Meshmixer 教學：為 3D 列印編輯 STL 文件的 15 個重要技巧

在 3D 列印零件之前，設計師和工程師通常需要調整、優化、最終確定和編輯 3D 模型。Autodesk 的 Meshmixer 是用於處理三角網格的最先進軟體，用於編輯 STL 文件和 3D 網格。

使用 Meshmixer，不僅可以優化三角網格，還可以重新雕刻整個部分、風格化模型或向其添加有用的功能。

本指南向初學者和資深用戶介紹了 15 個專業技巧，使設計師能夠使用這款多功能軟體更改他們的 3D 模型。

技巧 #1：導入和輸出

在專案開始時，選擇一種可以全面呈現設計的文件格式，同時適合預期的應用並最小化文件轉檔的需要。Meshmixer 將讀取多種 3D 文件類型，例如 STL、OBJ、PLY 和一些鮮為人知的格式；AMF、3MF、OFF 和原生 MIX 格式。為了將設計導出為不同的格式，Meshmixer 還支持 Collada、VRML 和 Smesh。

STL (STereoLithography) 是最初為雷射光固化 3D 列印開發的一種格式，也是3D 列印中最普遍接受的文件格式。它僅儲存幾何數據並且有著非常小的文件尺寸。
OBJ 最初由 Wavefront 創建，是一種存儲頂點資料以表示 3D 網格的簡單格式。除了頂點位置，它還儲存表面法線和可以映射到外部紋理的 UV 坐標。
PLY（Polygon）是史丹佛開發的一種更廣泛的格式，用於幫助儲存 3D 掃描數據。它的好處之一是可以為面部的兩側分別分配紋理數據等屬性。
AMF（Addictive Manufacturing Format）是用於 3D 列印的 STL 的替代方案。基於 XML，它將儲存額外的數據，例如方向、比例、多個物件的圖案、非平面邊緣和分級材料。
3MF（3D Manufacturing Format）與 AMF 類似，但標準化程度較低，因為它是由公司聯盟創建的。最初由 Microsoft 開發，它是 Windows 中的原生 3D 格式。
OFF（Object File Format）是一種簡單的、可手動編程的、基於文本的格式，它在幾何體旁邊還存儲每個頂點的顏色數據。
Collada (COLLaborative Design Activity) 是Sony開發的一種非常適合數位資產的通用格式。現在廣泛支持的格式允許開發人員存儲渲染數據，例如動畫、細節層次、著色器以及漫反射、法線和鏡面反射貼圖。
VRML（Virtual Reality Markup Language）類似於 Collada，但可編寫腳本並與網絡瀏覽器兼容。
Smesh 是一種簡單的格式，它根據三角形和複雜的多邊形來描述 3D 幾何體。這使得格式更適合具有大平面區域的對象。

▲雕塑和幾何文件的標準 STL 文件格式的比較表明3MF 和 Smesh 是更有效的格式，而 AMF 更通用，但在空間方面也更昂貴。

技巧 #2：重新劃分網格

修改零件之前，請確保優化其三角測量。在我們的範例中，我們選擇了米洛維納斯模型，該模型具有不均勻分佈的三角形以及一些分裂和折疊的三角形。使用 Meshmixer，您可以使用重新網格化使其創建均勻的曲面細分。

點擊選單中的 選擇 Select 圖標並點擊以創建要重新劃分網格的區域，或使用 Ctrl + A 選擇整個物件。在彈出的選單上，點擊 編輯 Edit → 重新網格化 Remesh 或 點擊 R ，有幾種重新網格化模式：

目標邊長 Target Edge Length 確保整個網格的三角形大小均勻，優化零件的雕刻。這是計算密集型的，因此相對於對象設置一個合理的大小。
相對密度 Relative Density 是相同的方法，但根據三角形密度指定。
自適應密度 Adaptive Density 在更詳細的區域創建更密集的三角測量，優化文件大小。當對象完成並且可以保存以供 3D 列印時，這很有用。
線性細分 Linear Subdivision 只需通過拆分現有三角形來創建更多三角形，同時保持原始幾何形狀。

請注意 規律性設置 Regularity 會創建更多等邊三角形，但會犧牲更多細節。轉換設置 Transition 創建從原始網格到重新劃分網格的部分的逐漸轉變。選中 保留組邊界 Preserve Group Boundaries 後，程序會維持專門設計的三角形組的形狀，例如完美的圓形眼睛。選中保留銳邊選項可防止硬角被平滑掉。在邊界下，自由邊界通常是首選，因為它犧牲了網格質量的準確性。

▲優化網格將文件大小減少了 60% 。

技巧 #3：分隔區域

Meshmixer 提供了幾種方法來分離網格的一部分。最簡單的方法是先選擇要分離的部分，然後使用編輯 Edit → 提取 (Shift+D) 指令。該程序將創建一個具有可選偏移距離的新殼。選擇法線偏移方向將擴大或縮小您的零件。然後從主選單中選擇編輯 Edit → 分離殼體 Separate Shells 以單獨保存和命名每個部分，同時刪除淘汰的部分。

▲提取指令創建選定區域的偏移或副本

另一種方法是編輯 Edit → 平面切割 Plane Cut。這帶來一個變換小工具，允許切割平面的方向。藍色箭頭用於指定切割方向。若平面會切斷需要的部分，則可以在切割之前創建一個選擇。在選擇處於活動狀態的情況下，從彈出視窗而不是主選單中點擊編輯 Edit → 平面切割 Plane 。

▲應用於選取區域的平面切割指令會在不影響其他區域的情況下切割特定區域。

技巧 #4：創建自定義資料庫

Meshmixer 最初是為了交換和組合不同的 3D 物件而創建的。打開程序時，第一個圖標 Meshmix 打開一個物件資料庫。在下拉選單下是一個名為我的物件 My Parts 的部分。這允許用戶創建自定義 3D 資料庫。

要添加物件，請在物件瀏覽器中選擇它（使用Ctrl + Shift + O切換） ，然後使用Ctrl + A選擇全部。現在在主選單的選擇 Select 部分選擇 轉換為 Convert to → 實體零件 Solid Part。點擊接受後，物件將顯示於 My Parts 部分。

▲My Parts 允許用戶創建自定義物件資料庫。

技巧 #5：雕刻基礎

在雕刻部分，Meshmixer 提供了幾個可以直接應用於網格的畫筆。以下不同的筆刷提供基本 3D 雕刻工作所需的所有功能：

拖動Drag 在 3D 空間中移動一個區域
繪製 Draw 沿著筆刷區域的法線移動頂點，就像在表面上繪製一樣
展平 Flatten 將筆刷區域中的頂點移向該區域的平均法線
膨脹 Inflate 沿它們的法線平移頂點

雕刻時按住 Ctrl 可反轉畫筆功能，使用快速鍵 [ 和 ] 快速更改畫筆大小，或使用左右箭頭循環瀏覽上次使用的畫筆。推薦的輔助畫筆是RobustSmooth，可透過按住 Shift 鍵啟動。這樣，使用者可以在操作刷和平滑刷之間快速切換以定義整體體積。

要添加細節，帶有尖銳衰減圖案的 Draw brush 效果很好。與 Pinch brush 一起，這會產生非常清晰的線條。Surface brushes 也非常適合添加細節。使用自定義模板可以快速創建複雜的紋理。確保啟用 優化 Refinement（快速鍵 R）或使用 體積 Volume 部分中的 Refine Brush 添加三角形以獲得更多細節。

檢查對稱性（快速鍵 Shift + S）在對稱平面上應用相同的雕刻操作。選中後，點擊指令旁邊的工具箱圖標以手動放置對稱平面。

▲基本的刷具將這個手臂模型變成了一個更柔軟的模型，可以更好地適應我們的米洛維納斯模型。

技巧 #6：組合網格

要將兩個網格合併為一個，請導入兩個網格或將它們從 Meshmix 資料庫中喚出。在物件瀏覽器中，從主選單中選擇一個物件，然後選擇編輯 Edit → 變形 Transform 來定位每個物件。選擇兩個物件後，啟動相應的 Boolean 指令，在本例中為 Union。這是一個將兩個物件合併到一個殼中的複雜算法。如果物件由多個殼組成，首先使用編輯 Edit → 分離殼體 Separate Shells 指令。對於 Boolean Difference 指令，從第一個物件中減去第二個選定物件。由於 Meshmixer 獨特的 Boolean script 版本，它不僅適用於實體模型，還適用於曲面。

精確的或最大化質量模式將保持兩個物件之間的相交曲線，而 Fast Approximate 更加快快並且通常足夠使用。如果 Boolean 運算失敗，則會產生兩個紅色物件。在這種情況下，請調高 搜索深度 Search Depth 參數以增加成功的機會。檢查使用相交曲線也可以提高質量。目標邊緣比例 Target Edge Scale 控制交點附近的三角形相對於周圍三角形的大小。

▲一個成功的 Meshmix，在交叉點處添加了細節以進行重新雕刻。

技巧 #7：網格修復（STL 修復）

Meshmixer 提供了多種修補網格中孔洞的進階方法。有時創建一個孔以切出不規則區域很有用。在這種情況下，進入選擇模式 Select mode 並使用套索選擇要刪除的區域。點擊刪除 Delete 或編輯 Edit → 丟棄 Discard (X) 以刪除所有選定的面孔。轉到分析 Analysis → 檢查器 Inspector，將檢測到孔洞。在下拉選單中的可用選項中，最小填充 Minimal Fill 會導致閉合孔所需的三角形數量最少。平面填充 Flat Fill 創建盡可能平坦的補片，平滑填充Smooth Fill 使補片與周圍區域的曲率相匹配。全部自動修復 Auto Repair All 通常修復所有孔洞，以及相交和浮動三角形。

另一種方法是選擇要刪除的區域，然後使用彈出菜單中的編輯 Edit → 擦除和填充 Erase and Fill (F)。將 Type 設置為 Smooth MVC 會產生良好的連續填充。編輯 Edit → 建立實體或編輯 Make Solid or Edit → 替換和填充 Replace and Fill是將填充所有孔洞的其他方法。使用 RobustSmooth 雕刻刷的額外通道將改進的區域完全融合到模型中。

▲平滑不規則區域。

技巧 #8：增加厚度

對於 3D 列印後可見的任何特徵，它需要具有最小壁厚或細節尺寸，這取決於 3D 列印機和 3D 列印技術。雷射光固化3D 列印機，如 Form 3+，可以重現一些最精細的細節。

向網格添加厚度的一種方法在於特定使用拉伸 Extrude 指令。使用畫筆模式選擇需要增厚的區域，該模式允許選擇（並透過按住 Ctrl 取消選擇）單個三角形。可以通過從彈出選單中選擇修改 Modify → 平滑邊界 Smooth Boundry 來平滑選擇。增加平滑度和迭代參數會使結果在更乾淨的選擇。現在，選擇編輯 Edit → 拉伸 Extrude (D)，法線作為方向設置。

▲使用拉伸操作生成較厚的部分。

技巧 #9：挖空零件

有時當您未要列印需要一定強度的功能物件時，增加壁厚以挖空您的設計可能是節省大量材料和時間的好方法。

要為整個模型設置壁厚，請選擇編輯 Edit → 中空體 Hollow。最小壁厚取決於 3D 列印技術。對於 SLA 和選擇性雷射燒結 (SLS)，1 毫米是一個很好的最小偏移值。

▲在挖空零件時添加漏出孔對於使用 SLA 和 SLS 技術成功進行 3D 列印至關重要。

對於 SLA，包括至少兩個直徑為 1.5 毫米的孔，一個盡可能靠近成型平台，另一個在相對側的某處。這為樹脂提供了一個漏出孔，防止了 3D 列印過程中的壓力差。它還可確保異丙醇 (IPA) 在清潔和之後的通風過程中良好流動。

對於 SLS 模型，添加兩個 2 毫米的孔或一個直徑為 4 毫米的孔，以使夾帶的粉末逸出。可以自動生成孔洞或雙擊以指定自定義位置。

為確保水密模型，在創建孔洞後運行編輯 Edit → 建立實體 Make Solid。這是一項密集型操作，為確保模型已準備好進行 3D 列印。

使用分析 Analysis → 穩定性 Stability 工具，我們還可以推論在我們的示範案例中，物件體積減少了 75% 以上，這將顯著減少材料使用和列印時間。

技巧 #10：厚度分析

使用分析 Analysis → 厚度 Thickness 來驗證模型的壁厚是否在3D 列印技術的可接受範圍內。壁厚不足可能會導致細節丟失，或者更壞的情況導致列印失敗。

最小厚度設置檢查壁厚是否滿足此尺寸，最小缺陷尺寸 Minimum Defect Size 表示區域需要標記為低於臨界值的最小尺寸。錐角 Cone Angle、取樣孔 Cone Samples 和入射餘角 Grazing Angle是計算從一側到另一側的射線數量以及它們之間的角度相關的技術參數，以確定壁厚。降低取樣孔並設置更高的入射餘角將縮短處理時間。

分析我們的單臂維納斯模型，有一些壁厚較薄的區域，但使用 SLA 3D 列印，只有外衣上最大的部分需要修改，例如使用 Inflate brush。

▲壁厚分析將有助於保留細節並減少列印失敗。

技巧 #11：生成支撐材

我們的維納斯雕塑在 2000 多年前並沒有考慮到 3D 列印設計規則。為了成功列印，熱融沉積建模 (FDM) 和 SLA 3D 列印機將需要支撐結構。Meshmixer 提供了將支撐結構直接嵌入網格的可能性。它們是使用延伸到懸垂的分叉鏈構建的，與底座的支撐相比，這可以節省大量材料。

先進的列印準備工具，如 Formlabs 的 PreForm 軟體，讓您可以輕鬆地為選定的列印機和 3D 模型創建和編輯最佳支撐結構。為獲得最佳效果，我們建議使用 PreForm 來創建支撐結構。免費使用PreForm

從主選單中，選擇分析 Analysis → 懸空結構 Overhangs 並選擇與 3D 列印機相關的預設。添加接觸公差 Contact Tolerance 指定從支撐結構的尖端到模型的距離，以便於後製拆除。現在打開支撐材生成 Support Generator，它向我們展示了不言而喻的設定。在進階支撐 Advanced Support 下，確保為需要高支撐結構的模型選中允許尖端接觸 Allow Top Connections。這將創建從模型本身某處開始而不是從成型平台開始的支撐。調整設置後，點擊生成支撐 Generate Supports，支撐生成器是計算密集型的，因此對於大型模型，有時執行另一個編輯 Edit → 重新網格化 Remesh 或編輯 Edit → 減少 Reduce 操作以最小化三角形計數是有用的。它還有助於使模型已經定位且 Z 軸向上並快速移動到 XY 平面。使用 Ctrl + LMB 移除高細節區域中的單個支撐，這些支撐可能會干擾產品幾何形狀、容易列印失敗或難以在列印後移除。

在所有支撐結構就位後，轉換為實體 Convert to Solid 將所有連接的支撐組合成一個物件。然後，編輯 Edit → 分離殼體 Sperate Shells 指令允許將支撐結構與模型分開保存，以便在切片軟體中應用不同的 3D 列印設置。

▲為 FDM 和 SLA 3D列印生成的支撐結構可以在非常詳細的區域中減少到最低限度。

技巧 #12：創建電線、管道和通道

將電線添加到 3D 模型，例如在單次列印中連接多個零件，如果手動完成，可能會花費大量精力。將建模過程的這一部分委託給 MeshMixer 將在使用強大的編輯 Edit→ 添加管道 AddTube工具時生成成功的模型。這允許用戶在網格表面上指定兩個點，在這兩個點之間連接指定起點和終點半徑的管。樣條 Spline 曲線類型允許沿起點和端面法線彎曲管，並且可調切線強度。AutoRoute（平滑）創建一個盡可能遠地穿過模型的管子，這對流體通道或電線路徑很有用。

在合併模式 Combine Mode 中選擇 Boolean 時，會在網格中添加外管，同時減去內管以創建內部通道。附加在同一個物件中創建一個新的殼而不與之合併。

如果我們想創建一個透過澆口型連接的微型物件陣列，編輯 Edit → 變形 Transform (T) 和編輯 Edit → 鏡像 Mirror 對於縮小和重新定位它們很幫助。使用編輯 Edit → 對齊 Align 可以將物件快速移動至到地平面。點擊編輯 Edit → 複製 Duplicate 並在物件瀏覽器中選擇新物件，使用變型工具將其沿 X 軸移動。選擇兩個物件並執行合併操作 Combine，將模型移動到單個物件中並快速創建線性圖案。對於更進階的物件圖像化功能，最好使用其他人體工具，例如 Blender 的 Array Modifier。

▲AddTube 工具的不同用途。

技巧 #13：包裝多個物件

列印多個物件時，有效利用可用空間很重要。MeshMixer 提供分析 Analysis → 佈局/包裝 Layout/Packing 功能以不同方式佈局物件。在開始包裝算法之前，應用分離殼體 Separate Shells 指令並相對於地平面正確定位物件非常重要。對於我們的維納斯雕塑，事實證明方形包裝方式比圓形包裝方式更有效。

▲MeshMixer 的包裝算法優化佈局以在 3D 列印多個對象時節省空間。

技巧 #14：風格變化

Meshmixer 還具有一系列風格變化，允許設計師在編輯網格時發揮創意。

立體像素化Voxelize

主選單中的編輯 Edit → 建立實體 Make Solid 指令透過將物件重新計算為立體像素化顯示，從網格表面創建水密實體。如果我們在具有大單元尺寸的Solid Type 下選擇 Blocky 模式，它會產生一個時髦的立體像素化模型。為了防止需要支撐結構的直懸垂，技巧是首先使用編輯 Edit → 變換工具Transform 將物件在 X 或 Z 軸上旋轉 45 度。使用編輯 Edit → 平面切割 Plane cut 再次使底部變平。

低多邊形Low Poly

製作良好的低多邊形模型是一門藝術，通常需要很長時間的手動設計工作。MeshMixer 提供了進階功能，可以將複雜的物件變成引人注目的低多邊形塊。這可以分兩次完成：

首先，確定保留細節所需的最小三角形大小。這會刪除不必要的細節，從而加快第二遍的實驗速度。點擊編輯 Edit → 重新網格化 Remesh 並選擇相對密度 Relative Density 模式。將密度滑塊調低到仍能合理表示幾何體的位置，同時不點選 保留銳邊 Preserve Sharp Edges 選項。
點擊接受Accept 並再次選擇編輯 Edit → 重新網格化 Remesh。這次，使用目標邊長模式 Target Edge Length 在邊長下指定低多邊形模型中所需的最長邊的長度。現在點選保留銳邊 Preserve Sharp Edges 並嘗試銳化臨界值和規律性參數，直到模型看起來像原始模型的藝術版本。

首先，確定保留細節所需的最小三角形大小。這會刪除不必要的細節，從而加快第二遍的實驗速度。點擊編輯 Edit → 重新網格化 Remesh 並選擇相對密度 Relative Density 模式。將密度滑塊調低到仍能合理表示幾何體的位置，同時不點選保留銳邊選項。

點擊接受Accept 並再次選擇編輯 Edit → 重新網格 Remesh。這次，使用目標邊長模式 Target Edge Length 在邊長下指定低多邊形模型中所需的最長邊的長度。現在點選保留銳邊 Preserve Sharp Edges 並嘗試銳化臨界值和規律性參數，直到模型看起來像原始模型的藝術版本。

線框

首次應在低多邊形部分應用重新網格化後，可以創建一個開放的線框樣式模型。然後從主選單中選擇編輯 Edit → 建立圖樣 Make Pattern 並為圖樣類型Pattern Type 選擇邊緣 Edges。這會在每個邊緣創建一條線。選擇雙重邊緣 Dual Edges 以獲得 Voronoi 樣式的圖案。Element Dimension 表示線徑，對於 FDM 3D 列印應至少為 2 或 2.5毫米，對於 SLS 和 SLA 3D 列印應至少為 1毫米。網格平滑 Grid Smoothing 是一個進階選項，可以平滑地混合所有線框組件，從而產生視覺和機械上更具吸引力的設計。

▲低多邊形、立體像素化、線框和穿孔圖樣變化。

技巧 #15：將模型發送到 3D 列印軟體

使用主選單中的列印 Print 指令，您可以設置列印機屬性並選擇列印準備工具或切片程序來切片模型並將其直接發送到 3D 列印機。

▲在 Meshmixer 中設置列印機屬性可加快工作流程。

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