Khi thiết kế vật thể 3D bằng phần mềm CAD, các chương trình phổ biến dùng lưới đa giác (polygon mesh) hoặc spline cơ sở hữu tỷ phi đồng nhất (NURBS) để mô tả vật thể. Khi tạo file cho in 3D, hầu hết CAD chuyển file sang định dạng STL (chuyển thành lưới tam giác). Nếu băn khoăn nên tạo vật thể bằng mesh hay làm việc trong NURBS rồi chuyển đổi, chúng tôi so sánh cả hai để bạn quyết định.
Tóm tắt so sánh
| Tiêu chí | Mesh (Lưới đa giác) | NURBS |
|---|---|---|
| Kích thước file | Nhỏ hơn | Lớn hơn (đặc biệt độ phân giải cao) |
| Chỉnh sửa mô hình | Dễ dàng hơn | Phức tạp hơn |
| Tương thích STL | Tương thích trực tiếp, không cần chuyển đổi | Phải chuyển sang mesh trước khi xuất STL |
| Hiển thị 3D | Đầy đủ, không đường nối từ ghép mảnh | Có thể xuất hiện đường nối (seams) từ ghép các mảnh 2D |
| Độ chính xác | Xấp xỉ, cạnh có thể bị pixelated | Chính xác hơn, mượt mà, không pixelated |
| Phù hợp cho | Mô hình tổng quát, người mới bắt đầu | Kỹ thuật, cơ khí, bề mặt cong mượt |
Mesh hiển thị vật thể 3 chiều trên máy tính. Do đó, đây là định dạng STL dùng cho in 3D. Khi dùng tam giác tạo hình 3D, bạn tạo sự xấp xỉ của cạnh mượt. Không bao giờ đạt độ mượt hoàn hảo như NURBS ban đầu, nhưng mesh dễ mô hình hóa hơn. Bạn đẩy/kéo mesh để di chuyển và đạt kết quả giống nhau mỗi lần vì nó không tính trung bình toán học của các điểm.
Về mô hình hóa máy tính, NURBS tạo hình ảnh mượt nhất. Tạo mô hình chính xác với cạnh đều, không pixelated. Với ứng dụng kỹ thuật, cơ khí, rendering dựa trên NURBS ưu tiên hơn chương trình dựa trên mesh. Khi quét vật thể vào CAD, vật thể ban đầu thường được quét bằng NURBS.
Phần mềm tương thích: Miễn phí và trả phí
Cả mesh và NURBS đều có nhiều phần mềm miễn phí, freemium và thương mại. Nhiều chương trình tích hợp cả hai. Trong Blender miễn phí, để làm phim ví dụ, bạn tạo nhân vật bằng polygon nhưng dùng NURBS cho môi trường để có địa hình tự nhiên với đường cong hữu cơ.
Các phần mềm NURBS chính: Autodesk Maya, Rhinoceros, AutoCAD. Chúng cũng hỗ trợ polygon mesh. SketchUp bản cơ bản miễn phí chỉ hỗ trợ polygon trong công cụ tích hợp. Bản Pro hỗ trợ mở rộng xấp xỉ quy trình NURBS như đường cong mượt.
Dù công cụ nào, bạn không cần chi hàng trăm USD để tạo mô hình. Tuy nhiên phần mềm mạnh hơn có giá cao.
Độ dễ sử dụng: Mesh mô hình và in nhanh hơn
Mesh dùng đường và hình dạng 3D để lắp ráp mô hình nhanh. Khó tạo đường cong mượt.
NURBS lắp ráp mô hình từ các mảnh 2D (patches). Có thể xuất hiện khe hở từ việc ghép kém. Dễ tạo bề mặt mượt.
NURBS tốt hơn rendering bề mặt cong, tuy mesh có thể xấp xỉ bằng cách tăng số cạnh đa giác.
NURBS có hạn chế: là rendering 2D, cần tạo patches ghép thành hình 3D phức tạp. Đôi khi patches không khớp hoàn hảo, xuất hiện đường nối. Cần kiểm tra kỹ khi thiết kế, đảm bảo đường nối khớp trước khi chuyển mesh cho file STL.
Người mới bắt đầu, chương trình mesh polygon là điểm khởi đầu tốt để học cơ bản mô hình 3D. Không lâu để có mô hình cơ bản.
In 3D: Polygon Mesh nhanh hơn
Mesh chuyển trực tiếp sang STL. NURBS phải chuyển sang mesh trước khi xuất STL.
Nếu mô hình nhằm in 3D, polygon mesh có lợi thế hơn NURBS. File NURBS không chuyển trực tiếp thành STL (định dạng slicing software dùng để tạo lệnh cho máy in). Có bước thêm: chuyển sang mesh trước.
Khi làm việc NURBS và chuyển sang mesh, bạn chọn độ phân giải. Độ phân giải cao cho đường cong mượt nhất khi in. Tuy nhiên độ phân giải cao = file lớn. Trong một số trường hợp file quá lớn máy in không xử lý được.
Ngoài cân bằng độ phân giải và kích thước file, có phương pháp làm sạch giảm kích thước file. Ví dụ: khi tạo vật thể, đừng tạo bề mặt bên trong sẽ không in. Điều này xảy ra khi ghép hai hình dạng. Đôi khi bề mặt ghép vẫn được định nghĩa, dù khi in chúng không phải bề mặt riêng biệt.
Kết luận chung
Chương trình thiết kế 3D bạn thoải mái nhất sẽ có tùy chọn xuất file NURBS hoặc mesh sang STL hoặc định dạng in 3D khác.
Việc chọn NURBS hay mesh ban đầu tùy sở thích. Nếu muốn chương trình dễ dàng, không cần chuyển đổi, bắt đầu bằng mesh là tối ưu. Nếu muốn đường cong hoàn hảo, chọn chương trình dùng NURBS.
Nguồn tuyệt vời khác để hiểu các định dạng mô hình đến từ các bureau dịch vụ in 3D (như Sculpteo, Shapeways). Chúng xử lý định dạng file từ hầu hết phần mềm thiết kế 3D. Thường có mẹo và gợi ý hay để file in đúng.