3.1 建模方法

三維建模就是在三維制作軟件的虛擬三維空間中，構建出具有三維特性的數據模型。

根據構建三維模型的工作流程，可以分為正向設計和逆向設計。正向設計的流程通常是從概念設計起步到CAD建模。但對于復雜的產品，正向設計過程難度系數大、周期長、成本高，不利于產品的研制開發。逆向設計通常是根據正向設計概念所產生的產品原始模型或者已有產品來進行改良，通過對有問題的模型進行直接修改、試驗和分析得到相對理想的結果，然后再根據修正后的模型通過掃描和造型系統一系列方法得到最終的三維模型。逆向設計的關鍵是3D掃描數據的獲取及后處理，相關內容詳見3.2和3.3節。

此外，根據三維模型建模方法的不同，可分為CAD建模、CG建模及其他建模方法。

（1）CAD建模（參數化建模）。CAD建模主要針對需要參數化建模設計的模型，以參數為建模核心。在模型中，參數可通過“尺寸”的形式來體現，可以使用表達式來控制圖形形狀和變化。參數化建模適合用于有苛刻要求和制造標準的模型設計任務（如機械類零件），非常適用于需要定期修改的設計，可以修改或更改單個特征（如孔和倒角），其余部分可自動跟隨改變，如圖3-1所示，UG軟件建模。

圖3-1 CAD建模

（2）CG建模。計算機圖形學（Computer Graphics, CG）, CG建模創建的是幾何而不是特征，因此它能更好地進行概念構思，而不必束縛于特征及其相關性以及執行更改可能產生的影響，建模的自由度較大。常用于人物模型、動物模型、建筑場景的創建，如圖3-2所示。

圖3-2 CG建模

（3）其他建模方法。除CAD建模和CG建模外，還有一些其他建模方式。如：Autodesk公司的123D CATCH軟件，可采用不同角度的模型照片，合成出一個3D模型。除此，國外一款開源3D打印切片軟件Cura，可由導入的bmp、jpg、png格式圖像，生成浮雕效果的模型，可打印出浮雕的效果，如圖3-3所示。

圖3-3 浮雕模型

需要注意的是，由于STL文件已經成為圖像處理領域的默認工業標準，因此3D打印通常采用STL格式文件。所以，在三維軟件中構建完成3D模型后，還需要存儲為STL文件。

此外，3D打印文件還有AMF格式文件，主要是增加了模型的材質、紋理、顏色等信息，隨著彩色3D打印的發展，這種文件格式可能會逐步取代STL。不過，目前STL仍是3D打印的主流格式文件。