メッシュとNURBS：3D印刷に最適な3Dモデルはどれですか？

CADプログラムを使用して3Dオブジェクトを設計する場合、一般的なモデリングプログラムでは、ポリゴンメッシュまたはNURBS（Non-Uniform Rational Basis Spline）のいずれかを使用してオブジェクトを記述します。 3D印刷用のファイルを作成する場合、ほとんどのCADプログラムはファイルをSTL形式に変換します（三角形のポリゴンメッシュに変換します）。メッシュを使用してオブジェクトを作成するか、NURBSで作業してから変換する必要があるかどうか疑問に思っている場合は、両方を比較して決定に役立てています。

全体的な調査結果

メッシュ

• ファイルサイズが小さい。

• モデルの変更が簡単です。

• STL形式と互換性があります。変換する必要はありません。

• フル3Dレンダリングなので、ピースをパッチすることによる継ぎ目はありません。

NURBS

• より正確でピクセル化されていないモデル。

• エンジニアリングおよび機械的アプリケーションに適しています。

• 滑らかな形状をレンダリングします。

ポリゴンメッシュは、コンピューター上で3次元アイテムをレンダリングします。このため、これは3D印刷用のSTLファイルで使用される形式です。三角形を使用して3D形状を作成する場合、滑らかなエッジの近似を作成します。 NURBSで最初に作成された画像の完全な滑らかさを実現することはできませんが、メッシュのモデリングは簡単です。ポイントの数学的平均を計算していないため、メッシュを押したり引いたりして移動し、毎回同じ結果を得ることができます。

コンピュータモデリングに関する限り、NURBSは最も滑らかな画像を作成します。また、ピクセル化されていないエッジが均一な正確なモデルを作成します。エンジニアリングおよび機械アプリケーションの場合、ポリゴンメッシュベースのプログラムよりもNURBSベースのコンピュータレンダリングが推奨されます。一般に、オブジェクトをCADプログラムにスキャンすると、それらのオブジェクトは最初にNURBSを使用してスキャンされます。

互換性のあるプログラム：無料バージョンとプレミアムバージョン

メッシュ

• 無料の商用ソフトウェア。

NURBS

• 無料の商用ソフトウェア。

• ほとんどのプログラムはポリゴンとNURBSの両方を処理します。

ポリゴンメッシュとNURBSの両方のユーザーは、さまざまな無料、フリーミアム、および商用のソフトウェアプログラムを使用できます。また、多くのプログラムには両方のオプションが組み込まれています。無料のソフトウェアBlenderでは、たとえば映画を作成するために、ポリゴンを使用してキャラクターを作成できますが、環境にNURBSを使用して、有機的な曲線で自然に見える地形を取得できます。

その他の主要なNURBSプログラムには、Autodesk Maya、Rhinoceros、およびAutoCADが含まれます。それでも、これらにはポリゴンメッシュも含まれます。 SketchUpの基本的な無料バージョンは、組み込みツールでポリゴンのみをサポートします。 Proエディションは、滑らかな曲線などのNURBSプロセスを近似する拡張機能をサポートしています。

どちらのツールを選択しても、モデルを作成するために何百ドルも費やす必要はありません。ただし、より強力なソフトウェアの中には、そのようなコストがかかるものもあります。

使いやすさ：メッシュモデルと印刷の高速化

メッシュ

• 3次元の線と形状を使用して、モデルをすばやく組み立てます。

• 滑らかな曲線を作るのは難しいです。

NURBS

• 2次元オブジェクトのパッチを使用してモデルを組み立てます。

• 悪い結合からギャップが現れる可能性があります。

• 滑らかな表面を簡単に作成できます。

NURBSは曲面のレンダリングに優れていますが、ポリゴンの辺の数を増やすことでメッシュモデルで近似を行うことができます。

NURBSには制限があります。これは2次元のレンダリング形式であるため、複雑な3次元の形状を作成するためにつなぎ合わせるパッチを作成する必要があります。場合によっては、これらのパッチが完全に合わず、継ぎ目が表示されます。オブジェクトを設計するときは、オブジェクトを注意深く見て、STLファイルのメッシュに変換する前に継ぎ目が完全に整列していることを確認することが重要です。

初心者にとって、メッシュポリゴンプログラムは、3Dモデリングの基本を学ぶための良い出発点です。基本モデルにたどり着くのにそれほど時間はかかりません。

3D印刷：ポリゴンメッシュの方が高速です

メッシュ

• STLに直接変換します。

NURBS

• STLファイルとしてエクスポートする前にメッシュに変換する必要があります。

3D印刷を目的としてモデリングしている場合、ポリゴンメッシュはNURBSよりも優れています。 NURBSファイルをSTL形式（スライシングソフトウェアがプリンターの命令を生成するために使用するファイルタイプ）に直接変換することはできません。最初にメッシュに変換する追加の手順があります。

NURBSで作業し、ファイルをメッシュに変換する場合、解像度を選択できます。高解像度は、印刷されるオブジェクトの中で最も滑らかな曲線を提供します。ただし、高解像度とは、ファイルが大きくなることを意味します。場合によっては、ファイルが大きすぎて3Dプリンターで処理できないことがあります。

解像度とファイルサイズの完璧なバランスを見つける以外に、ファイルサイズを減らすための他のクリーニング方法があります。たとえば、オブジェクトを作成するときは、印刷されない内面を作成しないでください。これが発生する可能性のある1つの方法は、2つの形状が結合されている場合です。結合サーフェスは、サーフェスが印刷されるときに個別のサーフェスではない場合でも、定義されたままになることがあります。

全体的な調査結果

最も使いやすい3Dデザインプログラムには、NURBSまたはメッシュファイルをSTLまたは別の3D印刷形式にエクスポートするオプションがある可能性があります。

最初にNURBSまたはメッシュを使用してオブジェクトを作成するかどうかは、好みによって異なります。変換する必要のない、より簡単なプログラムが必要な場合は、メッシュから開始するのが最適なオプションです。完璧な曲線を提供するプログラムが必要な場合は、NURBSを使用するプログラムを選択してください。

さまざまなモデル形式を理解するためのその他の優れたリソースは、3D印刷サービスビューロー（SculpteoやShapewaysなど）から提供されます。これらの会社は、ほとんどの3Dデザインプログラムのファイルタイプとフォーマットを処理します。多くの場合、ファイルを正しく印刷するための優れたヒントや提案があります。