Analyser et Exporter votre fichier 3D avec Rhinoceros

En résumé

  • 1.1. Avant-propos
  • 1.2. Modéliser pour l’impression 3D
  • 1.3. Couleurs et textures pour l’impression couleur
  • 2.1. Analyse de votre modèle 3D
  • 2.2. Réparer un modèle 3D en NURBs
  • 2.3. Créer et exporter un mesh
  • 2.4. Mesh adapté à l’impression 3D
  • 2.5. Analyse de votre mesh
  • 3.1. Réduction du mesh
  • 3.2. Uniformisation des normales
  • 3.3. Outil de remplissage d’un trou dans le mesh
  • 3.4. Erreur de mesh non varié
  • 3.5. Modèle en plusieurs blocs

Lors de la modélisation pour l’impression 3D, il est essentiel de constamment vérifier que votre modèle et vos actions sur celui-ci soit cohérents afin de construire un objet polysurfacique fermé et valide. Nous allons maintenant voir les outils de vérifications qui vous aideront à identifier les erreurs de votre modèle lors de la phase de modélisation enNURBs.

 

Détection des polysurfaces ouvertes

Le moyen le plus simple d’identifier une polysurface ouverte est grâce à l’outil “ Select Open Polysurfaces ”  Rhino select open polysurfaces tool. Vous le trouverez dans la barre d’outils sous le menu déroulant Analyse Direction > Show edges > Select Open Polysurfaces ou en tapant  »  SelOpenPolysrf  «  dans la barre de commandes.

Rhino select open polysurfaces 

Lorsqu’un objet est composé d’une polysurface ouverte, il s’affichera en sélection.

Rhino polysurface object

Si aucune polysurface n’est identifiée comme ouvert, le texte  » No objects added to selection «  apparaitra dans la ligne de commande.

Rhino model is closed

Dans le cas où vous auriez de nombreux objets dans un même fichier 3D, vous pouvez plus facilement localiser les polysurfaces en activant l’outil Invert Selection and Hide Objects situé dans le menu Standard > Hide objects > Invert selection and hide objects.

Rhino invert selection and hide objects tool

Rhino invert selection and hide objects

Rhino invert selection and hide objects

Lorsque vous avez identifié et isolé l’objet, vous pouvez passer à la détection des edges non rattachées.

 

Analyse des edges non rattachées

L’outil edge analysis vous permet de détecter où et si une polysurface est ouverte. L’outil se trouve dans la barre de menu principal dans  Analyse Direction > Show Edges. Quand vous cliquez sur un objet, une fenêtre contenant les informations s’ouvre. Vous pouvez aussi ouvrir cet outil avec la commande  »  ShowEdges  ».

Rhino show edges

L’opération affiche le contour ouvert dans la couleur sélectionné dans la boite de dialogue de l’outil.

Rhino edge analysis

 

Erreurs de géométrie

L’outil « select bad objects »  Rhino select open polysurfaces tool vous permet de localiser les erreurs de géométrie. Vous pouvez y accéder dans la barre d’outils principale dans  Analyse direction > Select Bad Objects ou en tapant la commande « SelBadObjects ».

Rhino select bad objects

Pour obtenir plus d’information sur la géométrie corrompue vous pouvez lancer undiagnostic en utilisant la fonction Check objects Rhino check objects disponible dans l’onglet «  Check objects ». Une fenêtre de dialogue s’affiche pour vous donner plus d’informations à propos du modèle et vous indique s’il contient des erreurs de géométrie.

Rhino check objects

Rhino polysurface object is valid

Vous pouvez aussi sélectionner votre modèle et aller dans ces propriétés dans la colonne de droite grâce au bouton Rhino select details situé en bas de la colonne. Vous y trouverez les informations générales sur votre modèle ainsi que des informations sur sa géométrie.

Rhino geometry information

Réparer des edges non rattachées

Une fois que les edges non rattachées ont été localisées, il est très facile de les réparer grâce à l’outil souder Rhino join operation. Il vous suffit de cliquer pour rattacher la surface à l’objet et ainsi fermer l’objet.

Rhino geometry information

Il arrive parfois que des surfaces soient manquantes. Dans ce cas, la meilleure méthode consiste à créer une nouvelle surface et faire coïncider les edges avec les surfaces adjacentes pour remplir l’espace, puis d’utiliser la fonction souder pour créer une polysurface fermée.

Lorsque les edges des surfaces sont trop éloignées l’une de l’autre pour la tolérance du fichier, les deux surfaces ne pourront se souder.

Dans ce cas, vous pouvez utiliser la fonction de soudure forcée. Cela peut être un moyen rapide de réparer une erreur si votre fichier ne demande pas une précision de modélisation trop élevée à cet endroit. La fonction permet de souder deux edges sans prendre en compte la tolérance minimale.

Rhino join the edges

La fonction se trouve dans le menu Surface > Edge Tools > Join 2 naked edges ou en tapant «  JoingEdge  » dans la ligne de commande.

Rhino join 2 naked edges

Rhino join 2 naked edges

Rhino join 2 naked edges

C’est une solution rapide, mais pas la meilleure, car il est toujours préférable d’avoir unepolysurface propre et fermée. Notez aussi que l’opération ne fonctionnera pas lors de l’exportation du solid au format IGES ou STEP dans le cas ou vous utiliseriez votre modèle pour autre chose que l’impression 3D.

 

Réparer les erreurs de géométrie

Comme mentionné dans le paragraphe sur les objets valides, une géométrie corrompue est très fréquemment générée par une surface corrompue, elle-même due à une erreur lors de l’ajustement d’une curve de division après une opération de modélisation 3D.

On peut généralement réparer les surfaces corrompues en explosant le modèle puis en le soudant. Si cela ne règle pas le problème, c’est que le modèle contient des erreurs de structure dans les NURBs plus complètes. Vous pouvez les réparer avec les opérations suivantes.

D’abord, identifiez toutes les surfaces corrompues et cachez le reste temporairement. Vous pouvez utiliser la fonction Bad Surfaces Extract pour séparer les surfaces corrompues des polysurfaces avec la commande “  ExtractBadSrf ”.

Lorsque vous avez isolé les surfaces corrompues, il faut restaurer les edges des surfaces à leur état original avant de les souder, avec la commande Rebuild Edges Rhino rebuild edges. La commande se trouve dans le menu principal Fillet Surface > Rebuild Edges ou en tapant la commande  » RebuildEdges « . Cette opération détache les surfaces afin que vous puissiez les souder à nouveau. Après cette opération, vous devez vérifier si les surfaces ont été réparées.

Si elles n’ont pas été complètement réparées, sélectionnez une surface corrompue et retirer le point de division de la surface avec la commande Untrim  Rhino untrim, tout en ayant la fonctionkeep trim object activé. Vous la trouverez dans le menu principal dans  Fillet surface > Untrim ou en tapant la commande “  Untrim ”. Sélectionnez la curve divisée et divisez-la Rhino rebuild edges à nouveau en vérifiant que la surface n’est plus corrompue. Répétez l’opération pour chaque autre surface corrompue.

Une fois que toutes les faces sont réparées, affichez la totalité de la géométrie et tentez de souder le tout à nouveau. Vérifiez les géométries corrompues avec le Check Objects  Rhino check objects. Si ça ne marche pas, c’est surement, car l’opération essaye de forcer la soudure sans que les surfaces ne coïncident correctement. Si cela se produit, il est préférable de localiser les surfaces corrompues et d’analyser la jonction entre les surfaces contiguës.

 

Modèles comprenant plusieurs solides

Comme indiqué plus haut, votre modèle ne doit être composé que d’une seule polysurface ou solide. Si ce n’est pas le cas, vous devez sélectionner les deux solides et les fusionner avecl’opération Union Booléenne  Rhino boolean union. Vous pouvez la trouver dans la barre de gauche ou dansSolid > Union.

Rhino utilise un système de NURBs pour la modélisation 3D. Pour son impression, vous devez donc d’abord créer un mesh. Vous pouvez exporter le modèle Rhino au format .STL (Séréolithographie) dans File > Export Selected et le sauvegarder pour créer un fichier d’impression 3D.

Rhino export

Cependant, il est recommandé pour obtenir un résultat optimal de comprendre et contrôler le processus de création du mesh avant son exportation.

Vous pouvez créer un mesh sans exportation en utilisant la commande Mesh    Rhino mesh située dans la barre de commande principale sur la gauche ou en tapant la commande  » Mesh « . Immédiatement, une fenêtre de dialogue s’ouvre pour que vous régliez les options du meshsimplement. Pour avoir un meilleur contrôle sur le mesh, vous pouvez basculer sur l’affichage détaillé en cliquant sur Detailed Contrôls. C’est paramètres vous permettent de définir la densité et la quantité de votre mesh. Nous allons maintenant voir comment créer un mesh qui correspond au mieux à vos besoins.

Rhino polygon mesh options

Rhino detailed controls

 

Tolérance dans la création du mesh

Un mesh est composé de nombreuses surfaces qui construisent votre modèle. La quantité de faces dépend de la densité du mesh.

Un modèle avec peu de faces semblera « facetté » ou d’une apparence dite « Low poly ». À l’inverse, un modèle avec beaucoup de faces semblera plus lisse ou apparence dite «  high poly « . Plus le modèle possède de faces, plus son aspect sera lisse, mais attention à ne pas utiliser une quantité exagérée de faces. Cela alourdit votre fichier et le rend plus complexe à manipuler.

Rhino high polygon appearance

Rhino low polygon appearance

Un mesh bien conçu pour l’impression 3D doit être presque noir. La disposition des polygones est organisée et équilibrée sur tout le modèle.

Ci-dessus, un bon exemple d’un mesh High poly.

À noter que la quantité de polygones doit être cohérente avec la taille de votre modèle.

Par exemple, un objet de 30 mm × 30mm × 70 mm sera imprimé de manière optimale si vous utilisez entre 500 000 et 600 000 polygones. Pour un objet plus petit comme un bijou (anneau, boucles d’oreilles ou pendentif), environ 150 000 polygones sont suffisants pour obtenir une surface optimale.

Les valeurs généralement recommandées pour l’impression 3D sont les suivantes :

  • Density: 0.0
  • Maximum angle: 0.0
  • Maximum aspect ratio: 0.0
  • Minimum edge length: 0.0
  • Maximum edge length: 0.0
  • Maximum distance edge to surface: “The same as the tolerance file” (tolerance settings)
  • Maximum edge length: 0.0
  • Minimum initial grid quads: “Variable depending on how the mesh looks”

La grille de valeur initiale est variable selon votre modèle. Ce nombre va vous aider à déterminer le nombre de quadrilatères par surface ou la quantité de polygones sur chaque surface. Des valeurs plus élevées augmenteront le temps de création du mesh, mais entraîneront une plus grande précision dans celui-ci ainsi qu’une quantité de polygones plus élevée et mieux répartie.

Par exemple, une grille initiale minimum de 100 produira un mesh presque noir avec une quasi-uniformité des bords du modèle. En revanche, le » S  » intérieur n’étant pas vraiment régulier, cela causera des pics et des triangles rendant le mesh désordonné. En revanche, une valeur de 7000 produira un mesh bien plus homogène et organisé.

C’est pourquoi la grille initiale minimum est variable en fonction de votre modèle.

Rhino messy mesh

Rhino mesh

Après la création du mesh, vous pouvez séparer le solide et vérifier le nombre de polygones de l’objet. Pour cela, sélectionnez le mesh et dans l’onglet Propriété de la colonne de droite, cliquez sur le bouton details. Parmi les informations générales du mesh, le nombre de polygones ainsi que son état ( fermé) vont s’afficher.

Par exemple pour le modèle ce dessous, la grille initiale minimum est réglée sur 8000 ce qui créé un mesh de 151 667 polygones. C’est un mesh raisonnable pour un modèle de cette taille comme un bijou (anneaux, boucles d’oreilles ou pendentifs).

Rhino mesh

Rhino mesh

Enfin, le modèle est prêt à être exporté. Dans F ile > Export Selected, choisissez l’emplacement puis exportez. Dans une ultime fenêtre de réglages, décochez l’option “export open objects”, laissez l’option Binary cochée puis cliquez sur OK.

Rhino

Tout comme pour la modélisation en NURBs, un mesh destiné à l’impression 3D est différent d’un mesh pour le rendu ou l’animation. Dans le chapitre précédent, vous avez appris comment créer un modèle 3D en NURBs en évitant les erreurs lors de l’impression 3D.

Cependant, il se peut que votre mesh contienne encore quelques erreurs. Voilà pourquoi il est important de connaitre les erreurs possibles liées à un mesh.

Nous allons maintenant voir quelles sont ces erreurs et comment les réparer avant de continuer l’analyse de notre mesh. Nous utiliserons un polygon “ low poly” comme exemple pour illustrer nos problèmes.

 

Mesh compact et fermé

Comme une polysurface, un mesh doit être fermé afin d’être imprimable en 3D. Le principe est exactement le même : un mesh est composé de plusieurs faces qui construisent un volume. Celui-ci ne doit pas avoir de trous. Le mesh doit donc être “ étanche”.

L’objet doit aussi être compact. Il ne doit posséder aucun vertex, aucune edge ou face isolé tout autour du modèle. Tous les éléments qui composent le modèlent doivent avoir un volume. Aucune face ne peut exister sans épaisseur.

 

Variété du mesh

Un mesh destiné à l’impression 3D doit posséder une variété correcte. Le terme variété en 3D définit un mesh dans lequel toutes ces edges triangulaires sont directement et individuellement connectées à une autre pour créer un volume fermé.

Les erreurs de variété non orientable se produisent généralement pour les raisons suivantes :

  • Plusieurs faces partagent la même edge 
  • Plusieurs faces partagent le même point ou vertex 
  • Il y a des faces inutiles l’une des intersections du mesh principal ou à l’intérieur du modèle 

 

Orientation du mesh

Les faces qui composent le mesh doivent posséder la même orientation. C’est-à-dire que lorsqu’une face à une orientation de sa  normale vers l’extérieur, sa voisine ne peut avoir son orientation vers l’intérieur. 

 

Mesh d’un seul bloc

Chaque élément de votre modèle doit appartenir au même bloc. Lorsque vous sélectionnez votre modèle, vous devriez voir apparaître dans la ligne de commande  » 1 mesh added to selection «  ce qui signifie que votre pièce n’est faite que d’un seul bloc.

Les outils d’analyse de mesh sont très utiles pour vérifier votre fichier STL déjà exporté par Rhino et vous permettent de confirmer si votre modèle est bon ou s’il doit être vérifié et réparé. 

 

Repérer un mesh ouvert

Vérifier si un mesh est ouvert peut être effectué avec la commande select open meshes  Rhino select open mesh. Elle se situe dans la barre supérieure dans l’onglet select > select meshes > Select Open meshes ou en tapant la commande «   SelOPenMesh « . Comme pour une polysurface, le mesh ouvert s’affichera en surbrillance.

Rhino select open meshes

Rhino select open meshes

À l’inverse, si le modèle est fermé, le texte  »  No objects added To selection   » s’affichera dans la ligne de commande. De cette manière, vous pouvez trouver quel mesh est ouvert. Lorsque vous avez localisé l’objet, vous pouvez si besoin lancer la détection des edges non rattachées et de la variété du mesh.

 

Analyse des edges non variées

L’outil d’analyse d’edges va vous aider à localiser si votre mesh possède des erreurs devariétés. Le processus est le même que pour les edges non rattachées pour les polysurfaces. La différence est que vous allez devoir changer la fenêtre pour afficher les edges non variées.

Vous trouverez cet outil dans la barre de menu principal dans Analyse Direction > Show edges. Sélectionnez l’objet à analyser pour afficher la boite de dialogue. Vous pouvez aussi ouvrir cet outil avec la commande « ShowEdges ».

Il est recommandé d’utiliser cet outil avec la vue fil de fer (Wireframe) Rhino volume displayed in wireframe. Cela permet de trouver plus facilement les erreurs de variétés à l’intérieur de votre modèle. Les edges non rattachées ou non variées s’afficheront en surbrillance.

Rhino non manifold edges analysis

 

Analyse de l’orientation du mesh

Il est facile d’identifier les faces avec un problème de normales si après avoir testé les edges non rattachées, vous voyez apparaître un trou en affichage ombré, mais que votre mesh est fermé et ne comprend pas d’edges non rattachées. Cela veut dire que la face que vous voyez comme un trou existe, mais que sa normale est inversée, et donc sa lumière n’est pas «reflétée » dans le rendu.

Rhino non manifold edges analysis

Un autre moyen de voir l’orientation des normales est d’utiliser la fonction Analyse direction Rhino analyze direction qui va afficher une flèche pointant vers l’extérieur du modèle pour toutes les normales dans le bon sens. Cet outil vous permet également de retourner les normales, mais n’unifiera pas l’objet.

Rhino mesh orientation analysis

 

Vérification du mesh

Vous pouvez vérifier que votre mesh final est complètement prêt pour l’impression 3D en effectuant un diagnostic «  Check objects »  Rhino check objects  situé dans le menu principal. Une boite de dialogue vous donnera plus d’informations sur votre modèle s’il y a un problème. Dans le cas contraire, le texte »  This is a good mesh  »  s’affichera et vous pourrez voir une description de celui-ci et voir si aucune des erreurs mentionnées précédemment ne s’affiche.

Rhino mesh verification