Blenderで3Dプリント:3D Print Toolboxでメッシュを修復し、クリーンなSTLをエクスポートする

アドオンを有効にしてパネルを見つける

3D Print ToolboxはBlenderに付属していますが、初期状態ではオフになっています。Blenderのマニュアルによると、Preferencesを開いてAdd-onsタブに進み、Meshカテゴリーを開いて3D Print Toolboxにチェックを入れます。ダウンロードするものはありません。有効にすると、3Dビューポートのサイドバーに3D-Printタブが表示されます。このタブはメッシュオブジェクトを選択しているときだけ表示されるので、見当たらない場合は先にモデルをクリックしてください。

パネルの上部には統計情報があります。VolumeまたはAreaをクリックすると、選択したメッシュのその値が計算され、その場に表示されます。Volumeを見れば、スライサーを開く前でもおおよその材料使用量がわかり、健全性のチェックにもなります。ボリュームがゼロだったり、でたらめな値だったりする場合は、通常サーフェスが開いているか法線が反転しています。統計の下には、チェック、クリーンアップツール、2つのスケール調整ツール、そしてBlenderのエクスポート機能へのショートカットがあります。造形用にパーツを準備するために必要なものがすべて1列に並んでいるので、作業中にBlenderのメニューを探し回る必要がありません。1つのパーツでモデラーとスライサーを何度も行き来するときに、これが役立ちます。

スライサーにとってウォータータイトなメッシュとは

Curaなどのスライサーは、メッシュを読み込んで層にスライスし、各層をプリンターが追従できるツールパスに変換します。そのためには、サーフェスがすべての箇所で閉じている必要があります。Blenderのマニュアルではこれを「ウォータータイト」と呼んでいます。飛び出した部分、余分なエッジ、浮いた面があってはいけません。サーフェスに隙間があると、スライサーは内側と外側を区別できなくなり、領域をほぼランダムに埋めたり中空にしたりします。

基本のルールは単純で、すべてのエッジが必ずちょうど2つの面につながっていることです。1つの面にしか接していないエッジは、穴の縁です。3つ以上の面で共有されているエッジも同様に無効です。Blenderはこの両方のケースを非多様体と呼びます。2つ目の落とし穴は法線、つまり各面が向いている方向です。1つの面が隣接する面と逆向きになっていると、そのエッジは「Bad Contiguous」としてフラグが付けられます。スライサーはその面を内部のサーフェスとして読み取り、ソリッドにしたかった場所に空洞を作ってしまうことがあります。マニュアルには、スライサーは乱れたメッシュに対して寛容になってきているとありますが、それでもできるだけクリーンなファイルを渡すことを推奨しています。まさにそのためにToolboxがあります。1時間も造形したあとにビルドプレート上で気づくのではなく、エクスポートの前にこれらの不具合を見つけることができます。

チェックの実行とResultボックスの見方

パネルにはいくつかの個別のチェックがあります。Solidは非多様体エッジとBad Contiguousエッジを探します。Intersectionsは、結合されていない2つの重なった立方体のように、互いに貫通している面を見つけます。Degenerateは面積ゼロまたは長さゼロの面とエッジを検出します。Distortedは、頂点が1つの平面上にない四角形とn角形にフラグを付けます。Thicknessはスライサーが拾えないほど薄いジオメトリを、Sharpは鋭すぎるエッジを同様に示し、Overhangは、プリンターが助けなしには積層できない、空中に張り出した部分を一覧にします。

Check Allはすべてのチェックを一度に実行します。Blenderのマニュアルでは、ソフトウェアに同梱されているサル頭のSuzanneを例にしています。目が別オブジェクトになっていて、眼窩に穴が開いているため、SolidとIntersectingの両方に不合格となり、Distortedの面もいくつか見つかります。各チェックの後、Resultボックスに問題のある要素の数が表示されます。Editモードに切り替えて結果の行をクリックすると、Blenderがそのエッジや面をそのまま選択します。バックスラッシュキーに割り当てられているView Selectedを押すと、ビューポートがそれらにフレーミングされます。穴や反転した面がどこにあるのか、正確にわかります。このチェックして選択するループがこの手法の核心です。リストの各項目は、手作業か自動ツールのどちらかで修正できる箇所になります。

Make ManifoldとClean Upメニューで問題を修正する

パネルには2つの自動修復ツールがあります。Make Manifoldは、メッシュを非多様体にしている原因の修正を試みます。不正な法線を直し、穴を埋め、空のエッジや面を取り除きます。実行後にもう一度Check Allを実行してください。ひどく壊れたジオメトリでは、問題が残ったり、奇妙な形状になったりすることがあるためです。2つ目のツールは、Distortedチェックでフラグが付いた面を三角形化します。マニュアルによると、四角形が完全に平らであることはまれで、エクスポート時に三角形へ変換されます。鞍型に折れた四角形は、予想外の三角形化になることがあります。不良の面が1つだけなら、マニュアルは手動で三角形化し、対角線を自分で選ぶことも提案しています。

それ以外の問題には、Editモードの Meshメニューの下にあるClean Upサブメニューがパネルを補います。Merge by Distanceは、指定した距離より近くにある頂点を結合します。これは、ゼロに潰されたのに結合されていない面を修正します。Degenerate Dissolveは、しきい値より短いエッジと、それが作る小さな面をつぶします。Delete Looseは、何にもつながっていない頂点とエッジを削除します。Fill Holesは各穴を面でふさぎますが、穴の辺の数には上限があります。辺が多い大きな穴については、マニュアルはGrid Fillを案内しています。互いに貫通している2つのボリュームは、Booleanモディファイアできれいに結合できますが、マニュアルによれば、そのような交差を自力で処理できるスライサーもあります。

パーツのスケール調整とクリーンなSTLのエクスポート

エクスポートする前に、パーツの実寸を確認してください。パネルには、指定した体積になるようにオブジェクトをリサイズするScale to Volumeと、オブジェクトの寸法のうち最も長い軸を入力した値に合わせるScale to Boundsがあります。実用的なのは後者です。最も長い辺にしたい長さを入力すれば、パーツ全体が比率を保ったまま拡大縮小されます。そのあとで寸法をもう一度確認してください。レンダリング用に作ったモデルは、ミリメートルとはまったく無関係な大きさになっていることがよくあります。

パネルの下部には、FileメニューのExportと同じ、Blenderのエクスポート機能に直接アクセスできる項目があります。STLはすべてのスライサーが読み込める形式ですが、三角形以外は何も持たず、色も設定も含まれません。お使いのスライサーが複数のオブジェクトやオブジェクトごとのプロファイルに対応している場合は、STLと3MFのガイドでトレードオフを解説しています。選択範囲のみをエクスポートして、置き忘れたカメラやライトがパーツと一緒に出力されないようにしてください。次に、お使いのスライサーでファイルを開き、レイヤープレビューを確認します。ソリッドな領域が中空に見えたり、壁が消えていたりしたら、Blenderに戻ってもう一度Check Allを実行してください。すべてのチェックに合格したメッシュなら、Cura、PrusaSlicer、Bambu Studioのどれを使っても、一般的に問題なくスライスできます。

Toolboxが指摘するだけで、判断はあなたに任せる項目

Overhangチェックは何も修正しません。プリンターは何もない空中には押し出せないため、オーバーハングした部分はそのままでは正しく造形できない、ということを知らせるものです。Blenderのマニュアルによると、そうした部分の下にサポート材を追加するのはスライサーの役目です。つまり、Blenderでパーツの向きを変える、オーバーハングを厚くする、または面取りする、あるいはサポート材の生成をスライサーに任せる、という選択肢があります。ThinとSharpの結果にも同じ考え方が当てはまります。これらはスライサーが完全に無視するかもしれないジオメトリを示しますが、判断はあなた次第です。Blenderでそのディテールを太くするか、造形されないことを受け入れるかです。

Toolboxは、レンダリング向けのモデルを、それだけで造形可能なパーツにしてくれるわけでもありません。数百万の面を持つスカルプトや、開いたサーフェスを持つシーン用アセットには、やはり本格的なモデリング作業が必要です。造形すると消えてしまう小さな凸ディテールについては、トラブルシューティングの小さなフィーチャーのページがプリンター側の対処を扱っています。単純な機械的ブラケットにBlenderが大げさすぎる場合は、パラメトリックCADのほうが速いことも多く、無料CADソフトのまとめで選択肢を比較しています。有機的な形状にはBlenderのほうが向いており、そのToolboxを使えば、少なくともエクスポートするものが正しくスライスされる可能性は十分にあります。

出典と限界

• Blender Manual — 3D Print Toolbox
• Blender Manual — Clean Up

当サイトはメーカーとコミュニティの資料を整理したもので、これらの製品を自分たちで実測したわけではありません。お使いの機種の取扱説明書が、一般的なガイダンスより優先されます。