Kitabı oxu: «Fusion 360 con ejemplos y ejercicios prácticos»


Fusion 360 con ejemplos y ejercicios prácticos
© 2020 Norbert Rovira Raoul
Primera edición, 2020
© MARCOMBO, S. L. 2020
www.marcombo.com
Directora de producción: M.ª Rosa Castillo
Diseño de la cubierta: ENEDENÚ DISEÑO GRÁFICO
Diseño y maquetación: D. Márquez
Correctores: Nuria Barroso y Fran J. Ruiz
Capturas de pantalla de Autodesk reimpresas por cortesía de Autodesk, Inc. Autodesk, AutoCAD, DWG, el logotipo de DWG e Inventor son marcas registradas o marcas comerciales de Autodesk, Inc., y/o sus subsidiarias y/o afiliadas en los Estados Unidos y otros países.
«Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra.»
ISBN: 978-84-267-2873-9
Producción del ebook: booqlab.com
A Natalia, mi incombustible compañera de vida y de aventuras, que me apoya siempre a tope en mis locos proyectos, una vez superado el primer susto cuando se los cuento.
A mi padre y a mi madre –que en paz descanse– por los valores que me han transmitido desde pequeño. Me han llevado, tras un largo recorrido, a escribir este libro.
Contenido
Prólogo
Capítulo 1. El entorno Fusion 360
1 El entorno Fusion 360
Capítulo 2. Diseño en 2D - Sketch
1 Flujo de trabajo usual
2 Planos de trabajo
3 Herramientas de Sketch
4 Constraints Relaciones geométricas o restricciones
5 Inferencias
6 Ayudas en el Sketch
7 Práctica 2-1 Fidget Spinner
8 Elementos de construcción
9 3D Sketch
10 Parámetros
Capítulo 3. Diseño en 3D
1 Flujo de trabajo usual
2 Body versus Component
3 Herramientas de creación de sólidos
4 Herramientas de modificación de sólidos
Capítulo 4. Prácticas Sketch y Solid
1 Práctica 4-1 Martillo
2 Práctica 4-2 Peón
3 Práctica 4-3 Clip
4 Práctica 4-4 Botella
5 Práctica 4-5 Jarrón
6 Práctica 4-6 Pinza para la ropa
7 Práctica 4-7 Pieza circular
8 Práctica 4-8 Pieza con Sketch Circular Pattern
9 Práctica 4-9 Pieza con Solid Circular Pattern
10 Práctica 4-10 Mando de microondas
11 Práctica 4-11 Taza
12 Práctica 4-12 Pinza para la ropa con muelle
Capítulo 5. Assemblies y construcción avanzada
1 Body versus Component
2 Ensamblaje de componentes
3 Derive - Derivar
4 Timeline - Historial de operaciones
5 Práctica 5-1
Capítulo 6. Diseño de superficies
1 Diferencia entre sólidos y superficies
2 Herramientas de creación de superficies
3 Herramientas de modificación de superficies
4 Práctica 6-1 Una funda para un peón
Capítulo 7. Diseño de formas libres
1 Herramientas de creación de formas
2 Herramientas de modificación de formas
3 Herramientas de simetría
4 Utilidades
5 Recomendaciones al diseñar con formas libres
Capítulo 8. Prácticas superficies y formas libres
1 Práctica 8-1 Aspas
2 Práctica 8-2 Bastón de caramelo
3 Práctica 8-3 Carcasa de un ratón
4 Práctica 8-4 Ventilador
5 Práctica 8-5 Casa con tejado
6 Práctica 8-6 Secador de pelo simplificado
7 Práctica 8-7 Cuchara
8 Práctica 8-8 Avión
9 Práctica 8-9 Secador de pelo - continuación
Capítulo 9. Add-ins y App Store
1 Fusion 360 App Store
2 Slicer for Fusion 360
3 FM Gears
4 Sketch Checker
5 MapBoards
Capítulo 10. Diseño para Impresión 3D y Mesh
1 Consideraciones de diseño para imprimir en 3D
2 Mesh y manipulación de mallas
Capítulo 11. Manufacture - Fabricar
1 Práctica 11-1
2 Advanced Manufacturing Extensions - Extensiones avanzadas de fabricación
Capítulo 12. Animation - Animación
1 Explode - Explosionado
2 Transform Components
3 Storyboards
Capítulo 13. Render
1 Render básico e In-Canvas Render
2 Configuración del Render
3 Render
4 Trucos para mejorar Renders
Capítulo 14. Sheet Metal - Chapa metálica
1 Herramienta Flange - Pestaña
2 Herramienta Bend - Doblar
3 Unfold/Refold - Desplegar/Plegar
4 Create Flat Pattern - Cree un patrón plano
5 Sheet Metal Rules - Reglas de chapa metálica
Capítulo 15. Simulation - Simulaciones
1 Creación del objeto de estudio
2 Estudio Static Stress - Estrés estático
3 Shape Optimization - Optimización de forma
Capítulo 16. 2D Drawing - Planos técnicos
Capítulo 17. Generative Design - Diseño generativo
1 Práctica 17-1 con Generative Design
2 Conclusión
Bibliografía y recursos
Bibliografía
Recursos
Prólogo
El nombre de Autodesk® Fusion 360 da a entender claramente su origen y propósito, porque es una fusión de herramientas que permiten utilizarlo para tareas de Diseño Asistido por Ordenador (CAD: Computer-Aided Design), Fabricación Asistida por Ordenador (CAM: Computer-Aided Manufacturing) e Ingeniería Asistida por Ordenador (CAE: Computer-Aided Engineering). Puede, por ejemplo, diseñar en 3D objetos de varias maneras, programar fresadoras por control numérico y analizar objetos simulando condiciones reales para optimizarlos.
Gracias a las modalidades de licencia gratuita, es ideal para makers y pequeñas empresas porque pueden acceder a herramientas y funcionalidades que solo se pueden encontrar en aplicaciones profesionales. Con las licencias de pago, los ingenieros y empresas de mayor tamaño pueden beneficiarse de las herramientas más avanzadas y de reciente creación como Generative Design.
El objetivo de este libro es permitir que se acerque a la herramienta Fusion 360 para sacarle el máximo partido, en el que se detalla no solo cómo diseñar y modelar objetos, sino también cómo con estos objetos se pueden aplicar procesos adicionales, ya sea para hacer un render vistoso, para analizar cómo optimizarlo o para prepararlo para una impresión 3D o corte por CNC. Si bien se puede pensar que, por ejemplo, colectivos como makers e ingenieros industriales tienen necesidades diferentes, en realidad ambos se pueden beneficiar de todo el abanico de herramientas de que dispone Fusion 360. A ambos les interesará mostrar su trabajo de forma más vistosa con un render, generar documentación en 2D en unos cuantos pasos, validar que sus piezas aguantarán las fuerzas que corresponden, diseñar para impresión 3D o para fresado con CNC, etc.
Por ello, este libro se centra en el contenido que realmente aporta y no en explicaciones obvias como, por ejemplo, dónde descargar la aplicación y cómo instalarla, pues Autodesk ya dispone de una web que explica perfectamente cómo hacerlo. Así pues, las páginas de esta obra están orientadas a un enfoque práctico y, además de los ejercicios señalados específicamente como Prácticas, la mayoría de textos contienen ejemplos para seguir paso a paso y conseguir aprender de forma más amena.
Actualmente, Fusion 360 no está traducido al español, por lo que la mayoría de terminología empleada es de procedencia anglosajona (excepto si el término español es relevante) para que reconozca las funciones y herramientas de la aplicación. La edición de este libro se basa en la versión del software v.2.0.6041 de 19 de julio de 2019. Para mantener el libro actualizado hasta su fecha de publicación, hemos añadido anotaciones para indicar los principales cambios hasta diciembre de 2019 en los puntos donde un elemento explicado ha experimentado una variación.
Capítulo 1
El entorno Fusion 360
1 El entorno Fusion 360
Autodesk® Fusion 360 es una herramienta que permite el diseño, análisis y fabricación dentro de una misma plataforma. Permite, además, trabajar con diseños en cualquier ordenador que tenga la aplicación instalada, o incluso ver tus modelos desde el móvil, y tiene funciones de colaboración en equipo.
1.1 En la nube
Fusion 360 funciona con una aplicación que se instala en local disponible para PC y Mac, sin que haya posibilidad de utilizarlo en Linux. Hoy en día existe la opción de trabajar a través del navegador directamente, pero sus funciones todavía están limitadas.
Pese a instalarse en local, los ficheros de los proyectos están en la nube. Por ello, se requiere tener una cuenta de Autodesk para que la aplicación se conecte con sus credenciales. Asimismo, esto permite validar el tipo de licencia del usuario.
Este sistema tiene sus ventajas e inconvenientes. El principal inconveniente es que para trabajar de forma fluida es necesario tener una conexión a Internet. Aunque puede funcionar con caché en local, y trabajar offline hasta que vuelva a tener una conexión a Internet y se sincronice con la nube.
En cambio, tiene unas cuantas ventajas:
• Se realizan actualizaciones del software cada 4 a 6 semanas en promedio, lo cual lo convierte en dinámico. Como la nueva versión se aplica a todos, si hay algún error se identifica rápidamente y se corrige de inmediato. No se tiene que preocupar por la versión que utilice cuando comparte diseños, pues todos los usuarios emplean la misma.
• Esto también implica mejoras constantes a lo largo del año. Puede sugerir nuevas ideas a través de la comunidad de Autodesk (https://fusion360.autodesk.com/community) y si reciben el suficiente apoyo las desarrollarán en una de las numerosas actualizaciones. A lo largo del libro se menciona la fecha de implementación de funciones o mejoras recientes, lo cual le dará una idea de lo dinámico que es el desarrollo.
• Puede trabajar desde cualquier máquina que tenga el software instalado. Al identificarse con sus credenciales automáticamente accede a su perfil y sus proyectos. Lo mismo ocurre con cualquier librería que tenga personalizada, por ejemplo, de brocas y fresas, materiales, entornos, etc.
• Permite guardar versiones de los ficheros, autonumeradas y con una descripción breve que las identifique, y retornar a cualquiera de ellas.
• Colaboración en equipo. El entorno A360 (https://a360.autodesk.com/) le permite acceder a sus ficheros, compartir con otros y algunas tareas como anotar y revisar diseños suyos o compartidos con usted. También puede acceder a estas funciones desde el móvil o tableta con la app pertinente.
Autodesk tiene actualmente un sistema de licencias muy permisivo, que la hace la aplicación más utilizada entre los youtubers de impresión 3D y makers. Encontrará mucho contenido online sobre cómo usar Fusion 360 en sus distintas partes, además de los canales oficiales de Autodesk. Consulte el apartado dedicado a los recursos al final de este libro para obtener más información al respecto.
El autor también dispone del canal de YouTube NorMaker centrado en el diseño y fabricación de objetos con Fusion 360 (https://www.youtube.com/normaker3d).
1.2 Tipos de licencia
Autodesk tiene una oferta variada de licencias que permite acceder a la herramienta a todos los públicos. En octubre de 2018 el sistema de licencias cambió al siguiente (figura 1.1):
Figura 1.1 Tipos de licencia y sus características.
| En octubre de 2019 la licencia Startup/hobby se dividió en Personal Use y Startup. Además se permitió el acceso a Generative Design a todas las licencias. |
Algunas funciones se pueden procesar en la nube, y consumen créditos (Cloud Credits). Las versiones gratuitas pueden hacer parte de estas funciones, pero hay limitaciones en el número de créditos que pueden consumir por proceso. Desde junio de 2019 existen las Extensions que se compran con créditos y proporcionan funciones avanzadas, por ejemplo, en el área de Manufacturing.
1.3 Las distintas formas de crear objetos
Puede crear objetos de distintas maneras en el entorno Fusion 360. A continuación, se describen cada una de ellas.
1.3.1 Modelado de sólidos
Se construyen objetos mediante operaciones a partir de sólidos de geometrías básicas en 3D como pueden ser cilindros, cubos y esferas. Este sistema se conoce como CSG (Constructive Solid Geometry). A esto se le añade que se pueden crear formas en dos dimensiones mediante bocetos sketch y luego transformarlos en 3D.
Todas estas operaciones se realizan en el workspace Design-Solid (espacio de trabajo Diseño-Sólido) que se describe en el capítulo 3 (figura 1.2).
Figura 1.2 Modelado de sólidos con la combinación de una caja, una esfera y un sketch 2D extruido.
1.3.2 Modelado de superficies
Las superficies son cuerpos que no tienen volumen, con paredes de grosor cero. Se pueden hacer una serie de operaciones sobre superficies, y en un momento determinado darles espesor para convertirlas en sólido, o si las superficies delimitan un volumen cerrado convertirlo en sólido. Este tratamiento se realiza en el workspace Design-Surface que se describe en el capítulo 6 (figura 1.3).
Figura 1.3 Modelado de superficies a partir de una línea mediante extrusiones y una revolución.
1.3.3 Modelado de formas libres
Las formas libres permiten crear objetos con aspecto más fluido y orgánico, gracias a que se puede modificar la forma y su curvatura de forma manual. La mayoría de transformaciones se realizan estirando y encogiendo la forma desplazando vértices, aristas o caras a partir de un objeto de partida. Se pueden convertir a sólidos posteriormente, generar conexiones fluidas con otros objetos y, en general, un buen número de manipulaciones. Se realizan en el workspace Design-Form (figura 1.4).
Figura 1.4 Modelado de una empuñadura mediante formas libres.
1.3.4 Sheet Metal
El workspace Design-Sheet Metal permite crear objetos mediante plegado de chapa metálica. El entorno permite diseñar las piezas con los respectivos ángulos en cada pliegue, teniendo en cuenta las características del material. Luego es posible tener la versión desplegada para aplicar los cortes y plegados posteriores. Los sólidos resultantes se integran con los demás modelos (figura 1.5).
Figura 1.5 Modelado con Sheet Metal.
1.3.5 Importación y edición de Mesh (malla)
Fusion 360 permite importar ficheros en formato STL y OBJ, también conocidos como mesh (malla) porque se construyen como una serie de triángulos en el caso del STL o de formas más complejas en el caso del OBJ (los más frecuentes triángulos o cuadrángulos quads). Se usan con mucha frecuencia en impresión 3D.
La malla, al estar formada por polígonos, representa una aproximación de la superficie exterior del objeto y es difícil de manipular. Aun así, se puede hacer una serie limitada de operaciones con ella.
Mediante el workspace Design-Mesh estos objetos se pueden importar y manipular en la herramienta y convertirlos posteriormente a sólidos bajo ciertas condiciones (figura 1.6).
Figura 1.6 Un peón importado en formato mesh y seccionado en vertical.
1.4 La interfaz
La interfaz incluye una gran cantidad de información para el usuario, y puede ser algo intimidante. Este apartado es el más árido del libro, porque todavía no ha creado nada y, en cambio, tiene que asimilar una cantidad importante de información. Pero debido a su complejidad, es preferible mostrar la interfaz primero para que tenga una noción de dónde está cada elemento. Puede hacer una lectura rápida para tener una idea de dónde está cada uno y qué se puede hacer, y guardarlo como referencia para volver a él cuando tenga dudas.
Desde el verano de 2018, Fusion 360 tiene una nueva interfaz disponible en modo beta como UI Preview. En caso de que aún no disponga de una versión definitiva, cambie a la nueva interfaz, tal como la propia aplicación le habrá sugerido, si la usa por primera vez. Desde el menú Preferences, en su nombre, seleccione Preview y active UI Preview. Seguramente deberá reiniciar la aplicación. El cambio principal es la agrupación de todos los workspaces que permiten crear y modificar objetos en un solo workspace Design, que contiene cada uno de los anteriores como pestañas.
Como muchos de los vídeos que encontrará en Internet pueden mostrar la interfaz anterior, se explicará la correspondencia brevemente en este capítulo, pero se tendrá en cuenta la nueva interfaz para los siguientes.
En la figura 1.7 se muestra cada una de las secciones, que se explicarán una por una.
Figura 1.7 La interfaz.
| Desde agosto de 2019 ya es la interfaz definitiva y no es necesario activarla desde Preview. Los iconos han variado de estilo también. |
1.4.1 Panel de datos
El icono Data Panel (Panel de Datos) le da acceso a sus diseños en la nube, organizados en proyectos y directorios. Desde aquí puede modificar su estructura, así como importar ficheros y añadir colaboradores (figura 1.8).
Puede abrir un diseño, integrarlo dentro del diseño actual, compartirlo con un enlace público y las operaciones habituales de mover, copiar, renombrar y borrar. A modo de ejercicio, contando que en la práctica llevará a cabo todos los pasos:
Figura 1.8 Data Panel (Panel de Datos).
1. Pulse sobre el icono Data Panel. Si es su primera vez en Fusion 360 verá el proyecto My First Project, donde en la figura 1.8 aparece Libro Fusion 360.
2. Cree un nuevo directorio Pruebas como en la figura 1.8.
3. Con la flecha a la izquierda del nombre de proyecto pasa a ver todos los proyectos, donde puede crear proyectos nuevos, librerías Libraries y ejemplos Samples.
4. Cierre el Data Panel pulsando en la X.
1.4.2 Barra de acceso rápido
La barra de acceso rápido muestra cuatro funciones: relativas al fichero, guardar, deshacer una operación y rehacerla.
La primera de ellas le permite realizar varias funciones relativas al fichero (figura 1.9). Entre ellas, crear un nuevo diseño, subir ficheros a su nube, guardar y exportar en varios formatos CAD, preparar el diseño actual para impresión 3D, capturar una imagen de la vista actual, compartir el diseño, y modificar la interfaz ocultando/mostrando elementos.
Figura 1.9 Las funciones de Fichero.
Destacar que entre los formatos de exportación existe el nativo de Fusion 360 con extensión .f3d para enviar ficheros a otros usuarios sin utilizar las herramientas de colaboración en la nube, o para guardar una copia en disco.
Para compartir con otras herramientas de CAD, u otro tipo de herramientas, hay una gran variedad de formatos disponibles desde esta opción de exportar. Algunos requieren de una conversión en la nube y otros se pueden guardar en disco directamente. En el apartado 1.5 se describe la lista completa de formatos disponibles.