El ABC de la impresión 3D: hoy repasamos la ley fundamental del modelismo. "Las escalas se crean o se destruyen, pero no se transforman".

Actualmente estoy inmerso en el proyecto de los cañones británicos de la segunda guerra mundial que presentaba en el artículo que publiqué ayer, y tratándose de modelos en escala 1:240, que es una escala mucho más reducida que mis escalas habituales de trabajo en este tipo de material para modelismo o wargames (1:48 o 1:56), creo que pueden ser la excusa perfecta para tratar uno de los aspectos más difíciles de comprender para el no iniciado (e incluso el iniciado) en este mundo de la impresión 3D: las escalas.

A modo de anécdota, y hablando de iniciados que no comprenden el concepto de escala, si algún avezado lector decide curiosear entre las publicaciones que periódicamente generan los portales relacionados con la impresión 3D y que versan sobre el siempre peliagudo tema de los costes de impresión y como reducirlos, quizás se de cuenta de que uno de los consejos más habituales para "reducir el precio de los productos imprimidos" es el siguiente:

"Reduzca el tamaño del modelo".

Bien, este tipo de recomendaciones rozan el absurdo y requieren el oportuno simil:

"Es como si yo le digo al de la ventanilla de Renfe que el billete de Valladolid a Madrid ha pasado en 10 años de costar 10€ a 19€ y no puedo permitírmelo, y el de la ventanilla me dice, pues olvídate de ir hasta Madrid, que por 10€ puedes llegar hasta Olmedo que también es muy bonito".

Efectivamente, Olmedo es muy chulo, el Parque del Mudejar es una gozada para los que nos apasiona la escenografía y además tienen un tren escala G, si no recuerdo mal, que circula por el parque y es un pequeño placer para los aficionados al modelismo ferroviario.

Pero yo lo que necesito es llegar a Madrid y al final, aunque me duela, tengo que sacar el billete en un autobús de la mafia petrolera/cementera que controla este país y se dedica con toda su alma a destruir mi amado ferrocarril, para poder hacer el recorrido con mi escaso presupuesto.

Del mismo modo que si alguien busca un vehículo para wargames de 28mm elegirá el del plástico de 15€ en el 99% de los casos, deshechando el modelo imprimido en 3D de 30€, aunque éste último tenga más detalle, esté mucho mejor reproducido y ajustado al prototipo y además haya sido modelado con todo el cariño y la ilusión que le pongo a mis modelos para que la gente disfrute de ellos.

Porque sí, señores de Shapeways, Sculpteo, i.materialise y demás plataformas de impresión 3D: cuando alguien necesita un tanque a escala 1:56 necesita un tanque a escala 1:56 y no le sirve uno de escala 1:72, aunque sea más barato. Y nadie va a pagar 30€ por un tanque imprimido en 3D cuando puede comprar uno en plástico a mitad de precio.

¿Es evidente, no?

Pues en el mundo de la impresión 3D, a los "expertos" incapaces de reconocer que los desorbitados precios proporcionales al volumen del objeto son un factor extremadamente limitante a la hora de vender los productos imprimidos en 3D, hay que recordarles algo tan fundamentalmente sencillo día sí y día también.

Y una vez finalizada mi cuñita irónica sarcástica del día, volvemos al asunto que nos ocupa, el problema de las escalas.

Pero antes de entrar en los problemas que suponen el cambio entre escalas, empecemos por aquellos compromisos que son constantes independientemente de la escala en que trabajemos. Esto es, el tamaño mínimo de detalle y el grosor mínimo de pared.

El tamaño mínimo de detalle es un concepto obvio que viene determinado por el tipo de impresora 3d, material, resolución máxima o parámetros de calidad impresión que seleccionemos en cada caso. O que nos ofrezca la plataforma de impresión 3d que vayamos a usar, así como por la geomtría del objeto y la orientación de sus superficies.

En el caso de Shapeways y sus materiales de resina SLA "extreme & ultra frosted material", podemos llegar a detalles  de 0,1mm, y en el caso del nylon "white strong flexible material", a detalles de 0,3mm, aunque muy poco definidos con ese tamaño.

El grosor mínimo de pared está relacionado con el mínimo espesor de las superfices de los objetos que nos permite imprimir con la consistencia necesaria para que el objeto mantenga su geometría indemne tras la impresión y tenga la resistencia necesaria para ser manipulado sin que se "destruya" debido a una excesiva fragilidad.

Este parámetro no es constante como el tamaño mínimo de los detalles, sino que puede variar en función de la geometría del objeto. 

En el caso de usar "extreme o ultra frosted material", podemos llegar a 0,3mm de espesor mínimo pero este valor que es adecuado para un objeto de 1cm. de lado, puede ser insuficiente para un objeto de 10cm. de lado.

De hecho, suelen existir dos valores: uno para las superficies grandes tipo "pared" con función estructural, y otro para los detalles tipo "alambre", como por ejemplo el mango de una herramienta, cuyo diámetro mínimo generalmente es superior al grosor mínimo. Entre 0,6mm y 0,7mm para este tipo de detalles.

En el caso de "white strong flexible material", el compromiso es de 0,7mm de espesor mínimo de pared y 0,8/1mm de diámetro para las piezas tipo "alambre".

En el caso de una impresora de filamento como mi Wanhao, teniendo en cuenta que la boquilla es de 0,4mm, en el mejor de los casos el tamaño mínimo teórico de un detalle podría ser de 0,4mm y el grosor mínimo recomendado de 0,8mm, pero un detalle de 0,4mm será poco más que un gurruño de plástico irreconocible y un objeto de 0,8mm de grosor puede resultar demasiado fino y flexible. 1,2mm es de momento el grosor con mejor rendimiento.

De esta forma, a la hora de comenzar a trabajar en un modelo, habrá que determinar qué material vamos a emplear y que compromisos vamos a adquirir, pues nos enfrentaremos a la disyuntiva entre limitar al mínimo posible la cantidad de material usado (impresión más económica) o ampliar al máximo el número de materiales imprimibles estableciendo un grosor mayor y detalles más grandes (impresión más cara).

Una vez establecidos estos compromisos, hemos de tener en cuenta que estos tamaños mínimos serán los mismos independientemente de la escala en la que trabajemos.

Y ahora vamos con el quid de la cuestión, "el problema de las escalas", cuestión que más allá de disertaciones teóricas acerca de mis propias divagaciones, pretende convertirse en la respuesta habitual y detallada que pienso ofrecer a todos aquellos que se dirigen a mi preguntando si tal modelo a escala 1:48 se lo puedo vender en escala 1:56, 1:72, 1:100, 1:50 como el que te vende 5 kilos de conguitos o cuarto y mitad con solo cambiar el formato del envase.

Sí, me paso el día pensando en conguitos. Necesito chocolate, azúcar y grasa de cacahuete para mantener el ritmo.

Bien, para dar un respiro entre tanta verborrea, iluminemos el texto con un ejemplo real, que como refería al comienzo he tomado de uno de mis proyectos en curso: el cañón anti-tanque británico QF de 6 libras.

En la imagen podemos apreciar el cañón terminado en una comparativa entre las dos escalas que voy a desarrollar para el proyecto: 1:48 a la izquierda y 1:240 a la derecha.

 Comparativa de tamaños entre escalas 1:48 y 1:240

¿Por qué solamente dos escalas y no todo el rango infinito que el mercado de los aficionados a wargames o modelistas demanda?

Porque como veremos ahora, no existe el mágico botón de "cambiar de escala" y cada versión correspondiente a cada escala requiere de unas características propias y su correspondiente inversión en horas de trabajo. Puesto que el tiempo de mi vida es finito, hay que acotar las opciones a estas dos.

La escala 1:240 supone el punto de partida real de este proyecto puesto que es un encargo para modelar unos másters que se usarán para generar los moldes destinados a producir modelos en metal para wargames de 6mm.

La escala 1:48 es mi escala habitual de trabajo y está destinada tanto a servir de punto de referencia para todas las demás como a convertirse en un modelo con alto nivel de detalle y precisión una vez imprimido en resina en materiales como los "extreme o ultra frosted material" que ofrece Shapeways.

En realidad, todos los proyectos comienzan trabajando el prototipo a modelar en escala 1:1. A partir de unos planos a escala si los hay (en el caso del QF 6 no es así) y trabajando las proporciones a partir de fotografías, preparo las líneas básicas del modelo en dos dimensiones (alzado, planta y perfil).

Una vez completados los planos de trabajo empiezo a trabajar en 3D con la versión 1:48. Al ser un tamaño relativamente grande me permite añadir al modelo todo lujo de detalles. Me encantaría trabajar a 1:35 pero debido al coste de impresión los modelos imprimidos a esa escala se convierten en algo fuera de toda lógica comercial, por lo que la escala más grande que puede ser asequible es la 1:48.

Para esta escala, considero que lo que quiero conseguir es un modelo bien detallado y lo más cercano posible a las dimensiones originales, por lo que decido descartar el material WSF y ceñirme al "frosted material". Esto me permite diseñar el escudo del cañón con un grosor de 0,3mm y lograr una buena definición en los detalles más pequeños aunque pierdo la posibilidad de ofrecer el modelo en un material más barato.

Si quisiera ofrecer el modelo también en WSF, el escudo del cañón debería tener 0,7mm de grosor, pero teniendo en cuenta que en el mercado hay productos mucho más baratos con características similares no tiene mucho sentido. 

Supongo que para la tripulación del cañón a escala 1:1, disponer de una protección de 3,5cm (que se corresponderían con los 0,7mm a escala 1:48) les permitiría enfrentarse a un Panzer con más tranquilidad, pero mi única opción comercial es apostar por modelos mucho más precisos en sus dimensiones que los habituales casteados en metal o incluso plástico.

A partir de este punto, la mayor parte del modelo resultante solamente podrá ser imprimido correctamente en "frosted material" y a escala 1:48. Si hiciéramos la prueba de imprimir en WSF, la mayor parte de los detalles que no alcanzan el tamaño mínimo simplemente se ignorarían durante el proceso, pero el grosor de pared es un compromiso vinculante. Con menos de 0,7mm los objetos prácticamente se deshacen al extraerlos de la impresora.

Una vez finalizado el modelo en escala 1:48, con las proporciones adecuadas y los detalles adaptados al tamaño final, comenzamos el proceso de crear la versión para wargames de 6mm. 

Si pulsara el mágico botón de "escalar mágicamente" a 1:240, que en realidad existe y es un simple botón de "escalar", nos encontraríamos con un modelo prácticamente 5 veces más pequeño en todas sus dimensiones. Esto quiere decir que buena parte de los detalles que componen el modelo se convertirían en partículas invisibles a simple vista y lo que es más trágico, el escudo que medía 0,3mm de grosor pasará a medir 0,06mm, por lo que el objeto resultante no es siquiera imprimible.

Debido a esta cuestión tan sencilla que a muchos les cuesta entender sin echarle un poco de imaginación, el botón de "escalar" es solo el primer paso para convertir un modelo de una escala en otro de una escala diferente.

A partir de aquí comienzan dos tareas que requieren una cantidad de tiempo considerable, aunque siempre directamente proporcional a la complejidad del modelo: asegurar el grosor de mínimo de las "paredes" estructurales y trabajar con los detalles para eliminar aquellos que son demasiado pequeños o sobredimensionarlos en la medida de lo posible para que alcancen el tamaño mínimo.

Hay ocasiones, como en el caso del cañón, que al reducir el modelo y aumentar el grosor del escudo hacia el interior, el espacio resultante es proporcionalmente menor que en el tamaño superior, por lo que no basta con verificar el tamaño de los detalles, sino que hay que modificarlos y "hacer espacio" para puedan organizarse en el volumen disponible.

Estas transformaciones de tamaño son más sencillas cuanto más próximas están las escalas, por lo que transformar un Panzer de escala 1:48 a 1:56 es más fácil que transformar el mismo Panzer de escala 1:48 a 1:240, evidentemente, pero todo cambio de escala requiere revisar completamente el modelo para garantizar que es imprimible y realizar todos los ajustes necesarios para que el aspecto final sea aceptable.

De nada sirve mantener un detalle que una vez reducido es procesado por la impresora 3d pero que una vez imprimido no es distinguible sobre el modelo, por lo que cada versión en cada escala y en cada material requiere un trabajo que a día de hoy, no puede ser automatizado.

Y esto es algo que deben tener en cuenta aquellos que estén pensando en usar un scanner 3D para escanear objetos a tamaño real y posteriormente reducirlos. 

A modo de ejemplo, imagina que si escaneas una fachada de ladrillo, los detalles que hacen a una fachada de ladrillo ser considerada como una fachada de ladrillo, como por ejemplo la separación entre los mismos ladrillos, que en la vida real es de 1cm. aproximadamente, pasará a ser de 0,2 mm si escalas la malla que te proporcionar el escáner a 1:50. Y aunque tu impresora fuera capaz de imprimir las llendas de ese tamaño, necesitarías tomas una lupa para observarlas, y a vista de pájaro en tu mesa de juego los edificios aparentarían tener las fachadas lisas causando un efecto que es demasiado pobre, a pesar de la precisión del objeto en cuestión.

Ya para terminar, simplemente añadir que en el caso de la versión de 6mm, cuyo fin es el de servir de máster para crear un molde, los compromisos a la hora de trabajar han de ser los del objeto casteado con dicho molde, por lo que las dimensiones que nos ofrece Shapeways no sirven, y en este caso, en lugar de trabajar con un espesor de 0,3mm mínimo, tengo que hacerlo con un espesor de 0,5/0,75mm dependiento de la forma de la pieza.

Nos encontramos entonces con un escudo cuyo grosor de 0,75mm a escala 1:240 suponen 18cm a escala 1:1. De esta forma, la tripulación del cañón estaría mucho más contenta pues podría soportar el embate incluso de un Tiger enfurecido, pero las proporciones entre el mundo real y los objetos a escala demuestran tener muy poco que ver.

Y si has llegado hasta aquí, por favor, evítame la rutina de tener que contar por enésima vez por qué ese Sherman tan chulo en escala 1:48 no te lo puedo hacer en un par de minutos en escala 1:56.