Манифолдность

Рисунок 1 - Наглядное представление манифолдности

Известно, что обязательным условием для 3D-печати является наличие 3D-модели, по которой принтер будет выращивать трехмерный объект. Но, даже смоделировав предмет, не стоит со стопроцентной уверенностью полагать, что дело сделано, и скоро принтер выдаст вам готовое изделие.

Дело в том, что не все модели пригодны для 3D-печати. Есть определенные требования к размерам, толщинам и дизайну моделей – причем эти требования варьируются в зависимости от используемого материала и принтера. Кроме этих индивидуальных характеристик, есть и общие требования, которые отличают модели для печати от других 3D-моделей. И сейчас мы подробнее расскажем о том, как подготовить модель для 3D-печати.

Иногда для объяснения манифолдности используют термины водонепроницаемости, неразвертывоемости или цельности модели. Манифолдность означает что ко всем ребра 3д модели имеют ровно две плоскости. Что контур модели замкнут. Представим, что наша модель - это ёмкость, которую мы наполнили водой. Манифолдная модель не имеет ни одного отверстия, следовательно как бы мы её не крутили - вода будет содержаться внутри.

Также манифолдная модель не должна содержать внутри себя дополнительных рёбер или плоскостей

Примеры неманифолдных моделей:

Проблема: Модель с отсутствующей плоскостью

Рисунок 2 - Модель с отсутствующей плоскостью

Данная сфера имеет отверстие в виде отсутствия одной из плоскостей.
Решение: закрыть данное отверстие плоскостью, построив её соединив два противоположных ребра.
Проблема: Модель с лишней внутренней плоскостью

Рисунок 3 - Модель с лишней внутренней плоскостью

Данная сфера имеет внутреннюю плоскость, которая делает её неманифолдной.
Решение: будет удаление данной плоскости
Проблема: Модель с лишним внутренним ребром

Рисунок 4 - Модель с лишним внутренним ребром

Также модель может стать неманифолдной при наличии внутренних рёбер.
Решение: удаление данного ребра
Проблема: Модель с лишним внешним ребром

Рисунок 5 - Модель с лишним внешним ребром

Модель может стать неманифолдной, если одно из рёбер соединено только с одной стороны.
Решение: удаление данного ребра, либо достроение его до полноценной модели с удалением внутренних геометрий
Проблема: Модель с лишней внешней плоскостью

Рисунок 6 - Модель с лишней внешней плоскостью

Модель может стать неманифолдной, если одна из плоскостей не имеет объема.
Решение: либо удаление данной плоскости, либо придание ей объема
Проблема: Модель с близкими, но не соединенными точками, либо ребрами

Рисунок 7 - Модель с близкими, но не соединенными точками, либо ребрами

Модель может выглядеть манифолдной, но если два ребра или точки находятся рядом - они могут выглядеть соединенными, но на самом деле таковыми не будут.

Рисунок 8 - ребра не соединены

Решение: будет склеить ребра по расстоянию

Рисунок 9 - склеивание ребер по расстоянию

Источники фото:

Modification of semantically enriched FE mesh models