第3章　打印模型的准备

3.1　常用设计软件及导出模型的方法

能够生成打印模型的软件有许多，我们日常接触到的图形设计软件基本能满足要求，比如：AUTOCAD/3DMAX /I-DEAS/PROE/SOLIDWORKS/UG等，只要能输出STL文件均可。但这些大型设计软件都是需要非常高的费用的，如果没有条件获取这些软件，也可以使用一些开源免费的软件，比如SketchUp、Wings3D等。

对于其他格式的模型，或者设计软件本身不支持STL格式的情况，都可以通过其他软件将其转换为STL文件格式，然后供打印控制软件读取使用。

3.1.1　Autodesk系列

设计软件公司Autodesk（中文名为“欧特克”）是全球最大的二维、三维设计和工程软件公司，为制造业、工程建筑、设计规划以及传媒娱乐等行业提供了许多数字化设计和工程软件。Autodesk旗下产品众多，其中最为大家所熟知的，也是各种商业化培训用得最多的有AutoCAD、3Ds Max和Maya。

3.1.1.1　AutoCAD

AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是Autodesk于1982年发布的计算机辅助设计软件，主要用于二维绘图、详细设计和基础三维设计等。现已经成为国际上最为通用、流行的绘图工具，AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让许多非计算机专业人员也能很快地掌握并使用。经过这么多年的发展，现今AutoCAD已具备了广泛的适应性，可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。

该软件的应用领域主要包括：工程制图、工业制图、服装加工、电子工业等。特别是在建筑机械领域应用非常广泛。在不同的行业中，Autodesk公司还针对行业应用开发了一些专用的版本和插件，比如在机械设计与制造行业中发行了AutoCAD Mechanical版本；在电子电路设计行业中发行了AutoCAD Electrical版本；在勘测、土方工程与道路设计行业中发行了Autodesk Civil3D版本；而学校里教学、培训中所用的一般都是AutoCAD Simplifed版本。

AutoCAD导出STL文件流程如下。

（1）检查输出模型，必须为三维实体，且XYZ坐标都为正值。

（2）在命令行输入命令“Faceters”，设定FACETERS为1到10之间的一个值（1为低精度，10为高精度）。

（3）接着在命令行中再次输入命令“STLOUT”，然后选择实体。

（4）选择“Y”，输出二进制文件，选择文件名便可完成导出操作。

3.1.1.2　3D Studio Max

3D Studio Max，常简称为3Ds Max或MAX，最初是由Discreet公司开发，后被Autodesk公司收购，是一款定位于PC系统、非常优秀的三维动画渲染和制作软件，其前身是基于DOS操作系统的3D Studio系列软件。在Windows NT出现以前，工业级的CG制作几乎被SGI图形工作站垄断。3D Studio Max + Windows NT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛，首先开始运用在电脑游戏中的动画制作，后更进一步开始参与影视片的特效制作，例如X战警Ⅱ、最后的武士等。在Discreet3Ds Max7后，正式更名为Autodesk3Ds Max，最新版本是3Ds Max2014。

在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。

当前3Ds Max还不支持直接导出STL格式的模型。因此，我们导出STL文件时需要借助其他软件。这里推荐使用Meshlab，Meshlab虽然不能用来绘制模型，但在浏览和转换方面非常方便，并且是完全免费的。具体流程如下。

（1）先将3Ds Max中三维模型导出（File -> Export->3D model）。

（2）使用Meshlab打开导出的中间文件。

（3）选中Meshlab中的STL文件另存为（File->Save as），文件格式选择为STL即可。

3.1.1.3　Maya

Autodesk Maya（玛雅）是Autodesk公司旗下面向高端应用的一款顶级的三维动画软件，应用对象主要是专业的影视广告、角色动画、电影特技等。Maya功能非常强大，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。

Maya集成了Alias、Wavefront最先进的动画及数字效果技术，同时售价也非常高昂。它不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合。Maya可在Windows NT与SGI IRIX操作系统上运行。在目前市场上用来进行数字和三维制作的工具中，Maya是很多制作者心目中的首选解决方案。

现如今Maya和3Ds Max同为Autodesk旗下的主力，技术上已几乎没有优劣之分，但面向的用户完全不同。3Ds Max的工作方向主要是面向建筑动画、建筑漫游及室内设计。而Maya的用户界面比3Ds Max更加人性化，应用也主要集中在动画片制作、电影制作、电视栏目包装、电视广告、游戏动画制作等。

同3Ds Max一样，Maya也不能直接导出STL文件，需要通过中间软件进行转换，详细的转换过程可以参照上述3Ds Max导出STL文件的过程。

3.1.2　I-DEAS

该软件是高度集成化的CAD/CAE/CAM软件系统，可以显著提高工程师的设计效率，在单一数字模型中完成从产品设计、仿真分析、测试直至数控加工的产品研发全过程。

I-DEAS是全世界制造业用户广泛应用的大型CAD/CAE/CAM软件，在CAD/CAE一体化技术方面一直处于领先地位，软件内含一些诸如结构分析、热力分析、优化设计、耐久性分析等模块，都属于能够显著提高产品性能的高级分析功能。

同时I-DEAS的研发公司SDRC也属于全球最大的专业CAM软件生产厂商之一，在所有的同类型产品中，I-DEAS CAMAND属于非常优秀的一款产品。I-DEAS CAMAND不仅可以方便地仿真刀具及机床的运动，还可以从简单的2轴、2.5轴加工到以7轴5联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化。在软件技术方面，I-DEAS还提供一整套基于互联网的协同产品开发解决方案，包含了全部的数字化产品开发流程。

I-DEAS系列软件导出STL文件流程如下。

（1）选中File（文件）菜单下Export（输出）功能。

（2）文件类型选择，通过Rapid Prototype File（快速成形文件）功能。

（3）选择输出的模型，选中Select Prototype Device（选择原型设备）。

（4）设定absolute facet deviation（面片精度）。

（5）选择STL文件存储格式，默认为Binary（二进制），便可进行导出操作。

3.1.3　Unigraphics

Unigraphics Solutions公司（简称UGS）是全球著名的MCAD供应商，主要为汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域提供完整的MCAD解决方案，其主要的CAD产品是UG。

UGS公司的产品主要包括：为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的Unigraphics软件；基于Windows的设计与制图产品Solid Edge；集团级产品数据管理系统iMAN；产品可视化技术Product Vision以及被业界广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。

UG系列软件最大的优势在于其丰富的曲面建模工具，包括直纹面、扫描面、通过一组曲线的自由曲面、通过两组类正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放样、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、两张及多张曲面间的光顺桥接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁减、编辑、点云生成、曲面编辑。

Unigraphics软件导出STL文件流程如下。

（1）选中File（文件）菜单中Export（输出）功能。

（2）选择Rapid Prototyping（快速原型），并设定文件类型为Binary（二进制）。

（3）设定Triangle Tolerance（三角误差）、Adjacency Tolerance（邻接误差）等一系列参数后，便可进行导出操作。

3.1.4　SketchUp

Google于2006年3月14日宣布收购3D绘图软件SketchUp及其开发公司Last Software。SketchUp是一套以简单易用著称的3D绘图软件，Google收购SketchUp的目的主要是为了增强Google Earth的功能，让使用者可以利用SketchUp建造3D模型并放入Google Earth中，使得Google Earth所呈现的地图更具立体感、更接近真实世界。使用者更可以透过一个名叫Google3D Warehouse的网站寻找与分享各式各样利用SketchUp建造3D模型。

经过多年的发展，Google SketchUp已成为一款直接面向方案创作过程的优秀设计工具，其绘制界面不仅能够直观地表达设计师的思想，而且完全满足与客户即时交流的需要，使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思。

在SketchUp中建立三维模型就像我们使用铅笔在图纸上作图一般，SketchUp本身能自动识别你的这些线条，并加以自动捕捉。这些人性化的功能使得建模流程简单明了——画线成面而后挤压成型，这也是建筑建模最常用的方法。Google收购SketchUp之后也为其添加了许多新的功能，使得使用者可以更加自由地创建3D模型，同时还可以非常便捷地将制作成果发布到Google Earth上和其他人共享，又或者是提交到“Google's3D Warehouse”供其他人下载。当然任何人也可以从“Google's3D Warehouse”那儿得到想要的素材，以此作为创作的基础。

目前，SketchUp提供两个版本，一个标准版供大家免费下载，还有一个专业版，售价为495美元。标准版和专业版的主要有以下几个方面的区别。

（1）专业版用户可以打印或输出比屏幕分辨率高的光栅图像。

（2）专业版用户可以随意打开DWG/DXF/3DS/OBJ/XSI/VRML/FBX格式文件。

（3）专业版用户可以将动画或预览输出为.MOV或.AVI格式视频。

（4）专业版用户可以获得Sandbox工具以及影片舞台工具。

（5）专业版可用于商业用途，而免费版只可以用于个人用途。

Google SketchUp软件同3Ds Max等三维制作软件一样，有丰富的模型模板资源，在设计中可以直接调用、插入、复制等进行编辑任务。同时Google公司还建立了庞大的3D模型库，集合了来自全球各个国家的模型资源，形成了一个很庞大的分享平台。不过遗憾的是，在搜索中尽量要使用英文单词输入关键字，才能快捷地找到自己需要的模型，这一点在国内还是给大家带来了很多不便。现在设计师们已经将SketchUp及其组件资源广泛应用于室内、室外、建筑等多领域中。

目前SketchUp并不能直接导出STL文件，需要通过中间软件进行转换，详细的转换过程可以参照3Ds Max导出STL文件的过程。

3.1.5　其他

3.1.5.1　Alibre

位于美国德州的Alibre公司所研发的Alibre Design软件，是由一群专业的工程师基于互联网所研发的3D实体模型建构软件，具备强大的实时协同工作的能力，使得设计团队能够同时进行互动式的3D设计。Alibre Design软件同时具有强大的机械结构设计、即时线上协同设计、设计小组资料控管等功能，通过互联网实时地让不同地区的使用者安全地分享各种设计内容，从而有效地减少成本、缩短制造周期、强化生产力、提升品质。在内容上主要涵盖了三维建模、钣金、运动模拟、二维工程图的创建和数据管理功能，使得用户轻松创建设计三维机械模型，并生成符合各种标准的二维图纸，属于一款性价比十分高的三维参数化建模应用软件。

Alibre导出STL文件流程如下。

（1）选中File（文件）菜单的Export（输出）功能。

（2）选中Save As（另存为），文件类型选择.STL。

（3）最后输入文件名，点击Save（保存）即可。

3.1.5.2　IronCAD

IronCAD是美国IronCAD公司的产品，擅长非常复杂的燃气轮机等零部件的设计工作，功能上非常具有针对性，包括一些复杂曲面造型（涡轮叶片），大量的紧固件排布（燃烧室）和纵横交错的管线（包括油路和电路）等专业性的功能。同时IronCAD还为用户提供了创新设计的工具，在造型、协同、绘图等方面具有更强的功能。它既可单独用于创新设计，又可作为大型的协同解决方案的构件。

IronCAD导出STL文件流程如下。

（1）右键单击要输出的模型，选中Part Properties（零件属性）。

（2）点击Rendering（渲染），然后设定Facet Surface Smoothing（三角面片平滑）为150。

（3）选中File（文件）菜单下的Export（输出）功能。

（4）选择.STL文件格式，导出即可。

3.1.5.3　ProE

Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下CAD/CAM/CAE一体化的三维绘图软件。在众多的绘图软件中，Pro/Engineer软件一直以参数化著称，是参数化技术的最早应用者。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。

Pro/Engineer和WildFire是PTC公司官方使用的软件名称，但在中国用户所使用的名称中，并存着多个说法，比如ProE、Pro/E、破衣、野火等都是指Pro/Engineer软件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0、creo1.0/creo2.0等都是指软件的版本。

Pro/E软件导出STL文件的流程如下。

（1）File（文件）-> Export（输出）-> Model（模型）。

（2）或者选择File（文件）-> Save a Copy（另存一个复件）->选择.STL。

（3）设定弦高为0。然后该值会被系统自动设定为可接受的最小值。

（4）设定Angle Control（角度控制）为1。

ProE Wildfre的STL文件导出流程如下。

（1）File（文件）-> Save a Copy（另存一个复件）-> Model（模型）->选择文件类型为STL(*.stl)。

（2）设定弦高为0。然后该值会被系统自动设定为可接受的最小值。

（3）设定Angle Control（角度控制）为1。

3.1.5.4　Solid Edge

Solid Edge是Siemens PLM软件公司旗下的三维CAD绘图软件，采用Siemens PLM Software公司自己拥有专利的Parasolid作为软件核心，将普及型CAD系统与世界上最具领先地位的实体造型引擎结合在一起，是一款基于Windows平台、功能强大且易用的三维CAD软件。

Solid Edge软件的特点是支持至顶向下和至底向上的设计思想，其建模核心、钣金设计、大装配设计、产品制造信息管理、生产出图、价值链协同、内嵌的有限元分析和产品数据管理等功能处于行业领先，已经成功应用于机械、电子、航空、汽车、仪器仪表、模具、造船、消费品等行业的大量客户。同时系统还提供了从二维视图到三维实体的转换工具，从而实现无需摒弃已有二维图形，通过借助Solid Edge就能迅速转换成三维设计。

在技术上，Solid Edge主要采用STREAM/XP技术，将逻辑推理、几何特征捕捉和决策分析融入到产品设计的各个过程中。基于工作流程的工具条比较有特点，根据当前工作所处的不同阶段提供动态信息反馈和引导，同时各种命令的设计也比较简洁，使得整个操作过程自然流畅，无需牢记命令的细节，就能在动态工具条的引导下完成设计而不会感到迷茫。

Solid Edge的STL文件导出流程非常简单：File（文件）->Save As（另存为）->选择文件类型为STL。需要注意的是，Options（选项）建议设定Conversion Tolerance（转换误差）为0.0254毫米，设定Surface Plane Angle（平面角度）为45.00。

3.1.5.5　SolidWorks

SolidWorks为Dassault Systemes S.A（达索系统）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计系列的软件产品。SolidWorks的母公司达索公司负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有联网整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手。

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，同时还采用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核以及良好的与第三方软件的集成技术。目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万多家企业。在教育市场上，每年来自全球4300所教育机构的近145000名学生通过SolidWorks的培训课程。

在美国，包括麻省理工学院、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学和教育机构，如清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学、上海教育局等也在应用SolidWorks进行教学。

SolidWorks导出STL文件的流程如下。

（1）File（文件）-> Save As（另存为）->选择文件类型为STL。

（2）Options（选项）->Resolution（品质）->Fine（良好）->OK（确定）。