Lithophanes: ¡Impresión 3D de sus fotos!

Cada vez que hay un cumpleaños o un evento de cualquier tipo en el que necesito comprar un regalo, siempre me enfrento con el mismo problema ... "¿Qué debería conseguirle?" y rara vez puedo encontrar una idea que valga la pena mencionar.

Desde que compré una impresora 3D, siempre pienso que el mejor regalo sería algo personalizado que imprimiría en 3D, algo que no se puede comprar en otro lugar y que me enorgullecería mostrar las creaciones de mi impresora. ¡Y además, no tendría que seguir preocupándome por encontrar una buena idea para un regalo!

¡El elemento más personalizado que pude imprimir en 3D fue un litofano! ¿Qué es un litofano? En pocas palabras, es una impresión en 3D de una foto que utiliza el grosor de la impresión para mostrar diferentes tonos de gris cuando se ilumina desde atrás. Como ejemplo, vea la imagen de arriba. Esa es una vieja foto mía cuando era un bebé y también es el resultado de este instructable.

Los litofanos son definitivamente únicos, ¡seguro que al destinatario le gustará y es el regalo perfecto! ¡Incluso puede salvarte si todavía te preguntas qué regalar a tu familia y amigos en Navidad!

He tenido mucha experiencia tratando de imprimir fotos y no siempre he tenido éxito. No es una tarea muy difícil de lograr, pero tampoco es una tarea trivial, ya que hay muchas formas diferentes de lograrlo. Sin embargo, una vez que lo haces bien, ¡los resultados son fenomenales! He compilado mis experiencias aquí para que no tenga que pasar por la curva de aprendizaje usted mismo.

Paso 1: elige una foto adecuada

Lo primero que debe hacer es elegir una foto / imagen que sea apropiada para la impresión 3D. No todas las fotos se verán bien cuando se impriman en 3D, por lo que debe pensar en lo siguiente al elegir la imagen correcta:

  1. La foto impresa en 3D aparecerá básicamente en tonos de gris, por lo que si hay algún detalle importante que requiera color, es posible que la imagen no se ajuste bien.
  2. Es mejor elegir una imagen con una relación contractual bastante alta
  3. Una imagen con muchos detalles podría no verse tan bien como una litografía, por lo que sería mejor una imagen simple, un fondo uniforme, etc.

Tenga en cuenta que esas son solo cosas a tener en cuenta y se verán muy afectadas por la calidad de impresión de su impresora y el tamaño de su litofano. Si tiene una impresora bien calibrada, probablemente pueda imprimir cualquier tipo de imagen.

Para este instructable, he elegido tres imágenes como demostración. La primera es una foto mía cuando era un bebé, creo que es una gran imagen debido al contraste de colores en ella. Las otras dos imágenes provienen de mi directorio de "Imágenes de muestra" de Windows, un koala y un faro que servirán para mostrar cómo podría aparecer una imagen mal elegida. Esta sería una buena prueba para mostrar cómo aparecería una mala imagen, ya que todo el gris variable en el pelaje del Koala causará muchos picos en el STL y la impresión se verá mal debido a todos esos pequeños detalles que tendrán la mayoría de las impresoras FDM problemas con (debido a supuración, retracciones, ancho de extrusión, etc.). En cuanto al faro, tiene muchas rocas oscuras que pueden ser muy difíciles de imprimir y no hay mucho contrato entre el faro y el cielo.

¡Veremos cómo se ven como una impresora de litofano!

Paso 2: Uso de la aplicación correcta

Para generar el modelo 3D a partir de la imagen, hay algunas opciones disponibles:

  1. Usando Cura (versión 13.11 y superior)
  2. Usando la aplicación Lithophanes
  3. Usando la cosa de Lithopane personalizable en Thingiverse
  4. Uso de la aplicación Image To STL Converter
  5. Usar la aplicación PhotoToMesh (no es gratis)

Como puede ver, hay algunas opciones disponibles para usted. La más fácil, por supuesto, es usar Cura, ya que es posible que ya estés acostumbrado. Desde la versión 13.11, Cura admite la importación de imágenes y la conversión en mallas 3D. Es bastante simple, arrastre y suelte o seleccione Cargar modelo en el menú de Cura y luego seleccione una imagen jpg en lugar de un archivo stl. Aparecerá un cuadro de diálogo pidiéndole que seleccione el tamaño (ver imagen). Deberá mantener la opción " Más oscuro es más alto " y puede habilitar la opción " Suavizado claro " o no, según su preferencia. Para otras opciones, es mejor leer los siguientes pasos para obtener más información.

Desafortunadamente, aunque Cura es la solución más fácil, carece de opciones cuando se trata de cargar la imagen. La mejor aplicación que he encontrado es usar la aplicación Lithophanes. Está en un sitio brasileño, así que aquí está el enlace directo al instalador. Después de instalarlo, se establecerá en portugués de forma predeterminada, pero puede configurar el idioma en inglés yendo al menú Iniciar, luego Idioma y finalmente seleccionando Inglés . Esta es la aplicación que usaré en este Instructable.

Hay algunas otras alternativas (algunas no mencionadas anteriormente) que puede ver si tiene curiosidad sobre las otras aplicaciones y sus características, en particular, PhotoToMesh, que le permite crear litofanos en esferas, cajas, etc., pero es bastante caro. También puede usar la cosa Customizable Lithophane en thingiverse, que tampoco es tan mala, pero personalmente no me gusta thingiverse y encuentro que su Customizer es muy lento para trabajar, sin mencionar que tendrá que esperar hasta que thingiverse genere el archivo STL para usted en lugar de tenerlo generado directamente por su computadora. También espero que haya algunas preocupaciones de privacidad aquí si el litofano personalizado se publica de repente en thingiverse.

Cada una de estas opciones tendrá sus propias ventajas y desventajas. La ventaja de Cura es que es fácil de usar, puede que ya esté familiarizado con él, tiene opciones de suavizado (ninguno, ligero o pesado), pero no puede establecer un marco alrededor de la imagen o ajustar la imagen. La aplicación Lithophanes es excelente porque puede ajustar la imagen antes de generar el modelo 3D y puede agregar un marco a la imagen, también reducirá la imagen para usted, sin embargo, no tiene ninguna opción de suavizado. Lo de Lithopane personalizable tiene una buena característica que le permite agregar un anillo al marco para que pueda colgar el litopane, pero como se discutió anteriormente, thingiverse puede no ser el mejor medio para este tipo de cosas, también, reducirá la escala imagen a 100x100 píxeles que puede no darle suficiente resolución. El convertidor de imagen a STL ofrece más opciones en términos de suavizado, pero puede hacer que sea más difícil de usar, tampoco le permite modificar la imagen. Finalmente, la aplicación PhotoToMesh tiene más opciones, le brinda un asistente de importación y le permite seleccionar solo un área de una imagen para imprimir, le permite imprimir en un cubo, una esfera, etc. Sin embargo, no es una aplicación gratuita y su interfaz puede ser un poco confusa.

Para la mayoría de las personas, usar Cura será la solución más fácil y todo lo que necesitarán. Personalmente, prefiero Lithophanes porque puede generar rápidamente el modelo 3D, por lo que puede experimentar con opciones y regenerar hasta que esté satisfecho. Sin embargo, Cura tardará un poco más en importar la imagen y si no le gustan las opciones que eligió, debe eliminar el objeto y volver a importarlo. Sin embargo, si no sabe manipular la imagen, o si desea tener una imagen suavizada, entonces Cura es simplemente la mejor opción.

Paso 3: generar el modelo 3D

Para generar nuestro modelo 3D, utilizaremos la aplicación Lithophanes. Sin embargo, puede usar Cura para hacerlo, la mayoría de estas instrucciones aún se aplicarán.

En la pestaña " Imagen" (lo único que queda sin traducir), seleccionamos Abrir imagen y seleccionamos nuestra imagen . Cargará la imagen y se mostrará en la ventana principal, luego podremos ajustar las diversas configuraciones de la imagen, como Contraste, Brillo y Gamma.

También hay una opción Binarizar que puede ser útil si desea un litofano puramente negro o blanco (sin tonos de gris). Tenga en cuenta que si usa la opción Binarizar, las opciones Contraste, Brillo y Gamma se ignoran.

También hay un botón para mostrar el Negativo de la imagen, y finalmente un botón Restaurar para restablecer todo como estaba.

La proporción máxima en píxeles es una configuración importante, ya que le permite seleccionar entre un muestreo descendente de la imagen a 500 o 1000 píxeles. Por lo general, 500 píxeles es más que suficiente. Por lo general, querrá tener un máximo de 1 píxel por cada medio ancho de su boquilla.

Esto significa que si tiene una boquilla de 0.5 mm y desea imprimir un litofano de 100 mm de ancho, entonces necesita menos de 400 píxeles:

 100 / (0.5 / 2) = 100 / 0.25 = 400 píxeles 

Sin embargo, si tiene una boquilla de 0, 35 mm (como yo) y desea imprimir un litofano de 150 mm o 200 mm, necesitará:

 150 / (0.4 / 2) = 150 / 0.2 = 750 píxeles 200 / 0.2 = 1000 píxeles 

Si tiene una boquilla muy pequeña o desea imprimir un litofano grande, el uso de 1000 píxeles puede proporcionarle un ligero aumento en la calidad; de lo contrario, 500 es más que suficiente. Sin embargo, tenga en cuenta que cuanto mayor sea la resolución, más tiempo tomará cortar el modelo. En realidad, el uso de 1000 píxeles en mis imágenes de muestra aumenta drásticamente el tiempo de corte haciendo que pase de un par de minutos a una tarea nocturna (más sobre eso más adelante), por lo que siempre querrá mantenerlo en 500 independientemente del tamaño y la longitud de la boquilla.

Una vez que tenga una imagen a su gusto, vaya a la pestaña " 3D - STL " donde puede configurar sus parámetros para la impresión del litofano. Creo que las opciones predeterminadas aquí son bastante buenas (ver imagen).

  1. Ancho (mm): este es el ancho del litofano, estará vinculado al parámetro Altura para que la relación de aspecto se mantenga siempre
  2. Altura (mm): esta es la altura del litofano, estará vinculada al parámetro Ancho para que la relación de aspecto se mantenga siempre
  3. Z (mm) : esta es la profundidad Z del litofano.
  4. Espesor (mm): este es el grosor de la base.
  5. Borde (mm): Esto crea un marco en caja alrededor del litofano.

Los parámetros Z y espesor son los más importantes aquí. Cuanto mayor sea el valor de Z, más tonos de gris podrá tener, pero si lo configura demasiado alto, entonces el litofano será demasiado oscuro para mostrar su efecto completo con una luz de fondo, y aumentará El tiempo de impresión considerablemente. El valor predeterminado aquí es de 2 mm y creo que es un valor bastante bueno, pero es posible que desee aumentarlo a 5 mm para una impresión más detallada (cuanto mayor sea el número, más tardará en imprimir, si es paciente hospitalizado, 2 mm puede ser lo suficientemente bueno para ti). Sin embargo, el parámetro Espesor deberá ser lo más pequeño posible, para que no bloquee la luz y no afecte a su litofano. Por lo tanto, puede dividirse en una sola capa, el mejor valor aquí es la altura de su primera capa en su software de corte. El valor predeterminado es 0.25 (tenga en cuenta que debido a la configuración regional brasileña, debe usar una coma como separador decimal: "0, 25" en lugar de "0.25"), que es lo que tiene la mayoría de la gente. Si su software de corte establece la altura de la primera capa en 0.3 o 0.35, por ejemplo, cambie ese valor en consecuencia. Sin embargo, si su foto tiene áreas blancas, podría terminar con algunas áreas donde solo la primera capa es visible y se vería demasiado brillante y las líneas de relleno se mostrarían, en ese caso, puede aumentarla a 0.5 mm, por ejemplo . También puede ajustarlo dependiendo de qué tan oscuro desee que se vea la imagen general.

Si bien los parámetros Ancho / Altura se explican por sí mismos, es un buen momento para señalar que para obtener los mejores resultados, una impresión de 100x100 mm de tamaño (o cerca de ella, dependiendo de la relación de aspecto de la imagen) es una buena compensación entre tiempo de impresión y detalles de impresión. Obviamente, cuanto más grande sea la impresión, más detallada será, sin embargo, puede llevar mucho tiempo imprimirla. También puede imprimir litofanos más pequeños de 50x50 mm o menos para impresiones con poco detalle.

Finalmente, el parámetro Edge se puede dejar en el valor predeterminado de 0, pero personalmente me gusta agregar un marco de 1 mm o 2 mm alrededor de la impresión.

Puede hacer clic en el botón Generar 3d para ver cómo afecta cada parámetro a la impresión hasta que esté satisfecho, luego haga clic en el botón Guardar STL para guardar su modelo 3D en un archivo STL. Asegúrese de esperar hasta que la barra de estado diga " Guardar archivo" antes de cargar el STL en su programa de corte.

Paso 4: cortar tu modelo

Ahora tiene un bonito modelo en 3D, ¡pero aún necesita poder imprimirlo! Si bien la mayoría de los tutoriales y herramientas sobre litofanos solo le muestran cómo generar el archivo STL, rara vez encontrará uno que explique cómo dividir el modelo.

Aquí hay algunas cosas muy importantes a tener en cuenta al cortar su modelo:

  1. Debe configurar el relleno al 100% rectilíneo en un ángulo de 30 °
  2. Debe usar la altura de capa más baja que admita su impresora
  3. Debes imprimir lo más despacio que puedas
  4. Utilice los parámetros de corte adecuados para un litofano
  5. No escales el modelo
  6. ¡Elija el programa de corte correcto!

En primer lugar, debes configurar el relleno al 100%. La mayoría de mis primeras impresiones tenían mi relleno predeterminado del 20% y nunca se vieron bien hasta que me di cuenta de que algunas partes de la impresión tenían un panal dentro de ellas. También ayudará a evitar que el filamento se caiga en el relleno para secciones pequeñas que pueden dañar completamente la impresión. Sugiero usar un relleno rectilíneo a 30 ° o 35 °.

La altura de capa más baja que use, mejor será su resolución de impresión. También le permitirá determinar cuántos tonos de gris tendrá su impresión. Para un parámetro Z de 2 mm, a una altura de capa de 0, 1 mm, son 20 tonos de gris, que es un número bastante aceptable. Sin embargo, si utiliza un parámetro Z de 5 mm, puede aumentar la altura de la capa a 0.2 mm, para evitar un tiempo de impresión innecesariamente largo. Para la impresión de Koala, voy a usar una Z de 3 mm para que podamos tener más tonos de gris en el pelaje del koala.

La mayor parte de la impresión será muy detallada con muy poca extrusión y causará una gran cantidad de retracciones. Para evitar manchas de filamento en todo el lugar o atascar su extrusora debido a un exceso de retracciones rápidas, es mejor reducir la velocidad de impresión tanto como sea posible. Cuanto más lento sea, más refinada será la calidad de impresión.

El cuarto punto que mencioné es "Usar parámetros de corte adecuados para un litofano". Sé que no es muy específico, pero simplemente use su sentido común y repase la mayoría de sus opciones de corte. Por ejemplo, en Slic3r, hay una opción para omitir el relleno cada capa X, debe deshabilitar que, en Cura, hay una opción para la cantidad de superposición que tiene el relleno con los perímetros, debe establecerlo en 0 porque no desea que la superposición oscurezca parte de una imagen, y no le importa la rigidez de la parte impresa, ya que no se utilizará en un sistema mecánico.

Si desea escalar el modelo, simplemente regrese al paso anterior y cambie el valor en la aplicación Lithophanes en lugar de escalar el modelo en su programa de corte, de esta manera, no perderá ninguna resolución en su impresión.

Finalmente, y una cosa muy importante es elegir el programa de corte correcto. Usualmente uso Slic3r para todo, pero en el caso de Lithophanes, tengo que usar Cura porque es mucho más rápido cortar los modelos. He usado Slic3r para cortar un litoofano de faro de 50x37 mm y me llevó unos 30 minutos en un Core i7, mientras que me lleva menos de 1 minuto cortarlo en Cura. Para el koala de 100x75 mm, Cura lo corta en aproximadamente 2 minutos, mientras que Slic3r tardó más de 5 horas en cortar el 35% y luego lo detuve. Para mi foto de bebé de 100x130 mm, me llevó unos 45 minutos cortar Slic3r mientras que Cura tardó 1 minuto. Como puede ver, la diferencia en la velocidad es enorme, pero todavía prefiero usar Slic3r cuando sea posible, dependerá del tamaño y principalmente del nivel de detalle de cada litofano. Si hay muchos picos (detalles), como la imagen de Koala, por ejemplo, será mucho más difícil de cortar que una imagen con áreas más uniformes.

También tenga en cuenta que cuando usa Cura para cortar el mismo koala de 100x75 mm con una resolución de 1000 píxeles, Cura simplemente no pudo cortar nada, el CuraEngine se bloquea o cancela la operación de corte después de unos segundos, pero Slic3r no tuvo problemas con él (aunque podría haber tenido problemas) tomó días para cortarlo). Esa es otra razón por la que solo debe usar 1000 píxeles si realmente lo necesita porque podría terminar usando Slic3r y dejarlo en rodajas durante la noche.

Paso 5: ¡Imprime y disfruta!

Ahora que ha cortado su modelo, puede imprimirlo. Si su impresora tiene un lector de tarjetas SD, utilícelo en lugar de usar la conexión USB para imprimir su modelo. Esto se debe a que la impresión puede tener muchos detalles en algunas capas y la conexión USB puede no ser lo suficientemente rápida como para enviar todo el código G a la impresora, por lo que comenzará a hacer pausas mientras recibe el código G a través de USB. pequeñas pausas dejarán gotas de filamento (rezumando) en la impresión que afectarán la calidad del resultado general.

Asegúrese de que su cama esté bien preparada para evitar deformaciones, y que su impresora esté bien calibrada, especialmente en términos de ancho de filamento, pasos E, multiplicador de flujo / extrusión. La temperatura de impresión para su filamento también debe establecerse correctamente para minimizar cualquier posible exudación.

Otro detalle importante es usar un filamento blanco o natural, también puede experimentar con algunos colores claros como el amarillo, pero como la imagen será en blanco y negro, lo mejor es usar el blanco como filamento. He probado el filamento verde, se ve bien, pero no da el mismo efecto que un filamento natural.

Finalmente, una vez que la impresión ha terminado, el paso final e importante sería hacer brillar una luz difusa detrás del litofano para finalmente ver la impresión en todo su esplendor. Mis primeros intentos fueron solo imprimir una imagen en 3D y no sabía el efecto que puede tener para hacer brillar una luz detrás de la impresión, así que la primera vez que la descubrí (por accidente) fue un momento verdaderamente mágico. La diferencia entre un litofano encendido y otro apagado es enorme. Por lo general, parecerá mucho más agradable con la luz del día que con una linterna, pero siempre que la luz sea difusa y no demasiado brillante, se verá perfecta. Eche un vistazo al video de arriba que muestra el efecto de la luz en la impresión 3D.

Puedes ver el resultado de mis litofanos en las imágenes de arriba. Imprimí 5 muestras aquí, una pequeña imagen de faro de 50x37 mm de tamaño, un koala de 100x75 mm con 3 mm de grosor y dos fotos mías cuando era un bebé, una con una base de 0, 25 mm y una altura Z de 2 mm y otra con una base de 0.55 mm y una altura Z de 4 mm, ambas con un tamaño de 100x130 mm y finalmente un tope de roca con 135x100 mm con una base de 0.55 mm y una altura Z de 4 mm.

Tenga en cuenta que la imagen del faro de 50x37 mm se imprimió en 32 minutos, mientras que la impresión de koala de 100x75 mm tardó un poco más de 5 horas (luego la impresión falló en las últimas capas). La fotografía de bebé de 100x130 (2 mm de grosor) tardó 2 horas y 50 minutos, mientras que la fotografía de bebé de 100x130 con 4 mm de grosor tardó 6 horas y 11 minutos en imprimirse. El rocktopus tomó 2 horas y 11 minutos.

Como puede ver, las dimensiones y el grosor afectan en gran medida el tiempo de impresión, pero también, la cantidad de detalles en la foto también lo afectará como hemos visto con la foto de koala.

Paso 6: Conclusión

Como puede ver, elegir la imagen correcta para usar es importante ya que puede afectar en gran medida el tiempo de corte, el tiempo de impresión y el resultado general. Si es paciente y tiene una impresora bien calibrada y una gran cama de impresión, puede usar casi cualquier imagen que desee. La imagen de Koala con todos esos picos debido a su pelaje hace que cortar e imprimir sea una pesadilla, todavía es reconocible pero no se ve tan bien (el hecho de que mi impresión falló algunas capas antes de terminar podría contribuir a la mala calidad de imagen, especialmente en el lado izquierdo y en la nariz), el faro no tiene un contraste lo suficientemente bueno como para que sea muy evidente en un tamaño tan pequeño, pero estoy seguro de que con un ancho de 150 mm o más, se vería muy bonito. Y finalmente, la foto del bebé salió absolutamente perfecta.

Hay algunos pequeños problemas con la imagen del bebé que solo tiene un grosor de 2 mm, sobre todo la base de 1 capa de grosor hace que las líneas de relleno sean visibles a través de la luz, pero solo cuando uso una linterna, así como algunas protuberancias que pueden ser causadas por la extrusión de plástico que se desborda a los lados de la boquilla. También puede ser que sea consecuencia de la mala calidad de la imagen original (foto de tamaño pasaporte de más de 30 años que escaneé hace mucho tiempo).

Como imprimí esa foto usando dos configuraciones diferentes, puede comparar cómo los parámetros afectarán su impresión. Puede ver la foto en un fondo blanco (la pantalla de mi PC) con la imagen original al lado. La primera imagen de arriba es de la impresión de 4.55 mm, mientras que la segunda es de la impresión de 2.25 mm. Finalmente, la tercera imagen muestra los dos litofanos uno al lado del otro. La impresión de 4 mm se ve mucho mejor con una imagen más oscura y los detalles son mucho más visibles. Cada pequeño matiz de gris está muy bien definido y aparente.

También estoy mostrando aquí la diferencia entre dos impresiones de un rocktopus, ambas tienen un tamaño similar, la misma base de 0, 55 mm y una altura de 4 mm, pero puedes ver que la calidad es muy diferente (ignora el texto que intenté agregar en el centro de la imagen). La diferencia es que hay una línea muy delgada de sombra debajo de uno de los tentáculos del rocktopus, que causó una gran diferencia de contraste con el verde de la imagen que hizo que la mayoría del rocktopus se imprimiera en unas pocas capas y en todas las demás capas. se utilizaron para imprimir una línea delgada muy alta para la sombra debido al contraste. Una vez que lo eliminé (y limpié un poco la imagen para eliminar los artefactos que se veían mal en la primera impresión, especialmente alrededor del tentáculo inferior), la diferencia fue enorme. En resumen, no dude en hacer un preprocesamiento de sus imágenes para que sean más adecuadas para la impresión.

Creo que un buen próximo paso sería intentar imprimir con diferentes materiales. Siempre imprimí con ABS, pero intentaré usar HIPS para ver cómo se ve la impresión. HIPS tiene una mejor precisión dimensional, por lo que el litofano podría tener un mejor acabado superficial y una mejor calidad fotográfica. Actualizaré este instructable con más imágenes una vez que mis impresiones HIPS de 4 mm de espesor estén listas.

No quiero imprimir con PLA porque probablemente se colocarán en una ventana, y una exposición prolongada a la luz solar directa podría derretir el PLA.

Algo que debería intentar a continuación sería imprimir cuatro fotos de esta manera, en impresiones relativamente pequeñas con un borde de 2 o 3 mm, luego pegarlas juntas como un cubo abierto y poner una vela en el centro, de esta manera obtendrá un buen tipo de ' marco de imagen 'que aparecería mágicamente cuando se enciende la vela, ¡y es un regalo de Navidad perfectamente único! ¡Sin embargo, asegúrese de que la vela tenga suficiente espacio a su alrededor para que no comience a derretir el plástico!

Si quieres ver más fotos de Lithophane que son increíbles, mira el artículo de Peter Blacker y las fotos en Instructable de amandaghassaei.

Espero que les haya gustado este instructivo y lo hayan encontrado útil, y voten por mí en los concursos de Diseño 3D y FormLabs. ¡Tener un concurso que ofrezca una impresora estereolitográfica, o uno que ofrezca tanto una impresora 3D como una cámara, suena como la combinación perfecta para un instruible sobre la impresión de fotografías en 3D! :)

¡Gracias!

Me gustaría agradecer a Joao Paulo M. Claro por su gran aplicación, Peter Blacker por su útil artículo sobre litofanos, así como a Steve Caplin por su artículo sobre el litopano personalizable de thingiverse.

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