1. Diseño 3D con Tinkercad

La herramienta de Diseño 3D de Tinkercad es una plataforma en línea que permite crear modelos tridimensionales de manera sencilla e intuitiva. Su interfaz amigable la convierte en una opción ideal para principiantes, estudiantes, docentes y aficionados al modelado 3D. Sus principales características y ventajas son:

• Es una aplicación gratuita y en línea, por lo que no se requiere instalación y se accede desde cualquier dispositivo con el navegador web.

• Tiene una interfaz muy intuitiva, adecuada para principiantes y fácil de aprender. 

• Permite crear objetos tridimensionales a partir de formas básicas como cubos, cilindros, esferas y conos.

• Se pueden modificar dimensiones, rotar, agrupar y alinear los elementos para formar modelos más complejos.

• Su interfaz visual facilita la comprensión de los ejes X, Y y Z, fundamentales en el diseño 3D.

• Los modelos diseñados pueden exportarse en formatos compatibles con impresoras 3D (STL, OBJ o 3MF).

• Incluye la posibilidad de crear y gestionar clases virtuales, asignando tareas y supervisando el progreso de los estudiantes en tiempo real. 

• Se puede utilizar en el ámbito educativo para trabajar conceptos de geometría, matemáticas, diseño y fabricación digital.

• Permite la posibilidad de trabajo colaborativo, compartiendo un enlace con otros colaboradores para que trabajen en el mismo proyecto.

1.1. Acceso a la aplicación

El acceso a la aplicación se realizar desde la página Tinkercad.com.

Pulsando en la opción Iniciar sesión o Registrarse. Si se ha elegido “iniciar sesión” se debe elegir el tipo de cuenta que se va a utilizar: alumnado, educadores, clase o cuentas personales.

Una vez se ha accedido al espacio personal en Tinkercad podemos elegir entre múltiples opciones orientadas a la docencia, con las que poder compartir contenido con el alumnado o plantear aprendizajes o desafíos.

En esta ocasión, vamos a realizar un uso personal del simulador, por lo que elegimos “Diseños”. Dentro de diseños tendremos la posibilidad de hacer diseños en 3D, hacer diseños de circuitos o hacer diseños de programación por bloques. Si seleccionamos la opción “3D” veremos los diferentes objetos 3D que hayamos creado.

1.2. Crear diseño

Para crear un nuevo diseño 3D hay pulsar el botón crear y posteriormente elegimos diseño 3D.

De esta forma crearemos un nuevo plano de trabajo para el diseño de un objeto 3D.

1.3. Plano de trabajo y objetos básicos

Una vez creado un nuevo diseño en la aplicación Tinkercad, encontramos las siguientes zonas y opciones:

El manejo de la vista 3D en Tinkercad es bastante intuitivo y permite a los usuarios cambiar la perspectiva de observación del objeto 3D. Las principales opciones de visualización son las siguientes: 

1.4. Transformaciones

En Tinkercad, los objetos 3D pueden ser transformados de diversas maneras para crear modelos personalizados. Estas transformaciones permiten modificar la forma, tamaño, orientación y disposición de los elementos en el espacio de trabajo, facilitando la creación de diseños complejos.

Algunas de las principales transformaciones incluyen el escalado, para cambiar el tamaño de un objeto; la rotación, que ajusta su orientación en los ejes X, Y y Z; y el desplazamiento, que permite moverlo dentro del entorno de diseño. Además, es posible alinear objetos, combinarlos mediante la herramienta de agrupación y crear formas personalizadas utilizando la función de hueco para realizar recortes o perforaciones.

1.5. Importar y exportar diseños

Una de las principales opciones de la aplicación de Tinkercad es la referente a la importación y exportación de objetos 3D. Gracias a estas opciones se pueden exportar los modelos en los formatos estándar STL y OBG  utilizados en aplicaciones de laminado como Cura. Estos archivos exportados pueden usarse en software de modelado avanzado como Fusion 360 o  Blender, permitiendo mayor refinamiento del diseño. Incluso puede ser exportado en formato SVG (imagen vectorial) para la utilización en una cortadora láser.

También se pueden importar objetos de otros diseños o desde bibliotecas externas (por ejemplo Thingiverse), permitiendo modificar estos modelos existentes para adaptarlos a sus necesidades, añadiendo detalles, ajustando dimensiones o fusionando con otros diseños. También se permite la incorporación de imágenes vectoriales SVG que se transforman en modelos tridimensionales añadiendo profundidad.

Importar objetos prediseñados

 Para añadir objetos 3D previamente diseñados al diseño 3D actual que estamos realizando, se pulsa la opción “Importar” situada en la esquina superior derecha.

A continuación se muestra la pantalla para incluir (seleccionar o arrastrar) el archivo con el objeto 3D. Es necesario tener en cuenta que Tinkercad sólo admite archivos en formato STL, OBJ y SVG con tamaño igual o menor a 25 MB

Una vez seleccionado el archivo a importar se puede configurar la escala con la que se importará el objeto en el diseño. El tamaño  del objeto en cada una de las tres dimensiones se muestra en milímetros o pulgadas como unidad de medida.

Exportar objetos para impresión

 La función principal de nuestro trabajo con Tinkercad será diseñar objetos en 3D que, posteriormente, podremos imprimir con la impresora 3D. Para ello, será necesario pulsar la opción Exportar y convertir el diseño a un formato estándar (OBJ o STL), que después será utilizado por la aplicación de laminado.

Además de la exportación para impresión 3D, también es posible enviar el diseño directamente a la aplicación Fusion 360. Asimismo, los proyectos pueden exportarse para su renderizado en 3D con Blender (formatos OBJ o GLB) o en formato de imagen vectorial SVG, adecuado para su uso en una cortadora láser."

Compartir diseño

Por último, Tinkercad, ofrece una opción para compartir el diseño con otras personas o publicar en un repositorio de modelos 3D. Para ello se debe pulsar la opción “Enviar a”.

A continuación podremos elegir un repositorio de objetos 3D donde publicar nuestro modelo.

También podremos compartir su diseño para trabajar en él de forma colaborativa. Para ello será necesario invitar a otros usuarios a participar en el diseño, creando un enlace que permitirá acceder al diseño con permisos de edición.

1.6. Otras funcionalidades

Tinkercad ofrece varias herramientas para el diseño y la simulación en 3D. Entre ellas destacan Sim Lab, Diseño de Bloques y Diseño de Ladrillos, cada una con funciones específicas que facilitan la creación y experimentación con modelos digitales.

Sim Lab – Simulación Física

Sim Lab es una herramienta dentro de Tinkercad que permite simular el comportamiento físico de los objetos en un entorno realista. 

Sus características principales son:

• Simulación de Gravedad: los objetos pueden caer y moverse de acuerdo con las leyes físicas.

• Colisiones y Contactos: los elementos reaccionan al impacto con otros objetos.

• Propiedades Físicas Ajustables: se pueden modificar la masa, fricción y elasticidad de los objetos.

• Juntas y Conexiones: permite crear estructuras móviles como engranajes o palancas.

• Análisis en Tiempo Real: los cambios se pueden observar inmediatamente durante la simulación.

Diseño de Bloques – Modelado con Vóxeles

El Diseño de Bloques es una opción que permite construir modelos 3D a partir de formas cúbicas, similar a la estética de Minecraft. 

Las características principales:

• Creación con bloques cúbicos: los objetos se construyen sumando y restando bloques.

• Modo educativo: ideal para aprender los fundamentos del modelado 3D.

• Conversión de modelos: se pueden transformar diseños convencionales en estructuras de bloques.

• Compatibilidad con impresión 3D: los modelos pueden exportarse para ser impresos.

Diseño de Ladrillos – Construcción tipo LEGO

El Diseño de Ladrillos convierte modelos 3D en estructuras hechas con piezas tipo LEGO, permitiendo crear modelos físicos con bloques reales. 

Sus características principales:

• Conversión automática: transforma modelos 3D en diseños construibles con ladrillos.

• Ajuste de tamaño y densidad: se puede modificar la cantidad y el tamaño de los bloques.

• Visualización en capas: muestra cómo ensamblar la estructura paso a paso.

• Compatibilidad con piezas LEGO reales: los diseños pueden usarse para construir modelos físicos.

2. Configuración de la impresión con Cura

Ultimaker Cura es un software de laminado (slicing) que convierte los modelos 3D en instrucciones específicas para la impresora 3D. Su función principal consiste en procesar archivos en formatos como STL, OBJ o 3MF y transformarlos en un archivo de código G (G-code), que la impresora interpreta para fabricar el objeto capa por capa.

2.1. Descarga e instalación del programa

La aplicación Cura Ultimaker está disponible de forma gratuita desde su página oficial https://ultimaker.com/es/software/ultimaker-cura/ en la que se muestran versiones para sistemas Windows, Mac y Linux.

Una vez descargado el instalador, se debe seguir el proceso de instalación correspondiente al sistema operativo.

Tras completar la instalación, la primera ejecución de Cura incluye una configuración inicial en la que se selecciona la impresora 3D y se ajustan algunos parámetros básicos.

La instalación para equipos con sistema operativo EducaAndOS se realiza a través del instalador de aplicaciones de EducaAndOS.

2.2. Configuración de la impresora

Al abrir la aplicación por primera vez, aparecerá una pantalla indicando la necesidad de configurar una impresora 3D con la que generar los archivos de impresión. Se puede elegir entre una impresora Ultimaker, o en este caso una impresora no Ultimaker. Esta segunda opción es la que habría que marcar.

A continuación se debe seleccionar la marca y modelo de impresora a instalar. En este caso, buscaremos la impresora Creality Sermoon V1.

En la siguiente pantalla se muestran los parámetros de configuración de la impresora. Estos valores deben corresponderse con los indicados en las especificaciones técnicas de la impresora y del extrusor. Es recomendable comprobar que coinciden las dimensiones de los ejes.

Una vez finalizada la configuración de la impresora, se muestra la pantalla principal de la aplicación, mostrando un cubo tridimensional que representa el área de impresión.

2.3. Carga del modelo 3D

Con la configuración de la impresora 3D a utilizar en la aplicación de laminado, es el momento de cargar el objeto 3D exportado de Tinkercad en la aplicación. Para ello se pulsa la opción Archivo > Abrir, y se selecciona el archivo OBJ o STL.

Al cargar el objeto 3D en la aplicación se mostrará dentro de la zona de impresión.

Una vez cargado el objeto se puede modificar su posición, tamaño, rotación, etc. Para ello selecciona el objeto y se activarán las opciones del menú lateral izquierdo.

2.4. Generar el laminado

Una vez cargado y ajustado el objeto 3D, se puede generar el laminado que supondrá la descomposición del objeto sólido en las láminas de impresión que ejecutará la impresora. Para ello se debe pulsar el botón “Slice”.

Una vez finalizado el proceso de laminado se mostrará una estimación del tiempo que tardará la impresora en imprimir el objeto, así como la cantidad de filamento a utilizar.

Al crear la capas de laminado también podremos ver una barra vertical en el lado izquierdo que representa la impresión vertical de cada capa, así como una barra horizontal en la parte inferior que representa la impresión en una capa concreta. De esta forma podremos ver cuál será el proceso de impresión que realizará la impresora.

2.5. Configuración de las opciones de laminado

Al realizar el laminado se pueden observar algunas características de la impresión de los objetos sólidos. Estas opciones afectarán al resultado del objeto impreso así como al tiempo de impresión y cantidad de filamento consumido.

• Configuración de calidad.

  • Altura de capa: Define la resolución de la impresión; capas más delgadas aumentan la calidad pero también el tiempo de impresión.

• Configuración de relleno

  • Densidad de relleno: Determina cuánto material se usa en el interior del objeto (desde 0% para impresiones huecas hasta 100% para objetos sólidos).

  • Patrón de relleno: Varía entre líneas, rejilla, triángulos, panal, etc., afectando la resistencia y el tiempo de impresión.

• Grosor de la pared: Define el espesor de las paredes exteriores del modelo.

• Configuración de soportes. Indica si se necesitan estructuras de soporte para voladizos.

  • Tipos de soporte: Define la estructura de los soportes, como líneas, rejilla o árbol.

• Ubicación del soporte. Se puede seleccionar sólo aquellos soportes que toquen con la base de la plataforma de impresión o se generan soportes en todos los huecos que tenga la figura, incluso aquellos que sean de tipo interno. Esta última opción genera más robustez a la imagen aunque incluye estructuras de soporte que pueden afectar a la resolución el objeto.

• Tipo de adherencia: Puede ser brim (falda alrededor del modelo), raft (base de soporte) o none (sin adherencia adicional).

2.6. Generación del objeto imprimible

Por último, una vez cargado y laminado el objeto 3D, y se han configurado los parámetros y características de impresión, se puede generar el objeto en un formato apto para enviar a la impresora.

La principal forma de enviar los archivos a la impresora es exportar en formato GCODE y almacenar el fichero en una tarjeta SD que se pueda cargar manualmente en la impresora.

En aquellos modelos de impresora 3D que permiten la conexión a través del puerto USB, la página “Monitor” permite configurar la impresora directamente y conocer el estado de la impresión. En el caso de la impresora Creality Sermoon V1 no permite esta opción.

3. Recomendaciones

Recomendaciones didácticas

• Usar Tinkercad para trabajar geometría, diseño de prototipos y creatividad.

• Hacer proyectos pequeños (llaveros, piezas de ensamblaje, figuras geométricas) antes de pasar a diseños complejos.

• Promover el trabajo por retos: diseñar una pieza que cumpla una función concreta.

Consejos de impresión

• Empezar siempre con objetos pequeños para no perder tiempo ni filamento.

• Revisar nivelación de la base de la impresora antes de imprimir.

• Guardar siempre los diseños exportados en STL antes de abrir en Cura.

3.1. Lista de cotejo de proceso de impresión

1. Antes de la impresión (Preparación):

• Modelo y archivo:

[  ] ¿Has revisado que tu modelo 3D no tenga errores? Puedes usar un reparador de mallas como el de PrusaSlicer o Cura.

[  ] ¿El modelo está en el formato correcto (generalmente .STL o .OBJ)?

• Laminado (Slicer):

[  ] ¿Has configurado el perfil de filamento correcto (PLA, ABS, PETG)?

[  ] ¿Has seleccionado el tamaño de capa adecuado (p. ej., 0.2 mm para impresiones normales)?

[  ] ¿La densidad de relleno es la que necesitas (p. ej., 20% para la mayoría de piezas)?

[  ] ¿Necesitas soportes? Si es así, ¿los has activado y configurado correctamente?

[  ] ¿Necesitas una balsa (raft) o una falda (skirt) para mejorar la adhesión a la cama?

[  ] ¿El código G se ha generado sin errores?

2. Antes de iniciar la impresión (En la impresora):

• Estado de la impresora:

[  ] ¿Está la cama de impresión limpia y sin residuos de impresiones anteriores?

[  ] ¿Has aplicado un adhesivo si es necesario (pegamento en barra, laca)?

[  ] ¿La cama de impresión está nivelada correctamente? La nivelación es crítica para la primera capa.

[  ] ¿El filamento está bien cargado y fluye sin obstrucciones por la boquilla?

[  ] ¿El rollo de filamento se desenrolla sin problemas y no está enredado?

• Ajustes de temperatura:

[  ] ¿Has verificado que la temperatura de la boquilla sea la recomendada para tu filamento (p. ej., 200°C para PLA)?

[  ] ¿La temperatura de la cama es la correcta (p. ej., 60°C para PLA)?

• Posición inicial:

[  ] ¿La boquilla (nozzle) está a la distancia correcta de la cama (no muy alta ni muy baja)?

3. Durante la impresión (Monitoreo):

[  ] Primera capa: ¿La primera capa se adhiere uniformemente a la cama? Este es el paso más importante.

[  ] Ruidos extraños: ¿Oyes ruidos o chasquidos que puedan indicar una obstrucción en el extrusor?

[  ] Monitoreo general: ¿Estás atento a la impresión durante los primeros 10-15 minutos para asegurarte de que todo va bien?

4. Después de la impresión

[  ] Retirar la pieza: ¿Has esperado a que la cama se enfríe antes de intentar retirar la pieza? Esto facilita el proceso y evita dañar la pieza o la cama.

[  ] Limpieza: ¿Has limpiado la cama de impresión y los residuos de la pieza (soportes, faldas, etc.)?