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Os dados topográficos e de mapas de relevo são úteis para imprimir mapas topográficos em 3D. Aprenda tudo o que você precisa saber para imprimir o seu próprio!
Há algo infinitamente fascinante nos mapas topográficos tridimensionais. Tradicionalmente feita de madeira entalhada, fundições de bronze ou mesmo plástico moldado a vácuo, a impressão 3D trouxe um novo sopro de vida a essas representações esculturais das terras em que vivemos.
Pense em um mapa tradicional do Grand Canyon – algumas linhas de contorno compactas são a única pista para as profundezas deslumbrantes da paisagem. Mas visto como um mapa topográfico 3D, ele ganha vida e dá uma impressão instantânea das paredes do cânion e das voltas e reviravoltas no andar de baixo.
Também conhecidos como mapas físicos de terreno, mapas de relevo em relevo ou mapas de elevação, os mapas topográficos 3D ajudam os espectadores a “sintonizar” e encontrar pontos de referência com mais facilidade do que representações planas. Por esse motivo, eles são frequentemente usados em centros de visitantes e museus. Eles também são agradáveis aos olhos e frequentemente vendidos e usados como arte, para fins decorativos ou como lembrança de locais que guardam memórias especiais.
Embora os mapas topográficos 3D possam parecer complexos, os dados para criá-los estão prontamente disponíveis para a maior parte do mundo e há várias maneiras de personalizar e criar suas próprias versões impressas em 3D.
E se você encontrar o mapa dos seus sonhos, mas não tiver uma impressora 3D em mãos, não se preocupe. Com o Craftcloud, seus interesses topográficos podem assumir uma nova forma!
Como eles são feitos?
A maioria dos países tem dados detalhados de mapas e elevação coletados por técnicas tradicionais de criação de mapas e agora aumentados com os incríveis detalhes das varreduras lidar. A resolução varia e muitas vezes, confusamente para o leigo, é expressa em segundos de arco. Um segundo de arco equivale a cerca de 30 metros.
Esses dados são disponibilizados por meio de sites do governo (por exemplo, o USGS nos EUA) e fontes como OpenTopography e OpenStreeMaps. Esses dados tendem a não ser facilmente acessíveis para download por meio de serviços como o Google Earth, embora seja possível com o software certo.
Os dados de elevação são armazenados em vários formatos, genericamente conhecidos como modelos digitais de elevação (DEM). Softwares dedicados, como sistemas de informações geográficas (GIS), podem ler isso e convertê-lo em outros formatos, incluindo arquivos STL imprimíveis em 3D. Normalmente, a elevação é ligeiramente exagerada em relação às dimensões horizontais para tornar as características um pouco mais proeminentes, ou o nível do mar é reduzido artificialmente para tornar as costas mais óbvias.
Embora a terminologia obscura possa ser desanimadora no início, há muita ajuda online para descrever dados, software e os vários processos de conversão. Melhor ainda, existem várias maneiras de simplificar as etapas para imprimir em 3D um mapa topográfico.
Encontre um mapa topográfico STL
A menos que você tenha uma área muito específica em mente para o seu mapa topográfico 3D, é provável que alguém já tenha “estado lá, feito isso” e compartilhado o arquivo STL.
Uma olhada em qualquer um dos sites usuais de compartilhamento de modelos ou STL revela uma ampla gama de modelos impressionantes. Lembre-se de pesquisar usando os nomes alternativos mencionados acima também, pois um mecanismo de pesquisa pode não saber que um mapa de relevo, elevação e topográfico são os mesmos neste contexto!
Existem arquivos STL impressionantes para todo o planeta, países inteiros (a Holanda parece especialmente legal), parques americanos como Yosemite e até mesmo um quebra-cabeça deslizante topográfico 3D de Banff, no Canadá! Também é interessante ver as várias maneiras pelas quais eles foram feitos, com uma variedade de técnicas de pintura e pós-processamento para tornar o produto final especialmente legal.
Gere seu próprio mapa
Se nenhum STL pronto estiver disponível, a próxima opção mais fácil é usar um dos vários serviços online dedicados. Três em particular são populares e simples de usar.
Terrain2STL
Esta ferramenta é simples de usar e produz constantemente bons resultados. Selecione uma área no mapa online, ajuste alguns parâmetros (para dimensionamento, orientação, exagero de altura, queda do nível do mar, etc.) e um arquivo STL personalizado é gerado gratuitamente. Para a maioria dos casos, essa ferramenta é tudo o que é necessário, no entanto, ela usa um conjunto de dados relativamente antigo (da NASA em 2000) com uma resolução de cerca de 90 m. Para áreas pequenas, isso pode não ser alto o suficiente e uma das próximas duas opções pode ser melhor.
Terreno de toque
Este site, da Iowa State University, suporta apenas geografias dos EUA e continua a ser atualizado para usar dados subjacentes mais precisos – atualmente abaixo de 10 m para a maior parte do país. Sem surpresa, sua interface de usuário é um pouco mais “acadêmica” e ainda possui um recurso para sinalizar casos em que os dados disponíveis estão em uma resolução mais baixa do que a impressora 3D especificada pode suportar. Os downloads STL são gratuitos.
O Terrainator
Esta opção oferece acesso a dados atualizados e de alta resolução. A interface do usuário é elegante e rápida, embora haja uma taxa para baixar os arquivos STL processados.
Mais ideias
Se nenhuma das opções anteriores for adequada ou você quiser entender com mais detalhes como o processo funciona, existem várias opções para criar seu próprio mapa. Tutoriais online sobre este tópico muitas vezes parecem assustadores e muitos também estão desatualizados ou enganosos, então vamos detalhar o que você precisa saber e sinalizar fontes úteis.
Adquirir e processar dados de elevação
As fontes de dados de elevação variam de país para país e normalmente são encontradas em domínio público de fontes governamentais (por exemplo, o USGS nos EUA). Como alternativa, o OpenTopography está se estabelecendo como uma fonte importante de dados de todo o mundo, embora seja principalmente centrado nos EUA e muito leve em informações para a Europa. Seus tutoriais são fáceis de seguir e uma ótima introdução aos dados de elevação. Outra fonte gratuita é OpenDEM.info, que é melhor para a Europa.
Formato de dados
Há uma infinidade de formatos de dados para download. Eles basicamente se enquadram em três grupos: dados raster (geralmente visíveis como uma imagem com as elevações mostradas como tons de cinza de cores diferentes), dados de grade (uma contagem numérica de coordenadas X, Y e Z em uma planilha) e shapefiles (onde os contornos das elevações são descritos como formas vetoriais). A conversão entre eles é relativamente fácil – embora possa exigir um pouco de pesquisa de fundo – e pode ser tratada por pacotes como ArcGIS ou QGIS (que você provavelmente precisará para a próxima etapa em qualquer caso). Outro problema é que os arquivos de dados podem não representar exatamente a área desejada, mas isso pode ser editado e corrigido usando ferramentas GIS.
Converta dados em um modelo 3D imprimível ou STL
É um recurso pouco conhecido do Cura Slicer que ele pode ler arquivos de imagem e convertê-los em impressões 3D referenciadas em altura. Se você tiver uma imagem de elevação raster da área em que está interessado, isso pode ser tudo o que você precisa para gerar um ótimo mapa topográfico 3D.
Mais tipicamente, a conversão é feita usando a funcionalidade de plug-in para ferramentas GIS ou CAD. Existem vários tutoriais excelentes disponíveis online, cada um com uma abordagem ligeiramente diferente. Um bom exemplo é o Make 3D Printed Topo Maps Instructable, que contém uma ótima introdução aos tipos de arquivos e conversões.
O consenso agora se inclina para o uso do QGIS, a ferramenta GIS gratuita, com um dos dois plug-ins: DEMto3D ou Qgis2threejs. Ambos têm uma variedade de recursos – não apenas para converter em um STL, mas para converter em uma variedade de representações 3D, incluindo opções de cores. Novamente, existem muitos tutoriais online para ambos. Um bom ponto de partida pode ser o tutorial do OpenTopography que usa o DEMto3D para preparar um arquivo DEM para impressão 3D e que também aborda outras manipulações de dados de mapa e elevação. Outro passo inicial útil pode ser o guia do GeoDelta Labs para usar o Qgis2threejs para criar um modelo 3D genérico e detalhado, que pode ser exportado como um STL.
Para aqueles com inclinação matemática, existem plug-ins disponíveis para Wolfram e Matlab para converter arquivos de dados de elevação em arquivos STL também. Eles podem precisar de algum pós-processamento em CAD ou software de modelagem, mas são uma ótima opção para quem está familiarizado com esses pacotes matemáticos.
Opções avançadas
As opções avançadas podem incluir a preparação do seu modelo para impressão por um serviço de impressão 3D em cores. O Instructable 3D Print Your Trek, in Color! é longo e envolvente (e algumas das partes anteriores estão um pouco desatualizadas), mas as últimas seções são uma ótima descrição de como preparar um modelo com texturização e imagens do mundo real.
Como alternativa, você pode sobrepor a rota de uma caminhada ou ultramaratona em seu mapa impresso em 3D. Isso pode parecer incrível e pode funcionar como um lembrete tangível de expedições ou corridas.
Por que ficar com o planeta Terra?
Até agora, usamos exemplos de nosso próprio planeta azul. No entanto, os dados de elevação também estão disponíveis gratuitamente para outros corpos extraterrestres, incluindo a Lua, os planetas Marte, Vênus e Mercúrio, e outras luas planetárias, como Europa, Ganimedes e muito mais.
Todas as opções exploradas acima ainda se aplicam a projetos topográficos de impressão 3D. Por exemplo, encontramos impressionantes mapas topográficos 3D e modelos de todas as principais luas de Júpiter, como Io, no Thingiverse.
Há também uma excelente versão do Terrain2STL chamada Moon2STL e, para mais detalhes, o Terrainator tem dados da Lua e de Marte com alguns mapas pré-selecionados, incluindo o local de pouso da Apollo 11.
Se você quiser adotar uma abordagem DIY, os dados brutos da NASA podem ser encontrados nas páginas da web Geologic do USGS.
Dicas de impressão
A maneira normal e mais óbvia de imprimir seu STL topográfico 3D é horizontalmente. Dependendo do tamanho do modelo, geralmente é melhor escolher uma altura de camada menor que 0,2 mm para que as linhas sejam menos óbvias.
Em geral, um leve brilho ajuda a enfatizar os detalhes, o que pode ser obtido imprimindo a uma temperatura ligeiramente mais alta do que o normal (para PLA) ou usando um filamento de PLA de seda.
Mudar o filamento durante a impressão, para enfatizar as diferenças na altura da camada, também pode parecer fantástico. Por exemplo, azul para o mar, verde para a terra e branco para picos de altas montanhas. Alternativamente, o uso de técnicas de pós-processamento para replicar bronze fundido ou madeira esculpida pode ser muito eficaz, assim como a pintura em uma maneira fotorrealista de “visão de satélite”.
Outra opção de impressão popular é orientar o mapa verticalmente. Para impressões menores, isso pode ajudar a preservar melhor os detalhes de altura e também resolve a superfície do mar ou dos lagos de forma mais consistente. Outra grande vantagem da impressão vertical é que o modo vaso ou espiralização pode ser usado. Isso pode dar outro impulso à qualidade de impressão e reduzir significativamente o tempo de impressão. A adesão à cama, é claro, pode ser um problema, então mapas com uma boa base larga funcionam melhor e lembre-se de imprimir lentamente!
Este artigo foi inicialmente publicado por All3DP.
