Na ovoj strani sam izložio načine kako je moguće razmenjivati 3D modele između CAD i softvera za 3D modeliranje.
Pretvoriti CAD 3D model u poligonalni nije problem. Većina 3D CAD softvera ima ugrađene prevodioce u proizvodne poligonalne formate (formati za 3D štampanje: .stl, .amf, .3mf...), a neki od njih mogu da pretvore CAD 3D modele u formate za 3D modeliranje (.obj, .3ds...).
Pretvoriti poligonalni u CAD 3D model je već mnogo ozbiljniji problem i u daljem tekstu ću probati da objasnim način kako je to moguće uraditi.
Pre nego što počnem, bilo bi dobro ukratko ponovo obasniti razliku između CAD i softvera za 3D modeliranje. CAD softveri precizno opisuju oblik 3D modela pomoću matematičkih modela. Deo CAD softvera koji je tadužen za taj zadatak se zove B-rep t.j. CAD jezgro i ono predstavlja neku vrstu baze geometrijskog znanja zaduže za stvaranje i uređivanje geometrije 3D modela. Za razliku od njih poligonalni softveri aproksimiraju površinu 3D modela pomoću mreža sastavljenih od mnogouglova (poligona). Najčešče ćete se sretati sa poligonalnim 3D modelima koji imaju mrežu sastavljenu od trouglova ili četvorouglova. 3D modeli aproksimirani mrežom trouglova su proizvodni 3D modeli, namenjeni za 3D štampanje ili proizvodnju na CNC mašinama. Kada CAD 3D model pretvorite u ovu vrstu 3D modela, trajno ste izgubili njegovu preciznost. Ako pogledate na mrežu lako je zaključiti da što su troglovi mreže manji, veća je preciznost površine 3D modela.
3D modeli koji su predstavljeni pomoću mreže četvorouglova su namenjeni za rad u softverima za 3D modeliranje. Korisnici CAD softvera obično nisu upoznati sa načinom modeliranja u softverima za 3D modeliranje pa ću ukratko objasniti ovaj proces. 3D modeli se u ovim softverima modeliraju tako što se napravi neki poligonalni primitiv, koji se onda modifikuje vučenjem elemenata mreže (temena, ivice ili stranice (pljosni)), dodavanjem na razne načine novih poligona mreži... Teži se da mreža bude što jednostavnija i da se sastoji samo od četvorouglova. Za pretvaranje mreže u zakrivljenu površinu koristi se matematički postpak koji su razvili Catmul i Clark i koji se zove potpodela površine (Subdivision surface). Potpodela površine u stvari pokriva mrežu poligona sa zakrivljenom površinom i što je veći broj puta napravljena podpodela, površina je preciznija. Svaka potpodela usložnjava 3D model i uvek se treba držati nekog optimalnom broja. Ovaj način modeliranja omogućava modeliranje 3D modela izuzetno složenih oblika.
Razmena 3D modela između CAD i softvera za 3D modeliranje može da bude u dva smera:
Iz CAD u softver za 3D modeliranje – Kao što sam već gore spomenuo, skoro svi 3D CAD softveri mogu kvalitetno da izvezu CAD 3D modele u proizvodne formate, t.j. formate čija je mreža sastavljena od trouglova. Što se ove vrste razmene tiče, ne bi trebalo da bude nekih većih problema da CAD 3D model izvezete u STL, AMF, 3MF, VRML... formate. Na problem ćete naići ako CAD 3D model probate pretvoriti u neki od formata namenjenih za 3D modeliranje (.obj, .3ds...). Prvi problem što veliki broj CAD softvera nema prevodioce za ovu vrstu formata, a drugi problem je da se mreže izvezenih 3D modela ne sastoje samo od četvorouglova, već i od malog broja trouglova. Ovakve 3D modele je teško uređivati i praviti potpodele na njima i verovatno ćete morati da popravljate mrežu t.j. pretvarate trouglove u četvorouglove. Naravno, ako je broj trouglova veći ne isplati se popravka. Razmena se može obaviti i pomoću T-Splajnova, odnosno suprotnim procesom od objašjenog u sledećoj stavci.
Izvoz CAD 3D modela u poligonalnom formatu
Iz softvera za 3D modeliranje u CAD – Ovaj proces razmene je mnogo problematičniji i do pre nekog vremena nije postojao jednostavan način kako obaviti ovaj proces. Na sreću, u praksi se ne sreće često potreba za ovom vrstom pretvaranja 3D modela, što verovatno i objašnjava zašto mu se nije pridavalo mnogo pažnje. Početnik će se zapitati: a zašto bi to bio problem, 3D model ima mrežu, napravi se se potpodelom glatka površina koja se onda jednostavno pretvori u CAD t.j. NURBS površi. Problem je što softveri za 3D modeliranje nemaju u sebi B-rep t.j. CAD jezgra i ne razumeju matematičke modele koje koriste CAD softveri. Drugim rečima softveri za 3D modeliranje ne znaju da opišu matematičke površi na isti način kao CAD softveri. CAD površi i površi nastale potpodelom su različite i njih opisuju različiti i nekompatibilni matematički modeli. Bilo je potrebno razviti specijalne matematičke modele koje će napravit kompatibilnim ove dve vrste površi. Prvi takav napravljen matematički model se zvao T-Splajnovi (T-Splines) i razvijen je sredinom prve decenije ovog veka. Dok nisu razvijeni razmena 3D modela u ovom smeru je bila izuzetno komplikovana i u većini slučajeva neisplativa. Ukratko, T-Splajnovi su matematički modeli koji služe za opisivanje slobodnih površi (Freeform surfaces). To je specijalni tip površi čiji se oblik definiše i kontroliše pomoću kontrolnih tačaka na površi. Ova vrsta površi se ponaša na sličan način kao površi dobijene potpodelom poligonalnih mreža. U praksi to znači da će površi napravljene pomoću T-splajnova i potpodelom na osnovu iste mreže biti veoma slične. CAD softveri koji u sebi imaju matematičke modele za pravljenje T-Splajn površi imaju sposobnost da ove površi pretvore u NURBS površi. Pored toga što T-Splajnovi omogućavaju CAD softverima modeliranje složenih površi na jednostavan način koji koriste softveri za 3D modeliranj, T-Splajnovi mogu da budu posrednik prilikom razmene 3D modela između CAD i softvera za 3D modeliranje. Procedura razmene je veoma jednostavna. Iz softvera za 3D modeliranje se izveze poligonalna mreža npr u .obj formatu. U sledećem koraku se ova mreža uveze u 3D CAD softver koji ima ugrađene mogućnosti rada sa T-Splajnovima. Na osnovu uvezene poligonalne mreže, u CAD softveru se prvo posebnom alatkom napravi T-Splajn 3D model, koji se onda posebnom alatkom pretvara u NURBS površi ili pun 3D model. Ovo je gruba procedura koju poznajem iz Rhino 3D softvera, kod drugih softvera to može biti drugačije. Vodite računa da složeni poligonalni 3D modeli pretvoreni u NURBS 3D površinske modele, mogu biti ogromni. Alatke koje omogućavaju rad sa T-Splajnovima se polako pojavljuju u sve više 3D CAD softvera. Ako znate da modelirate u softverima za 3D modeliranje (Blender, Wings 3D, 3ds MAX...) videćete da su one veoma slične alatkama u ovim softverima. Čak je i sam proces modeliranja sa ovim alatkama isti kao modeliranje u softverima za 3D modeliranje.
Razmena 3D modela između softvera za 3D modeliranje i CAD softvera