Как разделить STL-модель для 3D-печати

3D-печать больших деталей может оказаться непростой задачей! Читайте далее, чтобы узнать, как разделить STL-модель на части с помощью распространенных программных инструментов.

Существует множество причин, по которым вы можете захотеть разделить модель на более мелкие части. Возможно, ваш STL-файл больше, чем ваша билд-пластина. Возможно, вы хотите печатать разными цветами, но у вас нет многоцветного принтера, и вы не хотите вставлять команды паузы на определенных высотах в программу слайсера. Или же вы хотите разделить модель на части, которые будут выступать над столом, чтобы не использовать поддержки.

Иногда проектировщики облегчают вам задачу и предоставляют модель в виде предварительно разделенных частей. Но если это не так, вы можете просто разделить ее самостоятельно.

В этой статье мы расскажем вам о том, как разделить модель на части в двух программах для работы с твердыми телами: Meshmixer и Blender. Мы продемонстрируем этот процесс на примере модели, созданной пользователем Printables и прекрасного меча-мастера, вдохновленного игрой The Legend of Zelda: Breath of The Wild. Попутно мы также поделимся некоторыми советами по сборке отпечанной модели, чтобы у вас было больше шансов сделать его с первой попытки.

Давайте приступим!

Какой программой воспользоваться?

Существует множество вариантов разделения моделей на части — например, Cura или Tinkercad. Чтобы продемонстрировать диапазон сложности, мы будем использовать для разделения моделей Meshmixer (один из самых простых вариантов) и Blender (один из более сложных вариантов). Прежде чем мы перейдем к описанию шагов по разделению модели, мы обсудим обе эти программы немного подробнее, а позже представим несколько альтернативных вариантов, которые вы, возможно, захотите рассмотреть.

Meshmixer

Meshmixer — один из самых простых и быстрых способов разделения STL-файлов. Хотя он отлично справляется со своими задачами, по сравнению с другими программами он может показаться «одноруким пони». Например, Blender может создавать и редактировать сетчатые модели, а также использоваться для анимации, в то время как Fusion известен своими CAD-функциями и теперь имеет поддержку редактирования сетчатых моделей.

Хотя ранее было объявлено, что Meshmixer больше не будет поддерживаться Autodesk, на странице загрузки указано обновление в ноябре 2024 года. Как последний выпуск, мы ожидаем, что в нем не будет никаких новых функций или обновлений безопасности. Это может заставить некоторых людей перейти на Fusion, который также является продуктом Autodesk, чтобы быть в курсе новых функций, которые могут появиться в будущем. Но пока этот день не наступил, Meshmixer остается одной из часто используемых программ для разбивки моделей.

Если вы являетесь пользователем Mac, вы не сможете использовать эту программу без программы для Mac под названием Parallels, которая обеспечивает виртуализацию оборудования. Вы должны убедиться, что ваша виртуальная машина имеет достаточно ресурсов, чтобы выделить хотя бы минимальные требования для Meshmixer.

Blender

Blender с годами приобрел большую популярность как одна из самых совершенных программ для 3D-моделирования с открытым исходным кодом. Благодаря ей каждый может получить доступ к инструментам, необходимым для создания потрясающих сцен и реалистичных моделей.

Однако не все так радужно и солнечно. Один из недостатков Blender заключается в том, что он может показаться пугающим для начинающих пользователей, и для того, чтобы использовать большинство возможностей Blender, необходимо пройти определенную кривую обучения. Чтобы помочь в этом, вы можете найти учебники для начинающих. В нашем случае мы будем использовать его для разделения STL-файлов, что он делает очень хорошо!

Blender бесплатен, и многие люди уже используют его. Вам нужно лишь освоить пару инструментов или настроек, и вы сразу же сможете приступить к разбивке STL. И самое приятное, что вы не ограничиваетесь разбиением всей модели на горизонтальные и вертикальные углы, ведь вы можете добавлять плоскости, изменять их размер и легко менять угол наклона в любом направлении.

Теперь, когда вы знаете немного больше об инструментах, давайте перейдем к разбивке.

Часть I: Найдите точку наилучшего разреза

У вас есть модель, и вы готовы разделить ее на части, но не уверены, где сделать первый разрез. Мы уже сталкивались с этим, так что вот несколько стратегий, где разрезать модель, а также другие соображения, которые следует иметь в виду.

Если вы печатаете что-то с высокой детализацией, вам, возможно, стоит подумать о нескольких вещах. Старайтесь избегать разрезов, проходящих непосредственно через детализированные участки. Вы также можете попробовать разделить модель на части таким образом, чтобы создать наименьшее количество поддержек (например, разделить часть на выступы, чтобы их можно было напечатать на плоском столе, а не соединять в воздухе).

Еще один момент, который необходимо учитывать — это структурная целостность модели. Это может быть очень важно в зависимости от предполагаемого использования — например, функциональная деталь. Возможно, вы захотите избежать расщепления в самых слабых местах конструкции, а именно в тех местах, которые намного тоньше остальной части модели. Возможно, это не самое лучшее место для разрезания, поэтому старайтесь придерживаться мест с приличной площадью поверхности. Чем больше площадь, с которой вам придется работать при сборке, тем лучше.

Если вы любите игру «Тетрис», вам может понравиться следующий совет по поиску точек разреза. Подумайте, как можно разделить модель на части, чтобы уместить на столе наибольшее количество деталей за один раз. Вы будете поражены тем, как правильное разделение модели на части иногда может сэкономить вам несколько часов времени на печать.

Следующие шаги зависят от конкретной программы, поэтому мы продемонстрируем их сначала в Meshmixer, а затем в Blender.

Часть II: Разделение модели с помощью Meshmixer

С Meshmixer легко начать новичкам, поскольку процесс очень прост и требует всего пары шагов для получения желаемых результатов.

Шаг 1: Импорт

Импортируйте файл сетки, нажав на кнопку Import со знаком плюс в верхней части левой панели инструментов или в меню Quick Start. Meshmixer поддерживает все наиболее распространенные типы файлов, включая STL, 3MF и OBJ. Вы также можете импортировать некоторые из более эзотерических типов файлов, так что независимо от того, что используете, вы вероятно будете в курсе.

При первом импорте модели могут возникнуть проблемы с ее масштабом. Модель может показаться невероятно большой или невероятно маленькой, в зависимости от несоответствия. Из-за этого функция автоматического выравнивания в Meshmixer может сломаться, и в результате штифт будет невозможно выровнять.

Просто проверьте размеры при первом импорте модели. При необходимости измените единицы измерения, нажав кнопку «Analysis» на левой панели инструментов и выбрав правильные единицы измерения в выпадающем меню.

Шаг 2: Разрезание

Далее вам нужно решить, где разделить модель. Функция Plane Cut в Meshmixer предложит вам два варианта: Cut или Slice. При варианте Cut одна из частей будет отброшена, а Slice позволит сохранить обе части при разделении модели.

1. Нажмите кнопку Edit на левой панели инструментов, затем выберите «Plane Cut». Появившейся плоскостью можно легко управлять, перетаскивая и поворачивая ее.
2. Во всплывающем меню выберите «Slice», так как мы хотим сохранить обе части.
3. Когда вы будете довольны расположением плоскости, нажмите «Accept», чтобы выполнить разрез.

Шаг 3: Разделение

Теперь вам нужно разделить две части, чтобы можно было переместить их друг от друга. Снова перейдите на вкладку «Edit» на панели инструментов, затем выберите опцию «Separate Shells». В браузере объектов должно появиться сообщение о том, что теперь есть два разделенных объекта.

На этом этапе вы можете приступать к работе! Если модель достаточно проста, вы можете экспортировать ее (см. часть IV) и перейти к печати.

Однако для некоторых моделей простого разделения будет недостаточно, когда придет время соединить части вместе после печати. Здесь на помощь приходит добавление шпонок (т. е. локаторных штифтов). Добавив противоположные элементы по обе стороны от разреза, вы можете сделать их похожими друг на друга, как кусочки пазла, что значительно облегчит их соединение в правильной ориентации.

Часть III: Добавление паза

При склеивании двух деталей есть своя тонкость, когда вы пытаетесь идеально совместить их. Чтобы избежать ошибок, на помощь приходят штифт-паз. Они облегчают выравнивание разделенных деталей при склеивании. Это предотвращает смещение или другие ошибки.

В Meshmixer или Blender вы не найдете специальных инструментов или настроек для локаторных штифтов. Популярным приемом является использование куба или цилиндра в качестве локаторного штифта, но вы можете использовать любую форму, которая наиболее подходит для вашего проекта.

Локаторные штифты используются путем добавления формы на полпути в одну из двух частей и вычитания (углубления внутрь) той же формы из другой части. Хотя цилиндр может показаться удобной формой для использования в качестве штифта, у кубов больше шансов не сместиться на этапе склеивания.

Шаг 1: Скройте одну половину

В этом шаге вы скроете одну из половинок. Однако прежде чем двигаться дальше, необходимо убедиться, что обе детали выровнены и не были случайно сдвинуты. В противном случае вы рискуете добавить штифт-паз, не ровно.

Определите, с какой части разделенной модели вы хотите начать, затем щелкните на ней или выберите ее в Обозревателе объектов. Скройте другую часть, нажав на значок глаза в обозревателе объектов.

Если вы случайно закроете браузер объектов, не волнуйтесь. Вы можете перейти на вкладку «View» в самом верху экрана, а затем выбрать «Object Browser», чтобы вернуть его обратно.

Шаг 2: Создание штифта

Теперь пришло время выбрать фигуру, которую вы будете использовать в качестве штифт-паз:

1. Нажмите на кнопку Meshmix на левой панели инструментов. Это позволит вам выбрать одну из нескольких простых фигур, которые вы можете использовать в качестве булавки-локатора.
2. Выберите фигуру, затем перетащите ее на середину разделяемой области.
3. Измените размер фигуры так, чтобы она лучше всего подходила для вашей модели.

После размещения штифта рядом с панелью инструментов появится новое всплывающее окно. Новое окно содержит некоторые опции для того, как сетка будет интегрирована в вашу модель.

1. Измените режим композиции на «Create New Object». Это предотвратит слияние фигуры с любой частью модели.
2. Нажмите «Accept», чтобы разместить объект.
3. Выберите штифт, затем нажмите на значок «Copy» в правом нижнем углу браузера объектов. Теперь у вас будет два одинаковых, перекрывающихся штифта.
4. Спрячьте пока одну из копий, нажав на значок глаза рядом с ней в обозревателе объектов.

Шаг 3: Создание паза

Далее нам нужно создать отверстие в той половине модели, в которую будет вставляться булавка:

1. В обозревателе объектов выберите половину модели, в которой должно быть отверстие, а затем один из созданных нами штифтов. Порядок выбора очень важен: сначала модель, затем видимый штифт.
2. В появившемся всплывающем окне выберите «Boolean Difference».
3. Откроется второе диалоговое окно с множеством опций, оставьте все по умолчанию и нажмите «Accept».

Вы потеряете один из штифтов, но его форма будет вырезана из модели.

Шаг 4: Присоедините оставшийся штифт к другой разделенной части

Этот следующий шаг очень прост и не совсем необходим, но он позволяет избежать возможных подводных камней в дальнейшем. Вам просто нужно убедиться, что оставшийся штифт и другая часть рассматриваются в слайсере как одно целое. Это нужно для того, чтобы они не были разделены слайсером, а штифт не лежал на столе как отдельная деталь.

1. Выберите оставшийся штифт и вторую половину модели в Обозревателе объектов.
2. Убедитесь, что они оба видны, переключив значок глаза.
3. Во всплывающем окне выберите «Boolean Union», а все остальные настройки оставьте по умолчанию.
4. Нажмите «Accept».

Теперь ваш пин и половина модели будут представлять собой единое целое без пересекающихся объемов, и вам не придется впоследствии восстанавливать модель в слайсере.

Часть IV: Экспорт моделей

Экспортируйте с помощью меню «Файл» или нажав Ctrl + E (Источник: All3DP)

Осталось только экспортировать модель. В Meshmixer вы можете экспортировать модель в форматы OBJ, STL, 3MF или другие.

1. Выберите ту часть разделенной модели, которую вы хотите экспортировать. Это можно сделать, щелкнув либо на самой детали, либо на ее ярлыке в обозревателе объектов.
2. Нажмите кнопку «Export» на панели инструментов.
3. Назовите модель каким-нибудь описательным именем, чтобы избежать путаницы в дальнейшем.
4. Повторите этот процесс для другой части разделенной модели.

Часть II: Разделение модели в Blender

Далее мы рассмотрим, как разделить модель на части, добавить замок и экспортировать разделенные модели в Blender. Хотя это и сложнее, Blender дает пользователю гораздо больше свободы и вообще является более мощным инструментом — правда, если вы знаете, как им пользоваться.

Мы не будем вдаваться в тонкости пользовательского интерфейса Blender, но вы можете найти и ознакомиться с разделами о пользовательском интерфейсе.

Шаг 1: Импорт

Blender немного более строг, когда речь заходит о поддерживаемых форматах файлов сетки. Если говорить о распространенных форматах файлов для 3D-печати, то в настоящее время он поддерживает только STL и OBJ.

Однако существует дополнение Blender3mfFormat, которое позволит вам импортировать формат 3MF, очень распространенный в сообществе 3D-печати в наши дни. На странице GitHub, ссылка на которую приведена выше, есть простые инструкции по настройке этого дополнения.

После того как все настроено, перейдите в меню «Файл», выберите «Импорт», а затем найдите модель, которую хотите импортировать.

Шаг 2: Разрезание

1. Нажмите «1» на цифровой клавиатуре, чтобы увидеть модель с ног до головы.
2. В левой части заголовка убедитесь, что вы находитесь в режиме редактирования. Если нет, нажмите клавишу Tab или выберите «Режим редактирования» в выпадающем меню «Режим взаимодействия с объектами» в левой части заголовка.
3. Теперь выберите модель. Вероятно, проще всего щелкнуть по выпадающему меню «Выделение» в заголовке, а затем выбрать «Все».
4. Нажмите и удерживайте значок инструмента «Нож» на панели инструментов, затем выберите «Сечение» во всплывающем подменю.
5. Найдите место, где вы хотите разделить модель, затем просто нажмите и удерживайте левую кнопку мыши, чтобы нарисовать линию в месте разделения.

6. Нажмите «V», чтобы сделать сечение.
7. Нажмите правую кнопку мыши, чтобы не перетаскивать вершины.
8. Нажмите на выпадающее меню Выделение в заголовке, выберите «Выделить петли», затем «Выделить участок внутри петли».
9. Нажмите «P» на клавиатуре, чтобы открыть меню «Выделение».
10. Нажмите «Выделение».

Вы можете вернуться в режим объекта, нажав клавишу Tab, чтобы отодвинуть части друг от друга и увидеть разделение.

Если вы хотите получить ровное сечение, откройте панель Сечение Adjust Last Operation, которая появится в левой нижней части интерфейса. Введите «0» для значений Нормаль к плоскости по осям X и Y.

Шаг 3: Заполните сетку

Теперь, когда две половинки разделены, необходимо заполнить грани открытой полой сетки, которую мы создали с помощью реза.

1. Находясь в режиме объекта, выберите одну из частей разделенной модели.
2. Затем нажмите Tab, чтобы вернуться в режим редактирования.
3. Удерживая Shift + Alt, щелкните на открытой грани модели. В результате будут выделены все вершины ребра.
4. Нажмите клавишу «F», чтобы заполнить сетку новым лицом.
5. Повторите эти действия для другой половины модели.

Часть III: Добавление паза в Blender

Шаг 1: Вставьте объект штифта

1. Нажмите Tab, чтобы вернуться в режим объекта, затем выровняйте две отдельные части так, как вам нужно.
2. Как только вы убедитесь в этом, нажмите на выпадающее меню «Добавить» в заголовке, затем выберите «Сетка».
3. Выберите фигуру, которую вы хотите использовать в качестве штифта. В данном случае мы будем использовать куб.
4. С помощью инструмента «Перемещение» на панели инструментов переместите куб в середину двух разделенных частей как можно лучше.
5. С помощью инструмента «Масштаб» отмасштабируйте куб до подходящего размера и измените его размеры любым удобным способом.

После того как вы установили штифт так, как вам нужно, настало время поработать с булевыми модификаторами.

Шаг 2: Создайте паз

Булевы модификаторы позволят нам связать или вычесть один объект из другого.

1. Скройте одну из двух частей, нажав на значок глаза рядом с ее названием в редакторе Outliner Editor в верхней правой части интерфейса.
2. Выберите другую часть.
3. В редакторе свойств в правой нижней части интерфейса перейдите на вкладку «Свойства модификатора» — ту, на которой изображен гаечный ключ.
4. Нажмите «Добавить модификатор», столбик «Генерация», затем «Логический».
5. Вы увидите три варианта: Пересечение, Объединение и Разница. Выберите «Разница», если он еще не выбран.
6. В настройках объекта на панели выберите штифт.
7. Примените модификатор, удерживая Ctrl + A или нажав «Применить» в выпадающем меню рядом с названием модификатора. Это позволит вычесть штифт локатора из выбранной модели.

Чтобы увидеть изменения в модели, скройте форму штифта в редакторе Outliner Editor. Если этот параметр еще не установлен, возможно, будет полезно переключить затенение вьюпорта на Solid. Это третий значок с крайней правой стороны заголовка 3D-вьюпорт. Вы также можете навести курсор на значок, и тип затенения вьпорта будет отображен.

Шаг 3: Создайте паз

Далее нужно повторить те же шаги для другой стороны разделенной модели. Раскройте скрытую часть и спрячьте ту, над которой вы уже работали. Единственное отличие заключается в том, что вам придется уменьшить размер штифта, щелкнув на ней, нажав «S» и переместив мышь к середине. Если вы хотите быть более точными с масштабированием, вы можете настроить значение на панели Adjust Last Operation, которая появляется в левом нижнем углу 3D вьюпорт.

Цель состоит в том, чтобы уменьшить ключевую деталь настолько, чтобы она поместилась в паз, который мы создали, когда модель будет напечатана. Еще одно место, которое вам нужно будет изменить, находится там, где вы выбрали «Логическую разность». Теперь выберите «Объединение», который объединит две фигуры в одну.

Часть IV: Экспорт моделей

Осталось выстроить модели в соответствии с тем, как вы хотите сохранить их в STL-файле. Затем в меню «Файл» выберите «Экспорт» и выберите тип файла.

Если вы хотите использовать формат файла 3MF, вам понадобится дополнение 3MF, которое мы скачали и установили в части II выше. Если вы хотите сохранить разделенную модель в виде двух отдельных файлов, убедитесь, что выбран только нужный объект, а затем установите флажок «Только выделение» при экспорте.

Часть V: Соберите модель воедино

Вы зашли так далеко! После того как вы напечатали свои модели, пришло время их собрать. Возможно, вы захотите приобрести некоторые вещи, которые помогут вам добиться наилучшей адгезии при склеивании деталей. Такие вещи, как наждачная бумага, перчатки, резинки или зажимы, а также спрей-активатор суперклея могут облегчить работу.

Для сборки напечатанных деталей можно использовать различные клеи. Самый распространенный — цианакрилатный клей, называемый суперклеем за простоту использования, но он не всегда может быть лучшим вариантом в зависимости от того, с чем вы работаете. Другие варианты, такие как эпоксидный клей и даже использование 3D-ручки, могут быть полезны во время сборки.

Еще одна вещь, которую следует рассмотреть, — это какой-либо наполнитель. Хотя он полезен для скрытия линий слоев, он также может помочь, если у вас есть видимая линия расслоения после склеивания двух моделей вместе.

Это часто случается при соединении двух отдельно напечатанных деталей и может произойти по ряду причин. Иногда это происходит из-за слоновьей ноги на одной или обеих деталях. Также это может быть вызвано тем, что соединение деталей не совсем идеально.

В любом случае, сгладив место перехода наждачной бумагой, а затем используя какой-либо заполняющий состав, можно сделать соединение незаметным и бесшовным после покраски. Если вы столкнулись с трудностями при выполнении этих шагов или хотите увидеть больше советов по улучшению внешнего вида готовых моделей, ознакомьтесь с нашей статьей о постобработке 3D-отпечатков.

Альтернативы

Слайсеры

Еще один способ разделить STL — это просто использовать программное обеспечение для нарезки. Это очень простой и удобный способ разделения. Если вы используете Cura, вы можете ознакомиться с подробными инструкциями в этой статье о том, как разделить модель в Cura.

Если вы используете PrusaSlicer, то в нем есть очень удобная функция под названием «Cut», которая позволяет разделить модель, добавить ключевые элементы и даже добавить соединения типа «ласточкин хвост» — и все это в самом слайсере. Инструмент довольно прост в использовании: просто выделите модель, затем нажмите «C», чтобы открыть меню «Разрезать».

Здесь вы можете перетащить плоскость, определяющую область, которую нужно разрезать, а также множество других опций, с которыми можно поиграть. Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с подробной документацией Prusa по инструменту Cut.

Эта функция также присутствует в Orca Slicer, а более урезанная версия инструмента Cut Tool (простите за каламбур) доступна в SuperSlicer.

Fusion

Если вы знаете и любите Meshmixer, вы также можете оценить Fusion (ранее известный как Fusion 360). В сентябре 2021 года Fusion перенял многие функции, которые были доступны в Meshmixer.

В Fusion у вас будет множество вариантов различных плоскостей и функций, которые можно использовать при разделении модели. Плоскость Cut и Separate — это, вероятно, те, на которых вы захотите сосредоточиться, когда начнете работать.

Стоит отметить, что Fusion не так прост, как Meshmixer и имеет совершенно другой пользовательский интерфейс. Несмотря на то, что Fusion не так прост в освоении, на его YouTube-канале вы найдете множество полезных уроков, которые помогут вам усовершенствовать свои навыки.

Пользователи Mac ликуют, ведь это хорошая альтернатива Meshmixer! Кроме того, Fusion не ограничивается только разбивкой STL-файлов, поскольку это полнофункциональная CAD-программа.