3D打印建模小技巧分享

3D建模是掌握3D打印技術(shù)的必修課。然而，僅僅是會(huì)使用3D建模軟件是不夠的，如果忽略了3D模型的可打印性，可能會(huì)導(dǎo)致打印失敗。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，3D打印在線服務(wù)平臺(tái)i .Materialise 專門準(zhǔn)備了一份建模小貼士，科學(xué)谷菌特分享給各位創(chuàng)客及3D打印的愛(ài)好者們。

水密性和流形（Watertight/Manifold）

一個(gè)可3D打印的模型需要具有水密性，也就是說(shuō)模型的表面不能有孔隙。形象一點(diǎn)來(lái)描述水密性就是如果把水倒進(jìn)這個(gè)模型里，水會(huì)不會(huì)流出來(lái)？如果水會(huì)流出來(lái)，則說(shuō)明表面有孔，設(shè)計(jì)師需要“堵住”這個(gè)孔。

下面這個(gè)3D模型就是一個(gè)不具備水密性的模型：

non-watertight-3d-model-manifold

壁厚和體積（Wall Thickness and Volume）

設(shè)計(jì)師需要為3D模型的每個(gè)表面設(shè)定壁厚。什么是壁厚？壁厚是模型內(nèi)外表面之間的距離，最小壁厚直接決定了打印物品的強(qiáng)度，甚至決定這個(gè)模型能不能打印。

3d-model-with-wall-thickness

許多可視化的3D模型只具有表面的視覺(jué)效果，而不具有壁厚，然而3D打印機(jī)需要打印對(duì)象的壁厚信息。因此，如果要成功的打印出3D模型，為模型設(shè)定壁厚和體積是必不可少的步驟。3D模型的最小壁厚因打印材料和設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不同而不同。

自動(dòng)交叉/內(nèi)部交疊/自交叉表面（Auto Intersections/Internal Overlapping/Self-Intersecting Surfaces）

僅從外表判斷一個(gè)3D模型是否為可打印的是不準(zhǔn)確的。有的3D模型從表面看適合3D打印，而內(nèi)部存在的交叉結(jié)構(gòu)可能使打印失敗。下圖是3D模型的二維剖面圖，由于存在交叉問(wèn)題，左邊的模型在轉(zhuǎn)變成3D模型之后是無(wú)法打印的，因?yàn)樗膬?nèi)部會(huì)形成極薄的壁。而右圖中的交叉區(qū)域使用布爾運(yùn)算對(duì)重疊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合并，在打印時(shí)可避免出現(xiàn)此類問(wèn)題。

3d-model-with-intersecting-surfaces

反面/反轉(zhuǎn)法線/表面取向（Reversed Faces/Inverted Normals/Surface Orientation）

3D模型容易出現(xiàn)的另一個(gè)問(wèn)題是反面（Reversed Faces）現(xiàn)象。大多數(shù)3D建模軟件可以識(shí)別表面的內(nèi)部和外部，以確定模型的體積。而反面現(xiàn)象或者反轉(zhuǎn)法線的意思是3D模型表面的方向錯(cuò)了，模型的表面本應(yīng)面向打印對(duì)象的內(nèi)部，結(jié)果卻面向了外部。在打印之前應(yīng)檢查文件，確保所有的法線朝向正確的方向。

小細(xì)節(jié)/浮雕或雕刻文字（Small Details and Embossed/Engraved Text）

3D模型中的微小細(xì)節(jié)，例如首飾模型表面的浮雕或文字，它們需要有足夠大的尺寸，不然無(wú)法出現(xiàn)在打印對(duì)象上。3D模型最小細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確尺寸取決于打印材料。

空腔和出口（Hollowing and Escape Holes）

如果3D模型中包含了空腔結(jié)構(gòu)，那么在設(shè)計(jì)需要考慮到空腔結(jié)構(gòu)中殘留的打印材料是否可以清除出來(lái)。通常在這種情況下，需要在設(shè)計(jì)時(shí)留好出口，這樣才能在打印完成后讓空腔中的材料“流”出來(lái)。尤其在采用SLA、SLM、SLS 這樣的打印技術(shù)時(shí)需要注意這個(gè)問(wèn)題。

hollow-3d-model

文件分辨率和文件尺寸（File Resolution and File Size）

3D打印最常見(jiàn)文件格式是STL，該文件實(shí)質(zhì)是采用許多細(xì)小的空間三角形面來(lái)還原CAD 模型。大多數(shù)3D建模軟件都具有STL 文件轉(zhuǎn)換格式的功能，并且可設(shè)置所需的分辨率。在下圖中的三個(gè)模型，從左到右分辨率依次降低。

3d-model-file-resolution

在大多數(shù)3D建模軟件中，當(dāng)導(dǎo)出一個(gè)STL文件時(shí)，軟件會(huì)要求定義導(dǎo)出模型的容差。容差反映出模型原有的形態(tài)和STL網(wǎng)格之間的最大距離。i.Materialise建議選擇0.01毫米作為一個(gè)合適的輸出值。如果導(dǎo)出的容差小于0.01毫米，則不僅會(huì)讓打印文件變大，帶來(lái)切片處理時(shí)間的顯著增加，3D打印機(jī)也無(wú)法打印出這個(gè)水平的細(xì)節(jié)。i.Materialise還建議，當(dāng)輸出的容差大于0.01毫米時(shí)，打印對(duì)象將可以看出三角形狀，使表面質(zhì)量受到影響。3D科學(xué)谷認(rèn)為，對(duì)于從CAD/CAM 軟件中輸出STL 文件的精度指標(biāo)，應(yīng)結(jié)合CAD 模型的復(fù)雜程度以及3D打印對(duì)象的精度要求進(jìn)行綜合考慮*。