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Geometría 2D y técnicas de extrusión

Modelado en dos dimensiones, extrusión lineal y rotacional, compensación morfológica con offset, tipografía e importación de vectores DXF/SVG en OpenSCAD

~3 min de lectura
Resumen

Una gran cantidad de piezas mecánicas complejas son intrínsecamente más sencillas de concebir a partir de su perfil o “sombra” bidimensional en el plano $XY$ que mediante la combinación directa de sólidos 3D. OpenSCAD permite dibujar primitivas 2D (circle, square, polygon, text), aplicarles transformaciones y operaciones booleanas en el plano, y transformarlas en sólidos tridimensionales mediante dos potentes operadores: linear_extrude() (con torsión y conicidad) y rotate_extrude() (sólidos de revolución). Además, el operador offset() proporciona control milimétrico sobre espesores de pared y holguras.

Primitivas bidimensionales (Plano $XY$)

Las formas 2D existen estrictamente en el plano $Z = 0$.

       ┌──────────┐              ▲              ┌───────────────┐
       │          │            /   \            │               │
       │    •     │          /   •   \          │  Texto / TXT  │
       │          │        /           \        │               │
       └──────────┘       └─────────────┘       └───────────────┘
     square([x,y])         polygon([[x,y]..])      text("OpenSCAD")

1. Cuadrados y rectángulos (square)

// Rectángulo de 40mm de ancho (X) por 20mm de largo (Y)
square([40, 20]);

// Cuadrado centrado en el origen (0,0)
square([30, 30], center = true);

2. Círculos y polígonos regulares (circle)

// Círculo por radio o diámetro
circle(r = 15, $fn = 50);
circle(d = 30, $fn = 50);

// Polígono regular (por ejemplo, octógono regular)
circle(r = 20, $fn = 8);

3. Polígonos arbitrarios por vértices (polygon)

Permite trazar cualquier contorno cerrado especificando una lista ordenada de coordenadas [x, y]:

// Trapezoide definido por sus 4 vértices perimetrales
polygon(points = [
    [0, 0],
    [30, 0],
    [20, 15],
    [5, 15]
]);
Orden de los vértices

Los puntos del array de vértices deben declararse en orden secuencial continuo (en sentido horario o antihorario) recorriendo el perímetro de la figura. No es necesario repetir el punto inicial: OpenSCAD cierra automáticamente el contorno.

4. Generación de texto y tipografía (text)

El comando text() genera perfiles 2D a partir de cadenas de caracteres, admitiendo fuentes del sistema, alineaciones y símbolos Unicode.

// Texto con parámetros de tamaño y alineación
text(
    text = "REV 1.2",
    size = 8,
    font = "Liberation Sans:style=Bold",
    halign = "center",
    valign = "center"
);

// Conversión de números a cadena mediante str()
numero_serie = 42;
text(str("ID-", numero_serie), size = 6);

Operaciones morfológicas en 2D: offset()

El operador offset() expande (dilatación) o contrae (erosión) el contorno de una figura 2D por una distancia determinada. Es la herramienta estándar para crear espesores de pared constantes, vaciados de cajas y rebordes de tapas.

// Ejemplo: Caja hueca con pared de 2.5 mm mediante offset()
linear_extrude(height = 20) {
    difference() {
        square([60, 40], center = true);            // Perímetro exterior
        offset(r = -2.5) square([60, 40], center = true); // Interior contraído
    }
}
       ┌──────────────────────────────┐
       │   Pared exterior             │
       │   ┌──────────────────────┐   │
       │   │  offset(-2.5)        │   │
       │   │                      │   │
       │   └──────────────────────┘   │
       └──────────────────────────────┘

Variantes de offset:

De 2D a 3D: Extrusión lineal (linear_extrude)

Eleva una figura plana a lo largo del eje $Z$. Admite efectos avanzados como torsión helicoidal (twist) y factor de escalado progresivo (scale).

// 1. Extrusión recta básica
linear_extrude(height = 15) {
    circle(r = 10, $fn = 40);
}

// 2. Columna helicoidal con torsión y estrechamiento
linear_extrude(height = 60, twist = 90, scale = 0.5, slices = 100) {
    square([20, 20], center = true);
}

De 2D a 3D: Extrusión rotacional (rotate_extrude)

Gira un perfil 2D en torno al eje $Z$ creando sólidos de revolución (anillos, toros, poleas, jarrones, copas).

// Anillo toroidal completo (360 grados)
rotate_extrude($fn = 60) {
    translate([30, 0]) circle(r = 8, $fn = 40);
}

// Codo o sector circular de 90 grados
rotate_extrude(angle = 90, $fn = 60) {
    translate([25, 0]) circle(d = 10, $fn = 40);
}
La regla de oro de

rotate_extrude: Prohibido cruzar el eje $Z$ La figura 2D debe encontrarse completamente en el semiplano positivo de $X$ ($X \ge 0$). Si algún vértice del perfil 2D cruza hacia coordenadas negativas de $X$ ($X < 0$), la revolución interseca consigo misma y OpenSCAD producirá un error crítico impidiendo el renderizado.

Importación de vectores externos: .dxf y .svg

OpenSCAD permite importar dibujos vectoriales procedentes de programas como Inkscape o Illustrator:

// Importar un logotipo en SVG y extruirlo a 3 mm de grosor
linear_extrude(height = 3) {
    import("logo.svg", center = true);
}

Estrategia para impresión 3D: Despiece de modelos grandes

Cuando una pieza diseñada por extrusión excede el volumen útil de impresión de la máquina (build volume):

module trofeo_completo() {
    rotate_extrude($fn = 80) {
        // Perfil 2D del trofeo
        polygon(points = [[0,0], [40,0], [10,60], [35,120], [0,120]]);
    }
}

// Exportación de la parte inferior (Base)
difference() {
    trofeo_completo();
    translate([-100, -100, 60]) cube([200, 200, 100]); // Corta la mitad superior
}
  1. Se diseña el modelo completo unificado.
  2. Mediante operaciones difference() con cubos de corte, se divide el modelo en secciones encajables.
  3. Se exporta cada pieza en un archivo .stl independiente, permitiendo imprimir piezas de gran tamaño por partes y ensamblarlas con uniones mecánicas o adhesivo cianoacrilato.

Próximos pasos

Aprende a automatizar matrices de componentes y patrones geométricos mediante variables y bucles: