Los diseñadores y creadores utilizan la impresión 3D para prototipar objetos funcionales, desde accesorios de cine hasta dispositivos médicos. Contar con vistas previas precisas es fundamental para asegurar que el objeto fabricado funcionará como se espera.
No obstante, la mayoría del software de impresión 3D genera vistas previas centradas en la función, sin considerar la estética. Esto puede llevar a que un objeto impreso tenga un color o textura diferente al esperado, provocando reimpresiones que consumen tiempo y materiales.
VisiPrint: una solución innovadora
Para abordar este problema, investigadores del MIT han desarrollado una herramienta de vista previa llamada VisiPrint, que prioriza la apariencia del objeto. Los usuarios pueden cargar una captura de pantalla del objeto desde su software de impresión 3D junto con una imagen del material de impresión. A partir de estos datos, el sistema genera automáticamente una representación de cómo se verá el objeto fabricado.
Este sistema, impulsado por inteligencia artificial, es compatible con diversas aplicaciones de impresión 3D y puede manejar cualquier tipo de material. Considera no solo el color del material, sino también aspectos como el brillo y la translucidez, así como las variaciones que el proceso de fabricación puede afectar la apariencia del objeto.
Aplicaciones en diferentes campos
Las vistas previas centradas en la estética pueden ser especialmente útiles en áreas como la odontología, donde ayudan a los clínicos a garantizar que coronas y puentes temporales coincidan con la apariencia de los dientes de los pacientes. También son valiosas en arquitectura, ya que permiten a los diseñadores evaluar el impacto visual de los modelos.
“La impresión 3D puede ser un proceso muy derrochador. Algunos estudios estiman que hasta un tercio del material utilizado termina en el vertedero, a menudo debido a prototipos que los usuarios descartan. Queremos reducir el número de intentos necesarios para conseguir el prototipo deseado”, explica Maxine Perroni-Scharf, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación (EECS) y autora principal de un artículo sobre VisiPrint.
Desafíos y avances tecnológicos
Los investigadores se enfocaron en el modelado por deposición fundida (FDM), el tipo más común de impresión 3D. Generar vistas previas estéticas precisas es complicado debido a que el proceso de fusión y extrusión puede alterar la apariencia del material, así como la altura de cada capa depositada y el camino que sigue la boquilla durante la fabricación.
VisiPrint utiliza dos modelos de IA que trabajan en conjunto para superar estos desafíos. La vista previa se basa en una captura de pantalla del diseño digital y una imagen del material de impresión. Un modelo de visión por computadora extrae características del material que son importantes para la apariencia del objeto, y alimenta esas características a un modelo generativo que calcula la geometría y estructura del objeto.
La clave del enfoque de los investigadores es un método de acondicionamiento especial que ajusta cuidadosamente el funcionamiento interno del modelo, permitiendo que siga el patrón de corte y respete las restricciones del proceso de impresión 3D.
Interfaz y evaluación del usuario
El equipo también ha creado una interfaz fácil de usar donde los usuarios pueden cargar las imágenes requeridas y evaluar la vista previa. La interfaz de VisiPrint permite a los creadores avanzados ajustar múltiples configuraciones, como la influencia de ciertos colores en la apariencia final.
La vista previa estética está diseñada para complementar la vista previa funcional generada por el software de corte, ya que VisiPrint no estima la imprimibilidad, viabilidad mecánica ni la probabilidad de fallo.
En una evaluación de VisiPrint, los investigadores realizaron un estudio con usuarios que compararon el sistema con otros enfoques. Casi todos los participantes afirmaron que proporcionaba una mejor apariencia general y mayor similitud textural con los objetos impresos.
Perspectivas futuras
El proceso de vista previa de VisiPrint tomó aproximadamente un minuto en promedio, lo que es más del doble de rápido que cualquier método competidor. “VisiPrint realmente destacó en comparación con otras interfaces de IA. Si se le da a un modelo de IA más general las mismas capturas de pantalla, podría cambiar aleatoriamente la forma o usar el patrón de corte incorrecto, ya que no tenía un acondicionamiento directo”, agrega Perroni-Scharf.
En el futuro, los investigadores planean abordar artefactos que pueden ocurrir cuando las vistas previas del modelo tienen detalles extremadamente finos y también desean incorporar características que permitan a los usuarios optimizar partes del proceso de impresión más allá del color del material.
“Es crucial considerar la forma en que fabricamos objetos. Debemos seguir desarrollando métodos que reduzcan el desperdicio. La combinación de IA con el proceso físico de fabricación es un área emocionante para el trabajo futuro”, concluye Perroni-Scharf.
Patrick Baudisch, profesor de informática en el Hasso Plattner Institute, quien no participó en este trabajo, comenta: “Lo que ves es lo que obtienes ha sido clave en la publicación de escritorio desde los años 80. Es hora de lograr eso en la impresión 3D. VisiPrint es un gran paso en esta dirección”.
