นักออกแบบและวิศวกรมักต้องการซอฟต์แวร์เพื่อปรับเปลี่ยน ซ่อมแซม และจัดทำโมเดล 3 มิติสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ โชคดีที่ยุคของการเขียนโปรแกรม Mesh แบบแมนนวลได้หมดไปนานแล้ว
ปัจจุบันมีเครื่องมือเฉพาะมากมายให้เลือกใช้ซึ่งมีฟังก์ชันการซ่อมแซม STL ทั้งแบบอัตโนมัติและแบบแมนนวล ตัวช่วยอัตโนมัติมักเพียงพอสำหรับโมเดลส่วนใหญ่และแก้ไขข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ เช่น รูและส่วนที่หายไป แต่โมเดลที่มีข้อผิดพลาดร้ายแรงกว่าจะต้องใช้การแก้ไขที่เฉพาะเจาะจงขึ้น
เราจะอธิบายขั้นตอนการทำงานสำหรับการซ่อมแซมไฟล์ STL และอธิบายกระบวนการด้วยเครื่องมือซอฟต์แวร์ซ่อมแซม STL ที่ดีที่สุด 5 ตัว สำหรับการซ่อมแซมโมเดลอย่างเต็มรูปแบบเพื่อให้พร้อมสำหรับการพิมพ์ 3D
ทำไมเราจึงต้องซ่อมไฟล์ STL
นักออกแบบ 3D มักจะสร้างโมเดลโดยใช้วิธีการสรา้งพื้นผิวที่ซับซ้อน ซึ่งส่งผลให้ได้รูปทรงเรขาคณิตที่ ‘สมบูรณ์แบบ’ ทางคณิตศาสตร์ซึ่งกำหนดโดยเส้นโค้งและส่วนโค้ง สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ พื้นผิวจะถูกแปลงเป็นรูปแบบของ mesh ที่อธิบายเรขาคณิตเสมือนจุดยอดรูปสามเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกัน
การแปลง mesh เป็นเหมือนการทุบกระจกที่เรียบเนียน จากนั้นจึงติดกาวชิ้นส่วนทั้งหมดกลับเข้าด้วยกันเพื่อให้ดูเหมือนของจริง ถ้าทำได้ไม่ดี ผลลัพธ์ที่ได้คือโมเดลที่มีขอบ รู และชิ้นส่วนที่ลอยได้ทุกชนิด รวมถึงพื้นที่ที่มีสามเหลี่ยมตัดกันจำนวนมากซึ่งไม่ได้อยู่ที่นั่น แต่ถ้าทำได้ดีมาก การพิมพ์ 3 มิติเป็นแบบตาข่ายหลายชั้นโดยไม่มีรู ซึ่งแยกไม่ออกจากการออกแบบดั้งเดิม
วิธีซ่อมไฟล์ STL
ขั้นตอนการซ่อมแซมไฟล์ STL ทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้
1.Auto-repair : ซอฟต์แวร์ซ่อมแซม STL จะพยายามแก้ไขข้อผิดพลาดที่สำคัญทั้งหมด รวมถึงรู ผิวงานที่แยกจากกัน และซ้อนทับกัน
2.Separating shells : Mesh ประกอบด้วยการรวบรวมของสามเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกัน อาจมีพื้นผิวต่อเนื่องหลายพื้นผิวที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกันอย่างเหมาะสมในขณะที่บางพื้นผิวจำเป็นต้องเอาออกไป
3.Closing holes, bridging gaps : โปรแกรมซ่อมแซม STL บางโปรแกรมอนุญาตให้ใช้วิธีอุดรูได้หลากหลาย เช่น planar, tangent, ruled, หรือ freeform.
4.Resolving overlaps and intersections เป็นวิธีการนำ mesh มาคำนวณหรือวิเคราะห์ใหม่
5.Filtering out double faces, double vertices, inverted normals, and sharp, narrow triangles.
6.Stitching
7.Manual repair เป็นการลบและสร้างผิว
8.Remeshing เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการนับสามเหลี่ยม
9.Exporting คือ เลือกรูปแบบ mesh ที่เลือก
รูปแบบที่ได้รับความนิยมและง่ายต่อการจัดเก็บมากที่สุดคือ STL (StereoLiThography) เราขอแนะนำให้บันทึกไฟล์ .STL ในรูปแบบ Binary เนื่องจากจะลดขนาดไฟล์เพิ่มเติม มีรูปแบบที่มีประโยชน์อื่นๆ อีกหลายรูปแบบ เช่น AMF, Collada, OBJ และ PLY พร้อมคุณสมบัติพิเศษสำหรับการจัดเก็บวัสดุ สี การRender การสแกน 3 มิติ และข้อมูลการพิมพ์ 3 มิติ
Meshmixer
Meshmixer เป็นโปรแกรมแก้ไข mesh อเนกประสงค์และใช้งานง่าย ไม่เพียงแต่เป็นไปได้ที่จะปรับmeshสามเหลี่ยมให้เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรับโครงสร้างส่วนทั้งหมดใหม่ จัดรูปแบบโมเดลให้มีสไตล์ หรือเพิ่มคุณสมบัติที่มีประโยชน์ลงไปด้วย
Meshmixerรวมเครื่องมือที่ใช้งานง่ายเข้ากับผู้ใช้งาน มีตัวเลือกคำสั่งทั้งหมดที่จำเป็นในการซ่อมแซมข้อผิดพลาดของ mesh ที่ซับซ้อน ความเป็นไปได้เพิ่มเติมและความพร้อมใช้งานฟรีทำให้เป็นที่ชัดเจน Meshmixer ยังเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการแก้ไขไฟล์ STL สร้างใหม่ทั้งส่วน ตลอดจนปรับแต่งและสรุปโมเดล 3 มิติ
Meshlab
Meshlab เป็นชุดซอฟต์แวร์ที่เชี่ยวชาญด้านการดำเนินการแบบ mesh ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลการสแกน 3 มิติ และมีการกำหนดตำแหน่งใหม่และอัลกอริธึมการซ่อมแซมขั้นสูงมากมาย สิ่งที่มีประโยชน์คือ Filters → Remeshing, Simplification and Construction → Simplification (Quadratic Edge Collapse Decimation) เพราะมันจะคำนวณ mesh ใหม่ตามจำนวนเป้าหมายของผิว การตรวจสอบ Planar Simplification จะรักษาพื้นผิวเรียบได้ดีที่สุด อีกวิธีหนึ่งในการลดรูปสามเหลี่ยมคือ Filters → Cleaning and Repairing → Merge Close Vertices
Meshlab เป็นโปรแกรมดูและแก้ไข mesh น้ำหนักเบาที่ต้องมี ซึ่งชดเชยสิ่งที่ขาดในความสามารถในการซ่อมแซมไฟล์และความเป็นมิตรกับผู้ใช้ด้วยสคริปต์การแก้ไขขั้นสูง
Magics
Materialise Magics เป็นเครื่องมือเตรียมข้อมูลการพิมพ์ 3 มิติระดับมืออาชีพที่ช่วยให้สามารถควบคุม mesh ได้ด้วยตนเองอย่างกว้างขวาง รวมถึงการวิเคราะห์ความหนาของผนัง การเจาะรู , การขัดผิวให้เรียบ , remeshing, Boolean และ การตัด รวมถึงการซ่อมรู ขอบที่ไม่ดี และข้อผิดพลาดของสามเหลี่ยมที่ซับซ้อนที่สุด Magics เป็นโซลูชันตัวแก้ไข STL ระดับมืออาชีพและมีฟังก์ชันการซ่อมแซมไฟล์ STL ที่หลากหลาย แต่มักจะต้องอาศัยการซ่อมแซมด้วยตนเองมากกว่า
Blender
Blender เป็นโปรแกรมฟรีและopen-source รวมถึงการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ การจัดเรียง การเรนเดอร์ และแอนิเมชั่น ฟังก์ชันการซ่อมแซม STL หลายอย่างพร้อมใช้งานในโหมดแก้ไขบนเมนู Mesh บนแถบเครื่องมือด้านล่าง โปรแกรมเสริม CellBlender มีเครื่องมือวิเคราะห์ Mesh เพื่อตรวจสอบความหลากหลายและค้นหาข้อผิดพลาดมากมาย ก่อนที่จะเริ่มสคริปต์การซ่อมแซมใดๆ Blender มุ่งเน้นไปที่การสร้างแบบจำลอง 3 มิติมากกว่าและมีอินเทอร์เฟซที่ซับซ้อน แต่ยังคงมีฟังก์ชันการทำงานที่จำเป็นส่วนใหญ่สำหรับการซ่อมแซม mesh ที่ดี
Netfabb
Autodesk Netfabbเป็นเครื่องมือเตรียมไฟล์การพิมพ์ 3 มิติขั้นสูง และมีฟังก์ชันซ่อมแซมอัตโนมัติอยู่ในซอฟต์แวร์ เช่น Formlabs PreForm มีให้บริการในเวอร์ชัน Standard, Premium และ Ultimate โดยสองเวอร์ชันแรกมีให้ใช้งานด้านการศึกษาได้อย่างอิสระ
Netfabb นำเสนอขั้นตอนการแก้ไข mesh เพิ่มเติม เช่น การเจาะรู การสร้างส่วนรองรับแบบกำหนดเอง และ Lattice Assistant และ Lattice Commander ซึ่งช่วยได้มากในการพัฒนาชิ้นงานให้มีน้ำหนักเบา เวอร์ชัน Ultimate นำเสนอ Optimization Utility ที่ปรับโครงสร้างชิ้นส่วนให้เหมาะสมตามโหลดที่ใช้โดยใช้การวิเคราะห์ FEA
Netfabb ของ Autodesk สร้างความโดดเด่นโดยมุ่งสู่วิศวกรด้วยความสามารถในการเตรียมการพิมพ์ 3D ขั้นสูง
credit : formlab