Objetos en 3D.  Sólidos, definición y edición.

En la primera parte de este capítulo, se comentaba la diferencia entre los armazones alámbricos, las mallas de superficie compleja, y los objetos sólidos.

En general y con respecto a la generación de imágenes y presentaciones en 3D, la utilización de sólidos, no tienen ninguna ventaja adicional respecto al manejo de mallas y superficies, pero sin embargo aportan una diferencia sustancial en la definición geométrica de piezas y componentes que luego tienen que derivar a procesos de fabricación o cálculo numérico, en los que el conocimiento de sus propiedades estáticas es fundamental. Por otra parte cuando se tiene definida una geometría de sólidos más o menos compleja siempre es posible obtener de forma inmediata las mallas de las superficies que definen su envolvente.

Como ya se había comentado, la estrategia general cuando se trabaja con “sólidos”, es la de iniciar el modelo mediante un repertorio de figuras simples que luego se van sumando, restando o intersecando entre ellas, hasta obtener un objeto determinado. Las figuras simples pueden ser o bien un repertorio determinado de figuras básicas, o bien estar generados por la aplicación de ciertas funciones sobre cierto tipo de entidades u objetos planos como las regiones.

 Las figuras básicas disponibles se encuentran en la primera parte del menú de “modelado” dentro del de “Dibujo”, y estas son: “Prisma rectangular”, “Cuña”, “Cono”, “Esfera”, “Cilindro”, “Toroide” y “Pirámide”. Cada una de las figuras primitivas se define con un repertorio de parámetros que se solicitan a través de la línea de órdenes o las opciones de menú correspondientes.

Además de las figuras básicas o primitivas, en el caso de los sólidos también es posible generarlos, mediante operaciones de “barrido”, “extrusión”, “revolución” y “solevación”. Este tipo de operaciones son similares o equivalentes a la generación de superficies de malla, pero no se deben confundir ya que en este caso lo que se genera son objetos sólidos definidos por todo el volumen que ocupan y no solo por su superficie como en aquel caso. Este tipo de operaciones está explicado con toda claridad en la “Ayuda” del programa.

La combinación de los sólidos iniciales mediante las operaciones booleanas de “unión”, “diferencia” e “intersección”, permite generar cualquier tipo de figura compleja, como ahuecar objetos con un cierto espesor de paredes, hacer agujeros y/o vaciados, etc.

La forma de operar interna del programa es la de mantener una estructura de datos interna en la que conserva los valores de los objetos iniciales, y los de todas las operaciones de unión resta o intersección, lo que permite conocer y calcular los valores finales a través de la estructura en árbol correspondiente. De todas formas este tipo de estrategia hace que indirectamente el volumen de “calculo numérico” que se efectúa dentro el ordenador puede crecer muy deprisa en función de la complejidad de cada modelo, y aunque la potencia de cálculo es bastante desahogada, la complejidad puede conducir a una cierta “pesadez” en el manejo de los modelos, por lo que puede ser conveniente adoptar las estrategias oportunas para subdividir los modelos más complejos en archivos de trabajo independientes, que luego se ensamblan solo para el resultado final, ya ser por integración completa o como referencias externas.

Consulta de volúmenes y momentos de inercia.

Una de las diferencias primordiales en la utilización de sólidos, es la posibilidad de asignar “densidades” al volumen que ocupan y de esta forma obtener los valores de sus propiedades estáticas como centros de gravedad, inercias, o la orientación efectiva en el espacio de los ejes principales de inercia, lo que equivale a diagonalizar el tensor de inercias de cualquier objeto, lo cual si recordamos el cálculo tensorial, constituía un problema numérico de cierta laboriosidad.

En el programa AutoCAD existe una orden “PROPFIS(_MASSPROP)”, que se encuentra disponible en el menú “Herr/Consultar” permite designar uno o más objetos sólidos, señalando en la pantalla y a continuación presenta sus propiedades en una ventana de texto, con la opción de escribir esos datos en un fichero ASCII.