如何制作3D打印的镂空模型

阿巴赛教您制作艺术镂空模型

我们先来欣赏一组很有艺术感的镂空模型。这样的模型既很美观，又很节省材料。

图1 镂空模型

现在阿巴赛就来教大家怎么由一个模型得到这种镂空的效果（如图2）。

图2 镂空效果展示

需要的工具原料：MeshLab软件、ZBrush软件、Cura软件、测试模型Cat.obj。讲解之前我们先简单地介绍一下这次制作过程中使用到的几个软件。MeshLab（提取密码：nsnt ）是个开源免费的3D网格处理软件，它主要用于编辑修复模型，具有简化、细分、光滑、采样、清理、重建等功能。感兴趣的朋友们可以在这里看到最详细介绍。ZBrush（提取密码：nghq ）是一款高精度笔刷式雕刻软件，建模过程就像玩橡皮泥一样，利用拉，捏，推，扭等操作来对几何进行编辑，生成任意的高度复杂和丰富的几何细节（如怪兽的复杂表面细节）。详细介绍请点击这里。Cura是一款3D打印的切片软件，主要功能是对模型进行切片处理，最后生成3D打印机能识别的gcode格式直接进行打印。阿巴赛提供了Cura的简体中文版下载，需要的朋友请自行下载。

接下来我们一步一步地教大家如何制作这种漂亮的镂空效果，图文并茂哦。

【Step 1】：MeshLab导入模型

双击打开MeshLab软件，点击菜单栏【File】-【Import Mesh】导入准备好的模型cat.obj。导入之后，单击拖拽鼠标左键旋转视图，滚动鼠标滚轮缩放视图，单击拖拽鼠标滚轮平移视图。

图3 MeshLab导入模型

【Step 2】：细分模型

在界面下方的状态栏，可以看到该模型的点数和面数。为了让模型有更好的镂空效果，我们先对模型进行细分。点击菜单栏【Filters】-【Remeshing，Simplification and Reconstruction】-【Subdicision Surfaces：Loop】，弹出参数设置对话框。我们将迭代次数（Iterations）改为1，点击应用（Apply）；再将边的阈值（Edge Threshold）变小为原来的一般，再点击应用（Apply）；重复操作直到点数达到一二十万左右。

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图4 细分模型

【Step 3】：点采样

我们想把这个模型镂空多少个孔，我们就采样多少个点。因为我们的思路是将这些采样点作为基础，选择它们周围一定范围内的点一起删除，这样就形成了我们想要的镂空效果。点击菜单栏【Filters】-【Sampling】-【Poisson-disk Sampling】，弹出采样对话框，在采样数（Number of samples）输入200，点击应用（Apply），关闭对话框。

图5 对模型采样

接下来我们观察一些采样点的质量。点击菜单栏【View】-【Show Layer Dialog】，或者快捷键Ctrl+L，调出对象层级窗口。可以看到对象层级窗口显示两个模型，我们点击Cat.obj

模型前面的眼睛，就隐藏了这个模型。此时，我们就可以看到采样点的分布了。

【Step 4】：点染色

我们利用一种Voronoi算法用刚才的采样点将原始模型的点赋权重，说白了就是扩大采样点的领域，准备好删去的区域。点击【Filters】-【Sampling】-【Voronoi Vertex Coloring】，弹出对话框，勾选BackDistance，勾选Preview，点击应用（Apply）。此时模型被染成不同的颜色，绿色的部分将会被删除。

在对象层级窗口，点击任一模型右击，弹出快捷菜单，选择【Flatten Visible Layers】，

在弹出的对话框点击应用。

图7 点染色

【Step 5】：删去镂空区域

这时，我们可以通过点的质量或者说权重去选择我们将要删去的区域。点击菜单栏【Filters】-【Selection】-【Select Faces by Vertex Quality】，弹出参数设置对话框，勾选Preview，现在红色的部分表示被选中。我们通过调节最小质量（Min Quality）和最大质量（Max Quality）来选择这两者之间的点。离采样点越近，点的质量越大。调到我们满意的状态之后，点击应用（Apply）。键盘上按Shift+Del删除选中的面和点，就得到镂空的面片。

图8 删去面片

【Step 6】：光滑模型

在导出模型之前，我们先对镂空模型的边界进行光滑处理。点击菜单栏【Filters】-【Smoothing, Fairing and Deformation】-【Lapacian Smooth】，弹出对话框，点击几次应用（Apply）即可。

图9 光滑模型

【Step 7】：MeshLab导出模型

点击菜单栏【File】-【Export Mesh】导出模型，或者快捷键Ctrl+E。选择OBJ格式，命名该模型Cat-patch。

【Step 8】：ZBrush导入模型

双击打开ZBrush软件，在右侧托盘点击【Tools】-【Import】，弹出对话框，选择

Cat-patch.obj，点击打开完成导入模型操作。这时在画布上拖拽出来，打开上方的编辑（Edit）按钮。在画布空白处右键拖拽实现视图的旋转，按住Ctrl的同时右键上下拖拽实现视图的缩放，按住Alt的同时右键拖拽实现视图的平移。

图10 导入ZBrush

【Step 9】：抽壳

现在给模型添加厚度，将之前的面片变成有厚度的实体。点击【Tools】-【SubTool】-

【Extract】-【Extract】，等待抽壳结束，点击下方的【Accept】接受抽壳操作。

图11 给模型添加厚度

【Step 10】：光滑处理

此时SubTool有两个模型同时存在，我们切换到第二个模型Extract0。按住Shfit，鼠标的红色圈圈变成了蓝色圈圈，说明此时进入了光滑（Smooth）笔刷的状态，调整笔刷大小（Draw Size）、过度区域（Focal Shift）和Z强度（Z Intensity）。然后用鼠标左键光滑模

型，这样就得到了比较好的镂空效果。