Cuando le hablo a alguien poco entendido sobre la impresión 3D puede que me diga algo similar a "¿cómo se hace para imprimir esta imagen?" o tal vez un amigo o familiar me diga "¿me puede imprimir esto?" y me envían una imagen, en ese punto tengo que explicarles las diferencias entre una impresora convencional y una tridimensional (y que estas últimas requieren de diseños 3D, no imágenes). Sin embargo, y para mi sorpresa, resulta que sí se pueden imprimir imágenes o fotografías en 3D (aunque tal vez no en la forma que ellos esperaban) utilizando una técnica llamada litofanía.

Una litofanía (lithophane en inglés) es el moldeado o grabado de una ilustración sobre una lámina delgada traslúcida, en donde las zonas más oscuras de la ilustración se traducen en zonas más gruesas y las más claras en zonas más delgadas en la lámina, esto para generar un efecto de sombras al ver a través de la lámina.

En este instructable aprenderemos el procedimiento básico para generar una litofanía e imprimirla, para esto se requeriremos como mínimo:

Acceso a una impresora 3D (FFF - FDM) y conocimiento básico del uso de la misma (para introducirse en el tema pueden consultar el siguiente instructable por
tomasdecamino: https://www.instructables.com/id/Como-Imprimir-En-... )
Una computadora (Sistema operativo Windows, Linux o macOS)

Tener disponible un microcontrolador (ejemplo Arduino) y luces LED RGB (pueden ser análogas o "inteligentes" como NeoPixels o DotStar) permiten realizar proyectos con color personalizado o efectos, pero no es indispensable.

Sin más preámbulo hagamos una litofanía.

Step 1: Seleccionar Imagen Y Hacer Ajustes

Este paso es muy sencillo, solo debes elegir cuál foto o imagen quieres imprimir, puede ser cualquier imagen común (.jpg, .png, .bmp, etc..) el contenido de la misma no es importante pero es buena idea que la misma tenga un cierto nivel de contraste.

Para darte una idea de como va a verse tu litofanía puedes aplicar un filtro blanco & negro (en realidad escala de grises) usando tu editor de fotos favorito y hacer ajustes de contraste (entre otros que considere conveniente) pero esto no es realmente necesario en la mayoría de los casos para obtener un buen resultado.

En este caso vamos a imprimir como ejemplo una foto del Arduino Day 2017 en Costa Rica.

Step 2: Transformación De La Imagen En Un Modelo 3D Parte I: Subir Imagen

Para realizar la transformación existen varias aplicaciones que podemos utilizar, en este caso usaremos "Image to lithophane" de 3D Rocks! la cual es en línea y de código abierto bajo licencia MIT (repositorio del código fuente para curiosos: https://github.com/MarkDurbin104/3dp.rocks ).

Ingresa a http://3dp.rocks/lithophane/ no se requiere de ningún tipo de registro.
Selecciona la pestaña de Images.
Busca la imagen a transformar y cargarla al sistema.
Automáticamente al cargarse la imagen se pasa a la pestaña Model y se genera el modelo con las opciones por defecto de la página, pero usualmente vamos a querer modificar algunas opciones a nuestra conveniencia.

Step 3: Modelo 3D, Parte II: Ajustes De Imagen

Una vez cargada la imagen se deben cambiar algunos ajustes para asegurarnos tener un modelo adecuado, en primer lugar iremos a la pestaña "Settings" (ajustes) y seleccionaremos "Image Settings" (ajustes de imagen).

En este panel lo único que hay que cambiar SIEMPRE es pasar de "Negative Image" a "Positive Image" (a menos que se tenga una imagen negativa similar a los rollos negativos de una cámara análoga o por alguna razón se desee un efecto de negativo).

Las otras opciones son:

"Mirror Image" para aplicar efecto espejo.
"Flip Image" para voltear la imagen.
"Repeat X" y "Repeat Y" es para hacer copias al horizontal (eje X) o vertical (eje Y).
"Mirror repeat" y "Flip repeat" es para aplicar los efectos de espejo y voltear al hacer copias.

Step 4: Modelo 3D, Parte III: Ajustes De Modelo

Para tener nuestro modelo listo vamos una vez más a la pestaña "Settings" y entramos en "Model Settings" (ajustes del modelo) en esta sección ajustamos detalles sobre el modelo.

La primera opción es el tamaño máximo (Maximum Size) en milímetros, esto depende de nuestra imagen, en donde el lado más largo va a tener la dimensión especificada (100 milímetros por defecto), por lo que si nuestra imagen es alta (imagen con mayor altura que largo) el lado alto va a ser del tamaño máximo especificado y el otro va a tomar un tamaño proporcional para que el aspecto de la imagen no cambie.

La opción "Thickness" indica qué tan gruesa puede llegar a ser la litofanía (en zonas más oscuras) entre más gruesa sea la litofanía más detalles pueden llegar a apreciarse pero se necesita una luz más intensa, un ajuste entre 3 y 5 milímetros es común para litofanías blancas y de colores no opacos (yo usualmente tiendo a valores cercanos a 3).

"Border" genera un borde en el perímetro de la imagen con el grueso especificado, hacerlo aunque sea de 1 mm puede ser beneficioso para tener una superficie uniforme sobre la cual imprimir.

"Thinnest Layer" indica que tan delgada puede llegar a ser la litofanía en las zonas más claras, es recomendable que sea el doble del tamaño de la boquilla de impresión, esto para que inclusive en las zonas más delgadas se tengan dos paredes (es decir perímetros), tampoco es recomendable tener una capa más delgada que 0,4 mm

"Vectors Per Pixel" indica cuanto detalle se traduce de la imagen al modelo, la opción por defecto (4) suele ser suficiente y puede pasarse a 5 pero más allá se va a generar mucho detalle (que genera un archivo más grande) y que no aporta al resultado final porque la impresora no va a ser capaz de reproducir tanto detalle.

“Base/Stand Depth” es una opción que permite agregar una base para que la litofanía se sostenga por sí misma (pueden imprimirse soportes por separado).

“Curve” indica cuantos grados curvar el modelo (para modelos curvos, ver siguiente paso).

Step 5: Modelo 3D, Parte IV: Elección De Forma Y Descarga

Por último nos queda elegir si queremos una litofanía plana, curva, cilíndrica, entre otras; puede probar con las diferentes opciones en busca de una que le sea de agrado, en este caso haremos la litofanía de 150 mm de largo máximo, con un borde de 1 mm, un grosor máximo de 3.6mm y mínimo de 0.8mm (boquilla de impresora 0.4) y con una curva de 35 grados para que pueda sostenerse por sí misma sin utilizar soporte extra.

Una vez satisfechos con la elección elegimos descargar (download) y obtenemos nuestro modelo 3D en formato estándar .stl

Step 6: Slicing: Pasar De Stl a Gcode

Para poder imprimir nuestro modelo de litofanía primero tenemos que traducirlo a un formato que entiendan las impresoras 3.

En caso de no tener conocimiento del proceso de impresión 3D pueden consultar el instructable escrito por Tomas:

https://www.instructables.com/id/Como-Imprimir-En-...

Y en el uso de software slicer: https://www.impresion3daily.es/slicer-que-es-como-...

En este caso utilizaré Slic3r PE pero pueden utilizar el programa slicer de su gusto (por ejemplo cura o simplify3D) aplicando ajustes similares.

Lo primero que tenemos que hacer es orientar nuestra litofanía correctamente sobre la cama, en donde esta debe imprimirse vertical (no plana sobre la cama) y en caso de tener una impresora en la cual la cama se mueva en el eje X o Y es recomendable orientarla de modo que el lado angosto sea el que da cara a este eje, esto para reducir la resistencia al viento y por tanto tener menor posibilidad de fallo (en donde la litofanía se cae en media impresión); esto es particularmente cierto para las litofanías planas, en mi caso la alineo al eje Y.

En las opciones principales se debe elegir un tamaño de capa (layer height) de entre 0,1mm y 0,2mm, capas superiores/inferiores 1 y tiene que ser 100% relleno, pero no a base de la configuración de infill (relleno); en vez de eso lo que haremos es utilizar muchos perímetros, para esto lo más fácil es seleccionar un numero exagerado de perímetros (ejemplo 30) para asegurarse que el programa slicer rellene completamente la pieza con perímetros y si sobran huecos use infill lineal (el cual de todas formas usaremos en 100% como respaldo).

Por último se recomienda usar un borde (brim) grande (aproximadamente 1cm) con dos o tres capas (si el programa utilizado lo permite) e imprimir a una velocidad baja para tener un buen acabado (aproximadamente 40 mm/s ver con prueba y error qué tan rápido puede ir sin perder calidad).

Step 7: Impresión Y Temas Extra

Aquí podemos ver un vídeo de la impresión y el resultado final:

Ahora que sabemos hacer litofanías hay muchas opciones de proyectos que pueden hacerse con las litofanías, por ejemplo un cubo con 5 imágenes; además con unas luces LED podemos hacer una lampara con colores personalizados.

Ejemplos de lamparas con litofanías:

https://www.thingiverse.com/thing:2121431

https://www.thingiverse.com/thing:423460

Pueden buscar tutoriales sobre LEDs NeoPixels RGB muy útiles para este tipo de proyecto, implica conocimiento en el área de arduino.

Además hay proyectos muy interesantes como la lámpara lunar o la lampara terrestre.

https://www.thingiverse.com/thing:2761284

Como pueden ver las litofanías pueden ser combinadas con otras técnicas y tipos de proyectos en donde solo se requiere de imaginación.

Eso sería todo, muchas gracias.