15 полезни съвета за редактиране на .stl файлове с meshmixer за 3D печат – част I

Преди да се пристъпи към 3D принтиране на даден модел, дизайнерите и инженерите често трябва първо да го адаптират, оптимизират и финализират. Meshmixer на Autodesk е най-съвременният софтуер за работа с 3D триъгълни мрежи. Дори неговите разработчици обичат да го наричат, „швейцарското армейско ножче“ за редактиране на STL файлове и полигонални мрежи.

С Meshmixer е възможно не само да се оптимизират полигоните, но и да се препроектират цели секции, да се стилизира модела и да се добавят полезни функции към него. Най-голямото преимущество обаче на този софтуер е, че свалянето му е напълно безплатно и може да си го свалите от тук.

В това ръководство от две части ще разгледаме 15 професионални съвета за използването на  Meshmixer за начинаещи и за напреднали дизайнери. Целта е да ви улесним да нанасяте корекции по своите 3D модели бързо и лесно с помоща на този софтуер.

Съвет №1: Импортиране и експортиране

В началото на проекта е важно да изберете файлов формат, който може да опише изчерпателно дизайна, като същевременно отговаря на предвиденото му приложение, след като е създаден 3D модела, и свежда до минимум необходимостта от преобразуване на файлове. Meshmixer чете много типове 3D файлове, сред които STL, OBJ, PLY, както и някои по-малко известни формати – AMF, 3MF, OFF и MIX. За експортиране на дизайни в различен формат, Meshmixer поддържа и Collada, VRML и Smesh.

• STL (STereoLithography) е най-често приетият файлов формат в 3D принта. Той е първоначално разработен за стереолитографски 3D печат и съхранява геометрични данни.
• OBJ, създаден за първи път от Wavefront, е прост формат, съхраняващ информация за върховете на 3D мрежата. Освен позициите на върховете, също така съхранява и нормална повърхност и UV координата, която може да бъде нанесена на външна текстура.
• PLY (Polygon) е по-обширен формат, разработен в Станфорд, подпомогащ съхранението на данни при 3D сканирането. Едно от предимствата му е възможността за присвояване на свойства като данните за текстурата отделно за двете страни на лицето.
• AMF (Additive Manufacturing Format) е алтернатива на STL при 3D принтирането. Тъй като е базиран на XML, той съхранява допълнителни данни като ориентация, мащаб, моделиране на множество обекти, непланарни ръбове и градирани материали.
• 3MF (3D Manufacturing Format) е подобен на AMF, но по-малко стандартизиран, тъй като е създаден от консорциум от компании. Първоначално е разработен от Microsoft и се води като естественият 3D формат в Windows.
• OFF (Object File Format) е прост, ръчно програмируем текстов формат, който също съхранява данни за връхните точки.
• Collada (COLLaborative Design Activity) е универсален формат, разработен от Sony. Той е широко поддържан формат и позволява на дизайнерите да съхраняват данни за изображението, като анимации, шейдъри, както и дифузни, нормални и огледални карти.
• VRML е език за маркиране на виртуална реалност. Той е подобен на Collada, но може да бъде написан и съвместим с уеб браузъри, което го отличава.
• Smesh е прост формат, който описва 3D геометрията както от гледна точка на триъгълници, така и от гледна точка на сложни многоъгълници. Това прави формата по-подходящ за обекти с големи равнинни площи.

Съвет № 2: Преобразуване

Преди да се модифицира част, е необходимо да са оптимизира нейната триангулация. В нашия пример избрахме модел на Венера Милоска, който има неравномерно разпределение на триъгълници, както и някои разделени и свити триъгълници. С Meshmixer можете да създадете равномерна теселация, като използвате командата Remesh.

Щракнете върху иконата Select в менюто и ограничете областта, която да бъде преработена или използвайте Ctrl + A, за да изберете целия обект. В изскачащото меню щракнете върху Edit → Remesh или натиснете R. Има няколко режима на Remesh:

• Target Edge Length осигурява равен размер на триъгълниците в мрежата, оптимизирайки частта за скулптуриране. Това се изчислява автоматично, така че е необходимо да зададете разумен размер спрямо обекта.
• Relative Density е същият метод, но се определя според плътността на триъгълника.
• Adaptive Density създава по-плътна триангулация в по-подробни области и оптимизира размера на файла. Това е полезно, когато обектът е завършен и може да бъде запазен за 3D принт.
• Linear Subdivision създава повече триъгълници чрез разделяне на съществуващите, запазвайки оригиналната геометрия.

Имайте предвид, че настройката Regularity създава повече равностранни триъгълници, но жертва повече детайли. Настройката Transition пък създава постепенен преход от оригиналната мрежа към повторно оплетена секция. Когато е отбелязана настройката Preserve Group Boundaries се поддържа формата на специално проектирани триъгълни групи, като например идеално кръгли очи. Отметката на опцията Preserve Sharp Edges предотвратява изглаждането им. Може да се вдигне качеството на мрежата, за сметка на точността, ако се отбележи Free Boundary в Under Boundary.

Съвет № 3: Разделяне на секции

Meshmixer предлага няколко начина за отделяне на специфична част от мрежата. Най-простият метод е първо да изберете частта, която да бъде отделена, след това да използвате командата Edit → Extract (Shift+D). Програмата ще създаде нова обвивка (дебелина) с незадължително разстояние за изместване. Изборът на Normal direction за отместване ще разшири или свие тази част. След това от главното меню изберете Edit → Separate Shells, за да запазите поотделно и да наименувате всяка част, като същевременно изтриете секциите, които вече не са ви необходими.

Другият метод е Edit → Plane Cut. Той позволява преориентация на напречената равнина. Синята стрелка се използва за определяне на посоката на разреза. В случай, че програмата отреже нежелани участъци, е възможно да се създаде селекция преди рязане. При активна селекция натиснете Edit → Plane Cut  от изскачащия прозорец, а не от основното меню.

Съвет № 4: Създаване на персонализирана библиотека

Meshmixer първоначално е създаден за размяна и комбиниране на различни 3D части. При отваряне на програмата първата икона Meshmix отваря библиотека с части. Под падащото меню има секция, наречена Моите части. Това позволява на потребителите да създават персонализирана 3D библиотека.

За да добавите обект, изберете го в браузъра на обекти (превключете с Ctrl + Shift + O), след което изберете всички с Ctrl + A. Сега в секцията Select на главното меню изберете Convert to → Solid Part. След като натиснете Accept, обектът ще бъде видим в секцията My Parts.

Съвет № 5: Основи на скулптурата

В секцията Sculpt, Meshmixer предлага няколко четки, които могат да се нанасят директно върху мрежата. Четките за обем предлагат цялата функционалност, необходима за основна 3D скулптурна работа, а именно:

• Drag приплъзването премества обект в 3D пространството;
• Draw измества върховете перпендикулярно на областта на четката, сякаш рисува върху повърхността;
• Flatten премества върховете в областта по-близко и перпендикулярно към равнината;
• Inflate премества върховете по оста на равнината.

Задържането на Ctrl по време на скулптурната работа променя функцията на четката, т.е. спадане вместо повдигане или пък щамповане вместо рисуване. Размерът на четката пък се променя бързо и лесно с клавиша с права скоба ( [ и ] ). Друг вариант е да преминете през последните използвани четки със стрелките наляво и надясно. Препоръчителната вторична четка е RobustSmooth, която се активира чрез задържане на Shift. По този начин дизайнерът може бързо да редува между манипулация и изглаждане, за да определи общия обем.

За добавяне на детайли, четката Draw с остър модел върши добра работа. Заедно с четката Pinch може да се създадат остри линии. Четките Surface са чудесни за добавяне на детайли. Използването на персонализирани шаблони позволява бързо създаване на сложни текстури. Уверете се, че сте активирали Enable Refinement  (клавиша за бърз достъп е R) или използвайте Refine Brush в Volume секцията, за да добавите триъгълници за допълнителни детайли.

Checking symmetry (клавиш Shift + S) прилага идентичната операция на извайване в равнината на симетрия. Когато е отметната, натиснете иконката за инструменти, за да поставите ръчно равнина на симетрия.

Съвет №6: Комбиниране на мрежи

За да комбинирате две мрежи в едно, импортирайте и двете мрежи или ги приплъзнете от библиотеката на Meshmix. В Object Browser изберете обект от главното меню и изберете Edit → Transform, за да позиционирате всеки отделен обект. Когато и двата обекта са избрани, стартирайте съответната булева команда, в този случай Union. Това е сложен алгоритъм, който обединява двата обекта в една обвивка (дебелина). В случай, че обектът се състои от множество елементи (обвивки), първо използвайте командата Edit → Separate Shells. Чрез командата Boolean Difference вторият избран обект се изважда от първия. Поради уникалната версия на булевия скрипт на Meshmixer, той работи не само върху плътни модели, но и върху повърхности.

Режимът Precise или Max Quality поддържа пресечната крива между двата обекта. Fast Approximate режимът пък е много по-бърз и обикновено е напълно достатъчен. Ако булевата операция (Boolean operation) не успее, това води до оцветяването на обектите в червено. При подобна ситуация трябва да увеличите параметъра Search Depth, за да постигнете успех. Проверката на Use Intersection Curves също може да подобри качеството на модела. Target Edge Scale контролира размера на триъгълниците близо до пресечната точка спрямо околните.

Съвет №7: Поправка на мрежа (STL поправка)

Meshmixer предлага няколко усъвършенствани начина за „закърпване“ или попълване на дупки в мрежата. Понякога е полезно да се създаде отвор, за да се изреже неправилна зона. В този случай отидете на Select и използвайте ласото, за да изберете областта, която да премахнете. Сега натиснете Delete или Edit → Discard (X), за да премахнете всички избрани лица. Отидете на Analysis → Inspector и отворът ще бъде засечен.

От наличните опции в падащото меню, Minimal Fill добавя възможно най-малко количество триъгълници, необходими за затваряне на отвора. Flat Fill създава поправка, която е възможно най-плоска в равнината, а Smooth Fill създава поправка, която пасва на извивката на заобикалящата среда и елементи. Auto Repair All коригира всички дупки, както и пресичащи се и плаващи триъгълници.

Алтернативен метод е да изберете областта за изтриване и да използвате операцията Edit → Erase и Fill от изскачащото меню. Задаването на опция Smooth MVC ще направи хубав непрекъснат пълнеж. Edit → Make Solid или Edit → Replace и Fill са други методи, които могат да запълнят отворите. Допълнително преминаване с четката за скулптуриране RobustSmooth ще смеси напълно коригираната зона с останалата част от модела.