[Nfbespanol-talk] Tecnología Avanzada para la Producción de Materiales Táctiles

[Frida Aizenman]

Braille Monitor

Volumen 55, Número 4

Abril, 2012

Gary Wunder, Redactor

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[[LEYENDA DE LA FOTO: Robert Jaquiss examina una moneda de resina de Braille ampliada, creada con una impresora Objet 3D de tercera dimensión.]
[LEYENDA DE LA FOTO: Robert Jaquiss sostiene los equipos hechos en una impresora Stratasys 3D, de tercera dimensión 
y una llave creada por la misma máquina.] 

http://nfb.org/images/nfb/publications/bm/bm12/bm1204/bm120407.htm

Tecnología Avanzada para la Producción de Materiales Táctiles
por Robert Jaquiss

Nota del redactor: Robert Jaquiss es un especialista en tecnología de acceso en el centro para ciegos, International Braille and Technology Center for the Blind. Tiene un ardiente interés en gráficos táctiles. El siguiente artículo ofrece un gran punto de partida para aquellos que necesitan saber acerca de este importante tema.
Esto es lo que dice:

Este artículo analiza brevemente la necesidad y describe tecnologías que pueden ser utilizadas para producir materiales táctiles. Alguna fijación de precios es incluida para el equipo discutido, pero está sujeta a cambios.
Materiales táctiles se han utilizado para educar a los ciegos desde finales del siglo XVIII. Los estudiantes ciegos y discapacitados visuales tienen el reto en el estudio de la ciencia, tecnología, ingeniería, matemáticas, las ciencias sociales y las artes. Estudiantes videntes tienen acceso a una amplia variedad de imágenes en libros, videos, e Internet, pero los estudiantes ciegos deben confiar en texto o descripciones verbales o la gráfica táctil ocasional. Agregando a la dificultad que tienen estos estudiantes, es el hecho de que, las representaciones de objetos tridimensionales en dos dimensiones puede ser difícil de entender.
Tenga en cuenta las estructuras de las moléculas en química, las estructuras de anatomía; las formas de los vehículos: aviones, barcos, buques y naves espaciales; formas geométricas simples y complejas; las formas de las viviendas utilizadas por las poblaciones indígenas como tipis, Hogans, yurtas, etc.; y artefactos arqueológicos, antropológicos, y culturales de otra índole. Para algunos de estos ejemplos, es posible adquirir modelos disponibles comercialmente. Herramientas existen, demostrando las estructuras de las moléculas mediante el ensamblaje tridimensional de formas que representan los átomos y su conexión con las barras. Talleres de modelos pueden proporcionar modelos de varios vehículos, aviones, etc. Pero, si un modelo no puede ser fácilmente obtenido, ¿qué alternativas tienen los educadores?
La producción de materiales táctiles ha sido hasta hace poco un proceso de mano de obra. En los últimos años, sin embargo, las técnicas informáticas y los avances en la tecnología han hecho posible la producción de materiales táctiles con una velocidad mucho mayor. Ahora es fácil de producir materiales con formas complejas, e incluso, partes en movimiento.

Tecnologías Comúnmente Disponibles

Materiales táctiles se producen actualmente en una variedad de formas; el collage, el termoformado, el papél cápsula, e impresoras con capacidades gráficas. El papél cápsula e impresoras, han hecho posible la producción de imágenes de líneas y sombreados rápidamente. Estas técnicas son útiles y seguirán utilizándose. Las nuevas tecnologías, sin embargo, ofrecen la posibilidad de la producción de materiales inimaginables hace unos años.

Nuevas Tecnologías

Las siguientes tecnologías nuevas, conocidas colectivamente como rápidos Prototipos, se dividen en dos categorías básicas: aditiva y sustractiva.
Tecnologías aditivas, como el nombre implica, añaden el material a un sustrato.
Tecnologías sustractivas eliminan el material de un bloque o material de hoja.
Ambas son basadas en un ordenador y requieren el uso de software de diseño gráfico.
Al crear un objeto, el software de computadora convierte un modelo en capas. A su vez, cada capa se procesa para crear un modelo real. Las capacidades de equipos de rápidos Prototipos se miden en términos de dotación de generación y el grosor de la capa.
Dotación de generación se refiere a cuan grande es un modelo, que el equipo pueda crear. Por ejemplo, una máquina con una envoltura de dotación de generación, de 10 por 8 por 6 pulgadas, podría crear modelos de diez pulgadas de largo, ocho pulgadas de ancho y seis pulgadas de alto.
Grosor: es el grosor de capa de cada modelo. Las capas más delgadas hacen posible la producción de modelos con detalles más finos y mejor acabados de superficie.

Tecnologías de Aditivos

Todos menos uno de los dispositivos de esta categoría producen modelos tridimensionales. Algunos modelos de productos son destinados a mostrar los conceptos, o para ser utilizados como patrones de fundición. Otros producen utilizables piezas de plástico. Los dispositivos que se describen a continuación tienen un precio de $1.800. Algunos de los dispositivos de menor costo ya están encontrando su camino en las escuelas y son utilizados por los estudiantes en el estudio de diseño asistido por ordenador y la fabricación asistida por ordenador (CADCAM).
Los dispositivos más caros son viables sólo para las empresas, las escuelas grandes, los centros regionales, o agencias estatales.

Impresoras Roland LEC 

La familia de impresoras Roland LEC produce imágenes táctiles, incluyendo Braille, letra grande, y las imágenes en color. Estas impresoras están destinadas a uso por rotulistas, diseñadores de paquetes, y cualquier otra necesidad de producir imágenes de gran tamaño. La LEC-330 puede imprimir imágenes de hasta veintynueve pulgadas de ancho en introducción de hojas o material de introducción por rollo. Un cortador incluido y una hendedora permite el corte de piezas en diferentes formas. Los desarrolladores de paquetes utilizan este dispositivo para imprimir y cortar un pedazo de mensajes instantáneos que se puede plegar en una caja, creando así un objeto de tercera dimensión.
La impresora LEC, deposita tinta ultravioleta curada que se puede imprimir en capas, y por lo tanto, las imágenes pueden tener una sensación táctil. Caracteres Braille están disponibles como una fuente, de modo que el Braille es fácil de producir. La LEC puede manejar aplicaciones que requieren puntos de diferentes tamaños o espacios diferentes de los puntos Braille sin ningún problema. Por ejemplo, Braille Micro tal como el que se usa en Japón se produce fácilmente.
La LEC-330 puede imprimir un centenar de pies cuadrados por hora, el precio:
$60.000.
La LEC-540 es, como su número de modelo indica, una máquina más grande, capaz de producir imágenes de hasta cincuenta y dos pulgadas de ancho, precio: $70.000.
La LEF-12 es una impresora pequeña y puede producir imágenes de doce pulgadas cuadradas en hojas u objetos de hasta cuatro pulgadas de grosor. La LEF-12 está dirigida a la industria de premios, precio: $30.000.

3D Systems

3D Systems produce una amplia variedad de dispositivos de rápidos Prototipos. Estos van desde una gama de equipo bajo, destinado a las escuelas, a las máquinas grandes de tamaño industrial.
La más conocida de las tecnologías de sistemas 3D es la estereolitografía (STL). El proceso se inicia con un tanque de líquido de epoxi foto-curado. Una plataforma en el tanque está cerca de la superficie del epoxi. Un rayo láser guiado por computadora expone parte del epoxi en la superficie, solidificando la misma. Después de que la primera capa se crea, la plataforma baja ligeramente, inundando el área por encima de la capa solidificada con epoxi fresco. El proceso continúa hasta que el modelo se ha creado. El modelo terminado se extrae del tanque, limpio de exceso de epoxi, y luego se cura en un horno. Las piezas producidas tienen una superficie lisa, un acabado brillante.
Sinterización selectiva por láser (SLS) utiliza un material en polvo depositado en capas. Después de que una capa de polvo se deposita, un láser guiado por computadora calienta áreas seleccionadas para fundir el polvo, a fín de formar una capa sólida. El proceso continúa hasta que la parte está formada. Piezas de sinterización selectiva por láser, SLS, tienen un acabado ligeramente áspero.
3D Systems ha adquirido recientemente a Solidscape, lo que hace que las máquinas sean reconocidas por su fino detalle. Máquinas Solidscape utilizan la cera para crear piezas que se pueden utilizar en fundición a la cera perdida.
3D Systems también ha adquirido recientemente a ZCorp, cuyas máquinas se caracterizan por su mayor velocidad de construcción. Modelos de ZCorp son creados utilizando capas de polvo fusionado con el líquido de una cabeza impresora de chorro de tinta. Modelos ZCorp son a menudo infiltrados con epoxi u otro material para su fortalecimiento.
El menor costo  en productos de 3D Systems es adecuado para las escuelas y pequeñas empresas. El equipo más grande de mayor precio es apto sólo para las grandes instituciones o grandes empresas. Los precios van desde $5.000 por el Cube, el cual, puede crear pequeños objetos, a casi medio millón para las grandes máquinas de tamaño industrial.

MakerBot Industries

MakerBot ofrece la máquina de réplica que puede crear las piezas de plástico.
El replicador está dirigido al mercado doméstico aficionado. Su dotación de generación es de 8,9 por 5,7 por 5,9 pulgadas. El grosor de la capa es 0,2-0,3 milímetros. Precio:
desde $1.749 en adelante, dependiendo de las opciones.

Mcor Technologies

La impresora de Mcor Technologies Matrix 300 utiliza modelización laminada de objetos (LOM) para crear las piezas. Una capa de papél se pone y luego se anota. Capas posteriores se unen entre sí y se anotan. El resultado es un bloqueo. El exceso de papél puede ser retirado dejando la parte. Las piezas tienen una sensación como de madera. La dotación de generación es de 10 por 8 por 5 pulgadas. Una ventaja importante del Mcor System es el sumamente bajo costo de los consumibles. La máquina utiliza nuevo papél de copiadora, de diez libras, que no es reciclado. Los modelos se pueden dejar tal cual, o pueden ser sumergidos en un material similar al superpegamento para fortalecerlos.
La impresora Matrix 300 es adecuada para su uso en las escuelas y pequeñas empresas. Mcor Technologies tiene un esquema de precios inusual. El precio incluye pegamento suficiente y cuchillas para funcionar la unidad por 365 días. Precio por un año: $18.500, más $4.000 de envío y entrenamiento.

Objet

Las máquinas Objet son conocidas por producir modelos con detalles.
Las impresoras Objet utilizan la tecnología Polyjet. Líquido polímero se deposita, e inmediatamente son curadas con luz ultravioleta. Un material soporte como gelatina también se deposita, por lo que, es posible crear geometrías complejas. El material soporte como gelatina se elimina por lavado después de que la parte se ha completado. La familia Connex de impresoras Objet utiliza tecnología PolyJet Matrix, y puede depositar dos diferentes materiales simultáneamente. Por ejemplo, es posible crear piezas de plástico con superficies de goma. El Objet 24 es adecuado para las escuelas más grandes o las pequeñas empresas. El Connex 500 es adecuado sólo para las grandes organizaciones.
Objet 24 con dotación de generación: 9,45 por 7,87 por 5,9 pulgadas, grosor de la capa: 28 micras. Precio: $30.000.
Eden 350V, dotación de generación: 13,7 por 13,7 por 7,8 pulgadas, grosor de la capa: 16 micras. Precio: $158.000.
Connex 500, dotación de generación: 19,7 por 15,7 por 7,9 pulgadas, grosor de la capa: 16 micras. Precio: $266.000.

Stratasys

Las máquinas de Stratasys depositan dos materiales diferentes: el plástico Acrilonitrilo Butadieno Estireno, ABS, y un material de soporte, un plástico soluble. Los materiales se depositan como gotitas calientes. Stratasys llama a esta tecnología un modelado por deposición fundido (FDM).

Cuando el material de soporte soluble se disuelve, el modelo está listo para utilizarse, por lo que, es fácil crear modelos con partes móviles. El uso de plástico Acrilonitrilo Butadieno, ABS, permite la creación de un modelo totalmente funcional que puede ser utilizado como partes reales. Máquinas Stratasys van desde máquinas pequeñas para las escuelas hasta máquinas grandes de tamaño industrial capaces de crear modelos de 24 por 36 por 24 pulgadas.
Las máquinas Stratasys de gama más alta pueden depositar otros materiales tales como policarbonato.
Dimensión  BST 1200 es de: $24.900
Dimensión  SST, 1200 es de: $32.900
dotación de generación: ​​10 por 10 por 12 pulgadas.
Grosor: 0.013 pulgadas.

Proceso Ssustractivo

El proceso sustractivo comienza con un bloque de material del que se retira el material para crear el objeto acabado. Los medios más comunes para hacer esto es utilizar un equipo de control numérico (CNC) máquina de molienda. Dos ejemplos son el 2BOT y la familia de máquinas de molienda Roland. Estas máquinas crean desechos que deben ser aspirados de la máquina.

2BOT

El 2BOT acepta un bloque de material de hasta 12 por 12 por 2 pulgadas, y puede cortar la espuma, madera de balsa, y la cera mecanizable. El 2BOT es único en que el bloque de material se carga en un marco que se desliza hacia la 2BOT como un cajón. Una cubierta encierra el área de trabajo, creando una máquina segura. El 2BOT tiene un cortador de alta velocidad que se asemeja mucho a una broca. El cortador elimina el material no deseado del bloque. Si el modelo se va a cortar en ambos lados, el marco se retira y se vuelca de manera que el lado posterior del modelo pueda ser completado. La pieza acabada está todavía unida al marco por pestañas pequeñas de material que se pueden quitar fácilmente. El 2BOT es rápido y puede hacer modelos rápidamente. La desventaja de esto es que la velocidad de los modelos carece de los detalles finos. El 2BOT es fácil de utilizar y se está comercializando a las escuelas y a los que desean modelos conceptuales. El bajo costo de los materiales hace que el 2BOT sea muy atractivo para las escuelas. Precio: $11.000

Roland MDX40A

El Roland MDX40A acepta bloques de material de 12 por 12 por 4 pulgadas, y puede cortar la espuma, acrílico, madera, cera mecanizable, y metales blandos como el bronce y aluminio. Debido a que las máquinas de Roland aceptan cortadores de diferentes tamaños, Es posible crear modelos con detalle muy fino. El MDX40A es también cerrado para la seguridad. La pieza de trabajo está montada sobre una mesa que se mueve hacia adelante y hacia atrás. El cortador se mueve de un lado a otro. Pasadores se pueden utilizar para alinear la pieza de trabajo si es necesario cortar los dos lados del modelo. El MDX40A es mucho más lento que el 2BOT. La ventaja es que produce partes extremadamente bien terminadas. El MDX40A es más versátil en lo que puede hacer. Roland tiene otras máquinas de molienda como el MDX20 para piezas pequeñas, y el MDX540 para piezas grandes. El bajo costo de los materiales hace que el MDX40A sea muy atractivo para las escuelas. Precio: $9.000

Usando Equipo de Rápidos Prototipos

El diseño de un modelo a partir de cero requiere el uso asistido por diseño de software de ordenador (CAD). AutoCAD y ArtCAM son dos paquetes de software bien conocidos. El SketchUp de Google es un paquete de software mucho más sencillo.
También es posible encontrar archivos gratuitos en línea, o archivos de compra de modelos. Los formatos habituales de archivos incluyen, OBJ, STL y DXF. Una lista corta de las bibliotecas es la siguiente:
1. 3D Science.com; este sitio, operado por Zygote Media Group, vende los modelos relacionados con la ciencia,

http://www.3Dscience.com


2. Flat Pyramid; Flat Pyramid vende una amplia variedad de modelos 3D,
http://www.flatpyramid.com/3D-models


3. Google SketchUp 3D Warehouse, este sitio cuenta con una amplia variedad de archivos aportados por el público en general,
http://sketchup.google.com/3Dwarehouse


4. SolidWorks; este sitio cuenta con una amplia variedad de hardware y partes mecánicas,

http://www.3Dcontentcentral.com


5. Castle Island Co. Castle Island Company cuenta con una extensa lista de repositorios de modelos,

http://www.additive3D.com/sw1_lks.htm



Por naturaleza, el software de CAD es gráfico y no es muy accesible, excepto para las personas ciegas que pueden utilizar magnificación de pantalla. Soy totalmente ciego, y he utilizado algún software suministrado por Roland para el funcionamiento de la máquina de molienda, Roland MDX40A. Es posible abrir y enviar archivos a la máquina de molienda. También es posible configurar el MDX40A sin ayuda de un vidente. Además, he imprimido imágenes que fueron escaneadas con un escaneador y, y luego, se creó una copia grabada. He utilizado esta técnica para crear imágenes de gran tamaño de la moneda de Luis Braille del 2009.

 

Existen dispositivos para escanear objetos en tercera dimensión. Al igual que los escaneadores de documentos, los escaneadores crean archivos de datos en tercera dimensión que pueden ser utilizados por diferentes aplicaciones de CAD. Algunos escaneadores de tercera dimensión se asemejan a los hornos de microondas. El objeto se coloca sobre una mesa giratoria y es escaneado a medida que la mesa gira. Otros escaneadores son como cámaras y montan sobre trípodes. Dada la tecnología apropiada, es posible escanear objetos con detalles tan finos como los de las monedas, o tan grandes como el monte Rushmore.

Conclusión
En este artículo se describe un número de opciones para la producción de modelos tridimensionales, y está destinado a proporcionar un punto de partida para cualquiera interesado en este tema. El uso de modelos tridimensionales mejorará el aprendizaje, tanto para los estudiantes ciegos o discapacitados visuales como para sus compañeros videntes.
Un replicador de MakerBot ha sido pedido por el International Braille and Technology Center for the Blind, IBTC, y una Máquina de molienda Roland MDX40A le seguirá en el futuro. ¿Qué vamos a hacer con este equipo? Vamos a crear unos modelos de ejemplo para mostrar a los visitantes del International Braille and Technology Center for the Blind, IBTC. Vamos a hacer modelos para apoyar a los programas educativos llevados a cabo por el Instituto Jernigan. Y, por supuesto, vamos a demostrar este equipo a nuestros visitantes. Impresoras de tinta, y grabados en relieve braille pondrán nuestras palabras en papél. De la misma manera la tecnología de rápidos Prototipos hará que las imágenes sean sreales.

 

Información de Contacto de la Compañía

A continuación se enumeran las empresas mencionadas en este artículo y su contacto
2BOT physical Modeling Technologies
17455 NE 67th Court, Ste 110
Redmond, Washington 98052
Teléfono: (425) 869-5035

Fax (425) 848-6472

Correo electrónico: info at 2bot.com

Sitio Web:

<http://www.2bot.com>

 

3D Systems Corporation

333 Three D Systems Circle

Rock Hill, South Carolina 29730

Teléfono: (803) 326-3900

Sitio Web:

http://www.3Dsystems.com


MakerBot Industries LLC
87 3rd Ave.
Brooklyn, New York USA 11217

Sitio web:

<http://www.makerbot.com>

Mcor Technologies
Unit 1, IDA Business Park
Ardee Road, Dunleer,
Co. Louth, Ireland
+353 41 6862800
info at mcortechnologies.com

Sitio web:

<www.mcortechnologies.com>

Objet Inc.

5 Fortune Drive

Billerica, Massachusetts 01821

Teléfono: (877) 489-9449
Fax: (866) 676-1533

Sitio web: <http://www.objet.com>

Roland DGA Corporation
15363 Barranca Parkway
Irvine, California 92618
Teléfono: (949) 727-2100
Llamada sin costo: (800) 542-2307
Sitio Web: <http://www.rolanddga.com>

Stratasys Inc.
7665 Commerce Way
Eden Prairie, Minnesota 55344
Teléfono: (800) 937-3010
(952) 937-3000
(888) 480-3548 (Línea de Información)
Fax: (952) 937-0070
Sitio Web: <http://www.stratasys.com>



Información Adicional Útil
Fotos Táctiles: Representaciones Pictóricas para Ciegos
Tactile Pictures: Pictorial Representations for the Blind, 1784-1940
Autora: Yvonne Eriksson
Editor: ACTA Universitatis Gothoburgensis (Enero 1998)
ISBN-10: 9173463299
ISBN-13: 9789173463294
Los sistemas de BST requieren que los usuarios manualmente remuevan material de soporte de plástico.

Los modelos con las piezas móviles no pueden ser creados.
Los sistemas SST utilizan un líquido de baño para remover material de soporte. Los modelos con

las piezas móviles pueden ser creados
Autocad sitio web: <http://usa.autodesk.com/autocad/>
ArtCam sitio web: <http://www.artm.com>
Google SketchUp sitio web: <http://sketchup.google.com>
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