aprender el diseño 3D con un programa CAD 3D híbrido de modelado de sólidos y superficies combinadas. El objetivo es dibujar un grifo en 3 dimensiones partiendo de cero. Está es la figura a realizar:
Para realizar este ejercicio necesita descargar el programa ZW3D e instalarlo en su ordenador. ZW3D tiene una versión de evaluación gratuita de 30 días en las que funcionará sin limitaciones y pasado este tiempo aún lo podrá usar indefinidamente con las opciones de guardado desactivadas.
Y para poderlo usar como referencia es posible también descargar el proyecto para ZW3D terminado, podrá seguir paso a paso por el historial de la pieza como ha sido realizada.
- Enlace de descarga: http://cad3d.com.es/images/Grifo.Z3
También puede ver un vídeo con los pasos de este tutorial en YouTube a través de este enlace:
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Step 2: Nuevo documento de pieza
El primer paso es iniciar el programa ZW3D en su ordenador, una vez aparezca la ventana inicial presione sobre el botón Nuevo y aparecerá el diálogo para la creación de un nuevo documento.
Vamos a crear un nuevo documento de Pieza/Conjunto y le pondremos el nombre de "Grifo 3D"
Tras presionar el botón de Aceptar se abrirá el documento creado y veremos in interfaz de ZW3D listo para comenzar nuestro trabajo:
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Step 3: Secciones del cuerpo principal
Comenzaremos realizado la parte principal del grifo, para ello utilizaremos la función "Loft" que permite unir varias secciones para crear un cuerpo sólido que pase por ellas.
Lo primero será definir hasta donde queremos que llegue este sólido, para eso vamos a crear un plano 3D con la función "Dato" de ZW3D siguiendo los siguientes pasos:
Presionamos en la pestaña "Figura" si es necesario y buscamos el botón
que estará por la zona derecha de la pantalla. En el diálogo de creación de datos seleccionamos el dato XY y luego introducimos los siguiente valores:- Desplazamiento: 100
- Origen: 0,-100,0
- Ángulo X: 70
Para ver bien la previsualización del nuevo dato es recomendable activar la vista isométrica.
También podemos presionar las teclas Ctrl + I para activar las vista isométrica.
Resultado:
El siguiente paso es realizar un nuevo boceto en el plano XY, para eso picamos en el botón "Insertar Boceto".
Aparecerá el interfaz para la creación de un nuevo boceto, en este entorno dibujaremos un circulo con el centro en la coordenada 0,0 y radio 20.
Presionamos en el botón de salir del boceto para volver al entorno de modelado 3D.
Ahora realizamos la misma operación de insertar un boceto pero esta vez sobre el plano que hemos creado al inicio de este capítulo y dibujando una elipse de 20x35.5 en lugar del círculo.
Primero insertamos un boceto en el "Plano 1":
Y en el modo boceto dibujamos la elipse:
Salimos del boceto:
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Step 4: Sólido 3D del cuerpo inicial
Antes de crear el Loft con las secciones que hemos definido en el capítulo anterior es conveniente construir unas superficies que nos servirán para definir la tangencia inicial y final del sólido.
Hemos de conseguir algo parecido a lo siguiente:
Para realizar estas superficies utilizaremos la función Extruir dentro de la pestaña Figura.
Hay que realizar 2 veces esta operación, una para cada boceto o sección, introduciendo los siguientes valores:
- Seleccionamos el boceto del círculo
- Inicio: 0
- Final: cualquier valor negativo es válido, en la imagen vemos el valor -28
- En la parte inferior de diálogo de Extrusión, en el apartado Opciones, marcar que NO deseamos Tapas.
Una vez terminado volvermos a realizar la misma operación pero seleccionando la elipse creada en el plano 1 en lugar del círculo.
Observa que una vez creada la extrusión el boceto utilizado se oculta automáticamente.
Ahora, por fin, vamos a generar el sólido del cuerpo central con la función "Loft".
Presionamos el botón Loft dentro de la pestaña Figura y rellenamos los datos según la siguiente imagen:
- Primero seleccionamos los 2 bordes coincidentes con los bocetos de las superficies definidas anteriormente
- Seleccionamos la opción de Base
(ya activada por defecto) - En el apartado de Limitaciones Límites podemos definir dinámicamente la zona de influencia de las tangencias inicial y final desplazando la barra de Paso, en la pestaña de Comienzo ponemos un valor próximo a 0 y en el apartado de Fin próximo a 0.2
- Al final del diálogo para crear un Loft, en el apartado de opciones, marcamos que cree las 2 tapas:
- Presionar el botón aceptar
Ya tenemos creado el cuerpo central del grifo, solo nos queda eliminar las superficies creadas como guía.
Entre en la función Borrar y seleccione las 2 superficies como se ve en al imagen inferior, luego presione el botón central del ratón.
Al finalizar esta operación podremos ver el cuerpo central terminado:
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Step 5: Modelado cuerpo lateral
En este capítulo vamos a modelar el cuerpo lateral del grifo, para eso utilizaremos de nuevo la función Loft pero en este caso aplicando las funciones de modelado híbrido de ZW3D para combinar superficies con sólidos, incluso cuando el sólido está "abierto".
La primera operación a realizar es un nuevo Dato para definir el plano donde crearemos la sección final de este cuerpo lateral.
Partiremos nuevamente desde el plano XY y en este caso los valores a introducir son:
- Desplazamiento: 30
- Origen: 35,0,0
- Ángulo Y: 65
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Aceptar
Una vez creado el dato Plano 2 lo usaremos para dibujar un nuevo boceto, en este caso un círculo de diámetro 20 (radio 10) siguiendo los mismos pasos que en el primer boceto creado (ver en Paso 3)
También podemos añadir la dimensión del diámetro en Limitación -> Dimensión.
Salimos del boceto presionando sobre el botón Salir
El siguiente paso es uno de los más delicados de este tutorial, se trata de crear una curva sobre la superficie central que definirá desde donde saldrá el nuevo cuerpo, esta curva va a ser muy importante de cara al acabado final del grifo.
Para comenzar primero hay que activar la función de Curva a través de puntos en cara según se muestra en la imagen siguiente:
Con el botón derecho del ratón podemos rotar dinámicamente la pieza en la pantalla, así como con el botón central es posible desplazarla. De esta manera podemos conseguir una visualización parecida a la de la imagen inferior.
- El punto 1 y 7 han de coincidir
- Es importante definir la tangencia inicial y final en 0,-1,0 o lo que es lo mismo -Y
- Se puede jugar con los valores de peso y suavizado para conseguir una curva más a nuestro gusto además, por supuesto, de modificar los puntos de paso de la curva.
Creada la curva el siguiente paso es "romper" el sólido en esta zona, vamos a realizar un agujero recortando la superficie central por la curva recién creada.
Seleccionamos la función Recortar a curvas tal y como se muestra en la siguiente imagen:
Una vez en la función tenemos que definir los situientes datos:
- Superficie a recortar
- Curva límite
- Un punto fuera de la curva para definir que parte de la superficie nos queremos quedar.
Para finalizar presionamos el botón Aceptar
Al realizar el recorte queda un agujero en el sólido, partiremos de la arista de este agujero para el siguiente loft. En algunos casos es posible que la arista este dividida en varios segmentos, necesitamos que sea uno solo, así que crearemos una Lista de Curvas con todos los segmentos de la lista.
Presionando el botón Lista de Curvas en la pestaña Alámbrico y seleccionando cualquiera de las aristas del agujero con la tecla Mayúsculas presionada nos seleccionará automáticamente todas las aristas generadas al realizar el recorte en la superficie.
Una vez estén todas las aristas seleccionadas solo queda presionar el botón Aceptar
.Ahora generamos el nuevo Loft seleccionando la Lista de curvas y el boceto con el círculo de diámetro 20.
Dentro de Limitaciones límite, en la pestaña de Comenzar, definimos la influencia de la tangencia en la nueva superficie a nuestro gusto. En este caso definiremos los siguientes valores:
Ya tenemos realizado el cuerpo lateral del grifo.
Ahora lo que tenemos son 2 cuerpos independientes y es posible que este nuevo loft esté creado con su normal mirando hacia el lado contrario, si es así aparecerá de un color diferente al del cuerpo central, generalmente un tono rosado. Para que la normal mire hacia el mismo lado hemos de utilizar la función Invertir normales como se muestra en la siguiente imagen:
Esta ha de ser la visualización actual de la pieza:
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Step 6: Pérfil lateral
En la parte lateral del cuerpo central va una zona más plana que está por crear, esta es la figura que generaremos en el siguiente tutorial.
Para comenzar tenemos que realizar un nuevo boceto en el plano XY con una sola línea de las siguientes dimensiones:
Salimos del boceto con el botón Salir
Tal y como comentábamos en el capítulo anterior ahora mismo la figura está dividida en 2 componentes independientes, vamos a realizar la unión de ambos para tener un solo sólido utilizando la función Coser que esta en la pestaña Forma Libre.
- Marcamos la pestaña Forma Libre
2. Picamos en el botón Coser
3. Seleccionamos los 2 objetos en la pantalla (cuerpo central y cuerpo lateral del grifo)
4. Presionamos el botón Aceptar
A partir de este momento tenemos un sólo sólido en la pantalla, en lugar de los 2 que teníamos antes. Aunque sigue siento un sólido abierto ya que el diámetro de 20 en el cuerpo lateral sigue abierto. Para cerrarlo usaremos la función Plano Recortado que también está dentro de Forma Libre.
- Presionamos el botón Plano Recortado
- Seleccionamos el diámetro de 20
- Presionamos el botón Aceptar
Automáticamente ZW3D cose la nueva cara plana en el objeto al que pertenece la arista utilizada, por lo tanto en este momento el sólido pasa a ser un sólido cerrado si bien, en ZW3D, no tiene una especial importancia.
Ahora vamos a realizar la revolución del boceto dibujado anteriormente.
Ahora tenemos un nuevo sólido abierto o una superficie, al ser ZW3D un programa de modelado híbrido ambas descripciones son ciertas y simultáneas.
Vamos a crear un tercer sólido o superficie mediante una extrusión a partir del diámetro 20, tal y como se ve en la siguiente imagen.
Ahora cortaremos estas 2 superficies por un plano, antes vamos a crear el plano de corte según se describe en la imagen inferior.
- Entrar en la función Dato
- Seleccionamos el Plano 2
- Giramos 90º alrededor del eje Y.
Realizado el plano ahora tenemos que cortar las dos superficies seleccionando la función Cortar por Cara y las dos superficies, es muy importante que la flecha que sale del plano seleccionado apunte hacia arriba, de lo contrario hay que presionar en la casilla Voltear lado a mantener.
La siguiente operación sería convertir estas 2 superficies en un sólido abierto, para hacer eso es importante que el lado positivo de las superficies, por defecto de color azul, mire hacia la derecha en la superficie de revolución y hacia arriba en la extrusión. en el caso de que no sea así usaremos la función Invertir normales para cambiar el lado exterior de la superficie.
Ahora vamos a combinar las dos superficies recién creadas en un solo sólido abierto, tal y como se ve en la imagen inferior.
Ahora las 2 superficies están unidas en un solo sólido, eso nos permite restar este sólido abierto al sólido principal como se ve en al siguiente imagen.
después de combinar el sólido cerrado con uno abierto tenemos la forma final, a falta de algunos detalles que veremos en los siguientes capítulos.
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Step 7: Redondeo variable
Una de las funciones más delicadas en el modelado con sólidos es la creación de redondeos, más aún cuando se trata de una figura con formas libres y todavía más si queremos que sea un redondeo variable.
Comenzaremos por realizar un redondeo simple en la punta de la figura tal y como se ve en la siguiente imagen:
El radio se puede ajustar automáticamente estirando de la flecha que aparece junto a la previsualización del radio, también se puede introducir manualmente el valor de 12.2
Repetiremos el mismo proceso con el radio inferior, en este caso crearemos un radio de 2.
Ahora viene el radio más delicado, un redondeo variable de 2 con una zona que pasaremos a radio 6. Su creación es compleja y si alguna condición no se cumple es muy posible que nos de un error. ZW3D permite generar el redondeo aunque de un error para manualmente repararlo pero aprender a hacer esto no es el objetivo de este tutorial, así que intentaremos que salga a la primera.Realizaremos el redondeo en la arista que se ve a continuación:
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Step 8: Simetría de la pieza
Hasta ahora hemos realizado solo la mitad de la pieza, en este capítulo crearemos la otra mitad y tendremos ya una vista más completa de la figura.
Para realizar la simetría usaremos la función Espejo tal y como se ve en la imagen inferior.
Tras realizar la simetría tenemos 2 objetos, para que sea una sola pieza hemos de combinarlos y así habrá un solo sólido, según se ve en la siguiente imagen.
Ya tenemos la pieza casi completa, solo faltan unos pocos detalles que veremos en el siguiente capítulo.
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Step 9: Modelado punta
En la parte final de la figura hemos de crear un pequeño plano con sus redondeos, comenzaremos por definir un nuevo plano sobre el que dibujar un boceto.
En este nuevo plano crearemos el boceto siguiente:
Ahora vamos a extruir este boceto eliminando material según los parámetros que se muestran a continuación.
Solo queda aplicar redondeos en la zona generada, primero un radio de 2 según la siguiente imagen:
y ya un último radio alrededor del plano.
Ya tenemos la geometría terminada. -
Step 10: Insertar componentes
Para dar un toque final a la pieza vamos a insertar un componente externo.
Hasta ahora hemos trabajado en un documento de pieza, para convertirlo en un ensamble basta con insertar un nuevo componente, tal y como se ve en la siguiente imagen.
Aquí se puede ver el resultado final:
https://grabcad.com/library/modelado-grifo-en-hibrido-solido-superficies-con-zw3d-1
