Pongámonos al día: Modelado paramétrico de superficies frente al modelado de subdivisiones

Cada vez se recurre más a ingenieros y diseñadores para desarrollar el aspecto de los nuevos productos. El atractivo visual de un producto suele desempeñar un gran papel en su popularidad. Por eso, especialmente durante la fase de concepto del diseño, se suele querer hacer varios modelos rápidamente para tener una idea más clara de lo que quiere el cliente.

Las formas orgánicas son difíciles de construir con los modeladores paramétricos. Si tardas todo el día en crear un concepto y otro día en modificarlo, llevas dos días y todavía estás con ese primer concepto. Al aprovechar el modelado de subdivisión (Sub-D), puede agilizar la idea o la etapa conceptual del diseño porque no tiene que configurar toda la subestructura (curvas, superficies, etc.) necesaria en el modelado paramétrico.

Tanto el modelado paramétrico como las técnicas de modelado de subdivisión se utilizan para crear los modelos finales que entrarán en producción. A menudo la gente asume que el modelado de subdivisión es sólo para la fase de concepto del diseño, pero esto no es cierto. Los modelos creados con técnicas de modelado por subdivisión suelen pasar directamente a producción sin necesidad de volver a crear el modelo con técnicas de superficie paramétrica.

Sin embargo, la mayoría de las veces, los modelos creados con técnicas de subdivisión de superficies se aumentan con características paramétricas como agujeros, chaflanes, costillas, características de concha, etc. El modelo resultante se compone de geometría creada mediante tecnologías paramétricas y de subdivisión. Ambas tecnologías -subdivisión y modelado paramétrico- tienen pros y contras. Un análisis más detallado de cada tecnología le ayudará a saber qué enfoque puede ser el mejor para sus proyectos.

Ingeniería inversa en SOLIDWORKS

Modelado paramétrico

Los clientes de SOLIDWORKS® conocen la potencia del modelado paramétrico, que permite controlar la geometría de forma paramétrica con las dimensiones: si se cambia una cosa, todo el modelo se actualiza automáticamente, sin necesidad de volver a dibujar los modelos. Puede integrar la inteligencia en un diseño; estos sólidos «inteligentes» facilitan el intercambio con otros ingenieros que pueden determinar rápidamente la intención del diseño. Además, las restricciones utilizadas en el modelado paramétrico garantizan que cualquier modificación realizada en el diseño se haga teniendo en cuenta la intención del mismo.

El modelado paramétrico se basa en las NURBS (líneas B racionales no uniformes). La geometría de la superficie se resuelve literalmente con una red de splines que conducen la forma de la superficie. Gracias a este método de generación de la geometría, las superficies pueden ser precisas, ya que existe una matemática real que impulsa la forma de las splines; por eso se puede acotar y restringir. Las curvas que conducen las superficies NURBS pueden ser de cualquier grado: 1º (superficies planas), 2º (cilíndricas o cónicas) y 3º (B-rep).

Modelado por subdivisión

Muchos clientes de SOLIDWORKS ya están disfrutando de las ventajas del modelado de superficies con el enfoque de modelado Sub-D de 3D Sculptor en la plataforma 3DEXPERIENCE®. El modelado de superficies con Sub-D es súper rápido a la hora de crear formas contorneadas, ergonómicas y orgánicas. Hacer cambios es tan fácil que no hay necesidad de pensar en el futuro para hacer un plan detallado – 3D Sculptor es la conceptualización en los esteroides.

El modelado por subdivisión utiliza un método para generar una superficie a partir de una serie de puntos en el espacio. (Echa un vistazo al algoritmo Catmull-Clark que crea superficies curvas mediante el modelado de superficies por subdivisión). Los puntos están conectados por aristas, creando una malla de rectángulos. La superficie se crea ejecutando un esquema de refinamiento en la malla rectangular, terminando con una superficie suave debajo de ella.

En 3DSculptor, convertimos Sub-D en NURBS, para que se pueda trabajar con ella como con cualquier otra característica CAD: cortarla, desgranarla, biselarla, etc. La conversión automática a NURBS es extremadamente precisa con respecto a la geometría Sub-D original.

Trabajar con el modelo 3DSculptor dentro de SOLIDWORKS desktop

Ventajas y desventajas del modelado paramétrico de superficies

La mayoría de ustedes están probablemente muy familiarizados con el modelado paramétrico de superficies. Normalmente, se crea una subestructura, como un esqueleto, de curvas, superficies, planos, puntos, etc., para utilizarla para lotear y mezclar superficies. La combinación de esto con la capacidad de intersectar y recortar superficies permite crear formas únicas que pueden controlarse paramétricamente modificando las dimensiones de las características del esqueleto subyacente.

Muchos ingenieros y diseñadores se sienten muy cómodos utilizando estas técnicas de superficie, y han demostrado ser una técnica exitosa durante décadas. Sin embargo, esta técnica tiene algunos inconvenientes. En primer lugar, hay que tener una idea bastante clara de la forma que se quiere crear. Esto probablemente signifique pasar por varios modelos de prueba conceptuales y/o bocetos a mano para llegar al punto en el que realmente se quiera dedicar el tiempo extra a hacer esa versión final. Incluso un pequeño cambio de detalle, como añadir un pliegue en forma de ampolla a una superficie por lo demás lisa de un modelo, puede significar tener que volver atrás y recrear la subestructura original del esqueleto, lo que posiblemente suponga horas de reajuste.

Además, puede ser difícil crear las superficies continuas de curvatura suave que tantos diseñadores quieren crear en todos sus modelos. A menudo recurren al fileteado, que es una técnica excelente para crear superficies lisas, pero que no da los mismos resultados relacionados con la luz reflejada que se obtendrían con una superficie continua de curvatura.

Modelo de coche de carreras en 3D Sculptor

Ventajas y desventajas de las superficies sub-D

Menos familiar para la mayoría de los ingenieros y diseñadores es el modelado Sub-D. SOLIDWORKS 3D Sculptor proporciona capacidades de modelado Sub-D en un navegador. En el modelado Sub-D, puede empujar y tirar de la geometría de la malla como si estuviera hecha de arcilla para crear su forma. A menudo se diseña en torno a un conjunto de piezas 3D o se diseña con una imagen como referencia en el fondo, lo que le da una idea de hasta dónde tirar y empujar la geometría. También tiene funciones que le permiten crear bordes duros (para pliegues y superficies planas). También es fácil aumentar la forma inicial extruyendo y doblando la geometría. Y la escala del modelo puede controlarse dimensionalmente mediante las dimensiones de la caja delimitadora.

Una gran ventaja de utilizar el modelado Sub-D es que se pueden desarrollar modelos radicalmente diferentes rápidamente simplemente empujando, tirando, extruyendo y doblando la geometría. Las superficies son naturalmente continuas en su curvatura, lo que da un aspecto orgánico, excepto en las zonas en las que se desea que haya pliegues y superficies planas. Esto hace que el trabajo con los clientes finales sea mucho más manejable, ya sea en persona o en una reunión por Internet.

Los cambios radicales de diseño pueden hacerse en tiempo real, lo que permite colaborar con el cliente para conseguir la forma deseada. Intentar hacer esto cuando el modelo se construye con técnicas de superficie paramétrica suele suponer tomar notas o marcar un dibujo o una imagen para el diseño, horas de remodelación y luego otra reunión. La capacidad de crear rápidamente varias versiones del modelo es clave para conseguir la aceptación del diseño por parte del cliente en las primeras fases del proceso y acelerar la entrega final.

Pero el modelado Sub-D también tiene algunas desventajas.

El modelado en sub-D no es ideal para crear características comunes como agujeros, nervaduras, chaflanes, etc., características que suelen encontrarse en las piezas de plástico y fundición. Para añadir estas características es necesario acceder a las capacidades de características paramétricas, como las que se encuentran en SOLIDWORKS desktop y en las herramientas basadas en el navegador como SOLIDWORKS 3D Creator. Por suerte, es rápido y fácil alternar entre las capacidades de modelado paramétrico y Sub-D cuando se utiliza 3D Creator y 3D Sculptor: es literalmente un clic de botón. En un momento está creando características y superficies paramétricas con 3D Creator, y en el siguiente momento, creando superficies de subdivisión con bellas formas con 3D Sculptor. 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS le ofrece lo mejor de todos los mundos en una sola oferta: 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS, 3D Creator, 3D Sculptor, así como el acceso a la plataforma 3DEXPERIENCE.

¿Qué es mejor?

Como ya se ha dicho, tanto el modelado paramétrico de superficies como el modelado Sub-D de superficies tienen sus ventajas y desventajas. Pero está claro que, al menos en la fase conceptual, el modelado Sub-D puede mejorar significativamente la obtención de un diseño acordado de forma más rápida y sencilla que el modelado paramétrico de superficies. Además, si los cambios en su modelo durante la fase de diseño/detalle requieren una remodelación significativa, también podría ser ventajoso utilizar las técnicas Sub-D porque los cambios son más rápidos y fáciles de incorporar. Y, por último, si su diseño tiene una curvatura continua en toda la superficie, también puede ser ventajoso utilizar el modelado Sub-D en lugar del modelado paramétrico de superficies.

Si usted es un cliente de SOLIDWORKS desktop que ya utiliza el modelado de superficies, entonces debería ver el modelado Sub-D simplemente como una nueva herramienta en la caja de herramientas. Sin embargo, la realidad es que una combinación de ambos, el modelado de superficies Sub-D y el paramétrico, es generalmente la mejor solución para la mayoría de los proyectos. Muchos usuarios consiguen optimizar los flujos de trabajo, a veces realizando los proyectos en la mitad de tiempo, aprovechando tanto el modelado paramétrico de SOLIDWORKS como el modelado Sub-D de 3D Sculptor.

Más información

3DEXPERIENCE SOLIDWORKS conecta la solución de CAD 3D de SOLIDWORKS, líder del sector, con la plataforma 3DEXPERIENCE, un único entorno de desarrollo de productos basado en la nube, e incluye el modelado de superficies Sub-D y paramétrico.

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