Чиним STL файлы для 3D печати

Программное обеспечение для слайсинга может исправить большинство мелких проблем в STL файлах, но оно не может реконструировать отсутствующую геометрию, устранить глубокие структурные дефекты или справиться с запутанными сетками.

Почему надо чинить STL?

На самом деле не все модели STL могут быть напечатаны на 3D принтере. Это проблема сегодня встречается все чаще по двум основным причинам.

Во-первых, инструменты ИИ. Инструменты на основе ИИ снижают барьер для входа в 3D моделирование, но многие из этих инструментов могут создавать модели со скрытыми ошибками или не точной геометрией. Конечно, не все из них ненадежны, и они становятся лучше, но справедливо будет сказать, что человеческий контроль — в форме исправления STL — все еще необходим.

Вторая причина, по которой мы видим больше непечатаемых 3D моделей, — это более доступные 3D сканеры. Эти инструменты демократизировали создание цифровых моделей из реальных объектов. Тем не менее, многие начинающие пользователи создают сканы с отверстиями, шумом или неполными данными, что может привести к созданию файлов STL, которые трудно или невозможно распечатать без исправления. Конечно, существует растущая экосистема программных инструментов для постобработки сканированных данных, но многим из них не хватает интуитивности и автоматизации, необходимых новым пользователям для быстрого и легкого получения файла для 3D печати из скана.

Незначительные ошибки сетки автоматически исправляются в программном обеспечении для нарезки, таком как Cura, Bambu Studio или Simplify3D. Часто вы можете даже не знать, что ваш слайсер исправляет файлы модели. В других случаях ваш слайсер может закрывать крошечные зазоры и исправлять мелкие проблемы, если настроен на это, например, команда «Удалить все отверстия» в Cura или «Закрыть и восстановить сегменты» в Simplify3D.

Однако программное обеспечение для нарезки не может исправить все.

Краткое руководство

Если ошибка слишком велика для выбранного слайсера, нужно будет использовать другой инструмент исправления STL. В этой статье мы рассмотрим непечатаемые модели хамелеонов, которые были созданы с помощью ИИ, чтобы исправить их.

Распространенные ошибки в моделях STL

Прежде чем перейти к исправлениям, стоит немного разобраться в проблемах. Какие же проблемы существуют?

Типичный файл STL может содержать десятки тысяч крошечных треугольников, которые составляют сетку, и множество различных способов, которыми эти треугольники могут быть искажены (с точки зрения производства).

Во-первых, есть простые дыры. Это когда у треугольников есть ребра, которые не соединены с их соседями. Печатные 3D модели должны быть замкнуты или иметь «герметичный» объем со всеми его вершинами, соединенными. Для нескольких отсутствующих треугольников ваш слайсер заполнит пространство, но для многих отсутствующих треугольников слайсер не может интерпретировать форму, которую должно принять исправление.

Почти противоположностью дыр являются треугольники, которые встречаются с ребрами более чем с одним треугольником. Это неразветвленное ребро или ребро треугольника, которое является общим для более чем двух треугольников. Когда на одном краю встречается более двух граней, сетка может сбить с толку слайсеры и 3D принтеры, поскольку непонятно, что находится внутри или снаружи модели.

Некоторые STL, особенно те, которые созданы на основе данных 3D сканирования, могут содержать плавающие треугольники, которых там быть не должно. Это называется «шумом», и это может сделать всю модель непечатаемой, если слайсер или программное обеспечение не знают, где или как подключить шум к модели.

Сама по себе сложность может сделать модель непечатаемой, даже если технически нет ошибок, как описано выше. Существует тонкая грань между STL, в сетке которого есть реальные ошибки, и STL с правильной сеткой, описывающей что-то, что трудно или невозможно напечатать, например, деталь, которая меньше разрешения вашего принтера, или стенка, слишком тонкая для практической печати. ​​Исправление таких проблем лучше описать как шаг оптимизации, а не как исправление, хотя оба эти действия часто выполняются одним и тем же программным обеспечением.

Это не единственные ошибки STL, и плохие цифровые модели могут проскочить через слайсер и закончиться неудачной печатью. Чтобы избежать сюрпризов на печатной платформе, предварительно проверьте сетку в инструменте вроде MeshMixer (или других, упомянутых ниже).

Бесплатные автоматизированные инструменты для восстановления STL

Слайсеры Cura, Bambu Studio, Prusa и Elegoo обнаружили многочисленные дыры и ошибки сетки впредложенных файлах хамелеона, которые они не смогли исправить. Поэтому файл был помещен в более мощные решения по ремонту STL.

Aspose

Aspose (бесплатный и на основе браузера) — это самый быстрый и простой способ легкого восстановления STL. Компания выпускает множество файловых приложений, которые можно найти на Aspose.3D Repairing. Это облачный инструмент, который исправляет поврежденные или недействительные файлы 3D сеток прямо в браузере, без необходимости установки программного обеспечения. Просто перетащите файл .stl (есть ограничение на размер) и нажмите «исправить». Если у вас есть OBJ, вы можете преобразовать его в STL с помощью другого инструмента Aspose, который называется OBJ to STL converter.

Инструмент не идентифицировал ошибки и не выдал подробный отчет о диагностике, он просто исправил их.

Formware

Formware — еще один быстрый и простой инструмент для исправления одним щелчком мыши, работающий через браузер. В отличие от Aspose, он сообщил, сколько  было открытых краев и инвертированных нормалей, что было интересной, но бесполезной информацией. Formware может быстро исправить файлы с небольшим количеством ошибок, или использовать чуть больше времени для более сложных файлов. Можно загружать и скачивать только STL.

Meshmixer

Meshmixer от Autodesk является бесплатным, но, к сожалению, только для Windows. Он имеет оптимизированную, но удобную функцию для исправления STL, называемую инструментом «Инспектор», который анализирует и автоматически исправляет распространенные проблемы с сеткой.

Meshmixer просканирует файл STL и выделит ошибки, включая отверстия (открытые границы, как показано розовым цветом выше), отсоединенные компоненты и не коллекторные края. Проблемные области отмечены цветными сферами, и нужно только нажать «Автоисправить все». Инструмент нацелен на заполнение пробелов, сохраняя форму модели, насколько это возможно.

Meshmixer также имеет множество ручных инструментов для исправления файлов.

MeshInspector

MeshInspector (браузерная версия + настольная, базовая версия бесплатна) исправляет файлы одним щелчком. После загрузки файла он сначала автоматически исправил неколлекторные края, но отметил некоторые дыры, которые также следует исправить. Для более точного и подробного ремонта можно было бы исправить их по отдельности и вручную, но есть возможность выбрать «Авторемонт сетки».

Если вы ищете что-то большее, чем авторемонт или если авторемонт удаляет нужные детали из модели, MeshInspector имеет очень удобный интерфейс для изучения основ (и некоторых продвинутых методов) исправления моделей максимально точным способом.

Однако он не бесплатный. Базовая версия, которая имеет только ограниченный набор инструментов, бесплатна, а расширенную версию со всеми инструментами для ремонта можно попробовать бесплатно в течение 30 дней, но после этого нужно будет оформить подписку: 300 долларов в год за расширенное редактирование сетки или выбрать профессиональную версию за 790 долларов, которая включает данные 3D сканирования для сетки, данные КТ и МРТ для сетки и многое другое.

FreeCAD

FreeCAD — это сложный инструмент САПР с включенным ремонтом сеток. Он не так интуитивно понятен, если вы не знакомы с инструментами САПР.

После загрузки бесплатного программного обеспечения откройте STL файл. Вам понадобится Mesh Workbench, который вы найдете в View > Workbench > Mesh. Затем перейдите в Meshes > Analyze > Evaluate & Repair Mesh, что открывает окно для поиска и исправления проблем. К сожалению, инструмент нашел только одно не многообразное ребро, хотя слайсер идентифицировал десятки не многообразных ребер. После исправления и загрузки файла STL слайсер указал, что не многообразные ребра все еще были в файле.

Мы уверены, что после нескольких уроков по FreeCAD удалось бы выяснить, что пошло не так, но если вам нужен быстрый инструмент для загрузки и исправления, это не он.

Blender + 3D Print Toolbox

Blender (бесплатный, для настольного компьютера), хотя в первую очередь это инструмент для 3D моделирования и анимации, также включает в себя мощные функции для ручного ремонта и очистки сетки, что делает его пригодным для исправления файлов STL перед 3D печатью. Он не так автоматизирован, как некоторые специализированные инструменты, но предлагает высокий уровень контроля и точности. Для небольшой автоматизации можно загрузить бесплатный 3D Print Toolbox.

Если вы из тех, кто всегда был впечатлен Blender, но боялись его использовать, это не будет лучшим инструментом для ремонта STL. В Blender нет ни одной кнопки «анализировать сетку», как в Meshmixer, но можно использовать несколько методов для выявления проблем с впечатляющей точностью. Он показал даже некоторые геометрии внутри модели (те 86 не многообразных ребер), которые не были видны ни с одним другим инструментом. Однако в конечном итоге это сложный инструмент как для ремонта из-за крутой кривой обучения.

Итог

В этой статье мы постарались охватить как простые бесплатные инструменты, ак и более сложные программы для ремонта STL файлов. Когда дело доходит до редактирования сеток, есть много других платных и сложных инструментов, доступных как внутри, так и вместе с программным обеспечением САПР, например, Autodesk Netfabb, Autodesk Fusion, Siemens NX, PCT Creo + Reverse Engineering Extension, Dassault Systèmes Solidworks + ScanTo3D и другие.

ИИ — хотя он и является причиной появления плохих STL — внедряется в программное обеспечение САПР, чтобы помочь упростить исправление сеток, поэтому мы ожидаем появления более простых в использовании инструментов для восстановления STL.

Наши предыдущие статьи: