3DプリントのSTLファイル修復は、モデル自体に穴や隙間があったり、エッジが交差していたり、非マニホールドエッジと呼ばれるものがあったりと、エラーがあるファイルやデザインに遭遇したときに習得しておきたいスキルです。

壊れたSTLファイルを修復する方法は、大きく分けて2つあります。 1つ目の方法は、STLフォーマットにエクスポートする前に、CADソフトウェアでモデルの設計上の欠陥をすべて修正するものです。

2つ目の修正は、STLファイル修復ソフトを使用して、モデルの不具合を確認し修復する必要があります。

これが、最適な3DプリントのためのSTLファイルの修復方法の基本的な答えですが、もっと知りたい情報があります。 そこで、STLファイルを適切に修復するための詳細を知るために、このまま読み進めてください。

しかし、その前に、STLファイルの構成要素について簡単に見ておきましょう。

STLファイルとは何ですか？

STLとは、Standard Tessellation LanguageまたはStereolithographyの略で、3Dオブジェクトの表面形状を記述する際に使用されるファイルフォーマットです。 モデルの色やテクスチャなどの属性に関する情報は含まれていないことに注意する必要があります。

CADソフトでモデリングした後、3Dオブジェクトを変換するファイル形式です。 STLファイルをスライサーに送ることで、印刷に備えることができます。

STLファイルは、"テッセレーション "と呼ばれる原理で3Dモデルに関する情報を保存しています。

テッセレーションは、モデルの表面上に、相互に接続された三角形をメッシュ状に並べます。 それぞれの三角形は、隣接する三角形の少なくとも2つの頂点を共有しています。

モデルの表面に敷き詰められたメッシュは、表面の形状そのものを忠実に再現しています。

したがって、STLファイルには、3Dモデルを記述するために、メッシュ内の三角形の頂点の座標と、三角形の方向を定義する各三角形の法線ベクトルが格納されています。

スライサーはSTLファイルを受け取り、この情報を使ってモデルの表面を3Dプリンターに描写し、プリントします。

注：STLファイルの三角形数によってメッシュの精度が決まります。 精度を上げるには、より多くの三角形数が必要で、STLファイルの容量も大きくなります。

3DプリンターにおけるSTLエラーとは？

3DプリントにおけるSTLファイルのエラーは、モデルの欠陥やCADモデルのエクスポート不良に起因する問題で発生します。

これらのエラーは、CADモデルの印刷適性に大きな影響を与え、スライス時に発見されないと、印刷に失敗することが多く、時間とリソースの浪費につながります。

STLのエラーには様々な形がありますが、その中でもよくあるものを見てみましょう。

逆三角形

STLファイルでは、メッシュの三角形の法線ベクトルは常に外側を向いているはずなので、法線ベクトルが内側やそれ以外の方向を向いていると、三角形が反転したり、逆さまになったりする。

逆三角形のエラーは、スライサーと3Dプリンターを混乱させます。 この状況では、両者とも表面の正しい向きを知らないのです。

その結果、3Dプリンターはどこに材料を堆積させればいいのかわからなくなる。

その結果、印刷用のモデルを準備するときに、スライスや印刷のエラーが発生することになります。

サーフェスホールド

STL 3Dモデルの水密性を確保するためには、三角形のメッシュが閉じた体積を形成していることが必要です。

サーフェスホールとは、メッシュに隙間があることを意味し、メッシュ内の一部の三角形が隣接する三角形と2つの頂点を共有しないために発生する穴のことを指します。

このように、STLモデルは密閉された水密体積ではないので、プリンターで正しく印刷することができません。

2Dサーフェス

通常、スカルプターやスキャナーなどの3Dモデリングツールを使用すると、コンピュータの画面上では正確に表示されても、現実には奥行きがないため、このエラーが発生します。

そのため、スライサーや3Dプリンターでは、2Dサーフェスを理解してプリントすることができません。 そこで、STLフォーマットにエクスポートする前に、モデルを押し出し、深さを与えることによって修正する必要があります。

フローティング・サーフェス

3Dモデルを作成する際、STLデザイナーが試したいと思った機能や追加があるかもしれません。 これらの機能は最終的なモデルにはならないかもしれませんが、STLファイルには残っている可能性があります。

これらの "忘れ物 "がモデル本体に付いていないと、スライサーと3Dプリンターの双方を混乱させる可能性が大きいのです。

オブジェクトをシームレスにスライスして印刷するためには、これらの特徴を取り除き、モデルをクリーンアップする必要があります。

重なり合う顔/交わる顔

STLファイルを印刷するためには、1つのソリッドオブジェクトとしてレンダリングする必要があります。 しかし、3Dモデルでこれを実現するのは容易でない場合があります。

3Dモデルを組み立てる際、特定の面や形状が重なってしまうことがよくあります。 画面上では問題ないのですが、3Dプリンターでは混乱してしまうのです。

そのため、3Dプリンターのプリントヘッドが、同じ場所を2回通過するように指示されるのですが、残念ながら、これが印刷ミスにつながることがあります。

非マニフォールドとバッドエッジ

非マニホールドエッジは、2つ以上のボディが同じエッジを共有している場合に発生します。 また、モデルが本体内に内面を持つ場合にも発生します。

これらの悪いエッジや内面は、スライサーを混乱させ、さらには印刷経路を冗長化させる原因となります。

肥大化したSTLファイル（オーバーリファインドメッシュ）

先ほどから思い出していただきたいのですが、メッシュの精度はメッシュに使われている三角形の数に依存します。 しかし、三角形の数が多すぎると、メッシュが過剰に精製されてしまい、STLファイルが肥大化してしまうことがあります。

肥大化したSTLファイルは、サイズが大きいため、ほとんどのスライサーやオンライン印刷サービスにとって困難なものです。

さらに、オーバーリファインメッシュはモデルの微細な部分まで捉えることができますが、ほとんどの3Dプリンターは、その微細な部分をプリントアウトできるほどの精度は持っていません。

このように、メッシュを作成する際には、プリンターの精度と能力との間で微妙なバランスを取る必要があります。

修復が必要なSTLファイルを修正する方法は？

STLファイルの不具合をいくつか見てきましたが、次は良いニュースです。 これらのエラーをすべて修復して、STLファイルを正常に印刷することができます。

STLファイルのエラーがどの程度広範囲に及ぶかにもよりますが、これらのファイルを編集してパッチすることで、満足のいくスライスや印刷ができるようになります。

壊れたSTLファイルを修復する方法は、大きく分けて2つあります：

• STLにエクスポートする前に、ネイティブCADプログラムでモデルを修正する。
• STL修復ソフトでモデルを修正する。

CADファイル内のモデルを修正する

ネイティブのCADプログラムでモデルを修正するのは、比較的簡単なオプションです。 また、最近のほとんどの3Dモデリング・アプリケーションには、STLフォーマットにエクスポートする前に、これらのエラーをチェックし修正する機能があります。

そのため、これらの機能を使うことで、デザイナーはモデルの最適化を十分に行い、スライスやプリントをスムーズに行うことができます。

STL修復ソフトでモデルを修正する

また、CADファイルや3Dモデリングソフトの原本にアクセスできない場合もあり、解析や修正・修復が困難な場合もあります。

幸いなことに、CADファイルを必要とせずにSTLファイルを修正するアプリケーションがあります。 これらのSTL修復ファイルには、STLファイルのこれらのエラーを比較的迅速に検出して修正するために使用できる多くのツールが含まれています。

STL修復ソフトを使ってできることの例としては、以下のようなものがあります；

1. STLファイルのエラーを自動検出し、修復することができます。
2. ファイル内のメッシュのトライアングルを手動で編集する。
3. メッシュサイズを再計算し、最適化することで、最適な解像度と精細感を実現します。
4. 穴埋め、2Dサーフェスの押し出し。
5. フローティングサーフェスを削除する
6. 非マニホールドとバッドエッジを解決する。
7. メッシュを再計算して交差を解消する。
8. 反転した三角形を正常な方向に戻す。

次回は、そのための最適なソフトを紹介します。

壊れたSTLファイルの修復に最適なソフトウェア

STLファイルを修復するためのアプリケーションは、3DプリントのためのSTLファイルの修復や最適化に役立つさまざまな機能を備えています。

その中でも特に優れたものをリストアップしてみました。 それではご覧ください。

3Dビルダー

価格です： 無料 ウィンドウズ イージー

3D Builderは、マイクロソフトが提供する、3Dモデルの設計・構築・編集ができる3Dモデリングツールです。

PCにプリインストールされていない場合は、マイクロソフトのアプリストアで入手することができます。

3D Builderは、より高度な3Dモデリングソフトのような機能はありませんが、それでも十分な存在感を示しています。

3D Builderのツール群を使えば、3Dモデルのインポート、クリーンアップ、STLファイルへのエクスポートを行い、印刷に利用することができます。

しかし、今回特に注目したいのは、3D BuilderのSTLファイル修復機能です。 では、その仕組みを見ていきましょう。

3D BuilderでSTLファイルを修復する方法

ステップ1： 3D Builderのソフトウェアをインストールし、起動します。

ステップ2： 壊れたSTLファイルをワークスペースにインポートします。

• サイドメニューまたは表示画面より、「」をクリックします。 開く> オブジェクトを読み込む ."
• 壊れたSTLファイルをPCから選択します。
• ワークスペースにモデルが表示されたら、「」をクリックします。 インポートモデル " をトップメニューから選択します。

ステップ3： 3Dモデルを修正する。

• モデルをインポートした後、3D Builderは自動的にエラーがないかチェックします。
• エラーがある場合は、モデルの周りに赤いリングが表示されます。 青いリングは、モデルにエラーがないことを意味します。
• エラーを修正するには、左下のポップアップに書いてあるのをクリックします、 "1つ以上のオブジェクトが不正に定義されています。 修復するにはここをクリックしてください。"
• これで、モデルが修正され、印刷の準備が整いました。

ステップ4： 修復したモデルは、Microsoftの3MF形式ではなく、必ずSTLファイルで保存してください。

ここまで見てきたように、3D Builderは壊れたSTLファイルを修復するための最も簡単なツールですが、場合によっては、その修復機能だけでは十分でないこともあります。

それでは、より強力なソフトをいくつかご紹介しましょう。

メシュミキサー

価格です： 無料 Windows、macOS ミディアム

Meshmixerは、業界大手のAutodeskが提供するメッシュ編集アプリケーションで、3D Builderのような基本的なプログラムから非常に顕著に機能が向上しています。

Meshmixerは、直感的でユーザーフレンドリーなインターフェースと、メッシュ編集・解析機能を兼ね備えており、印刷用3Dモデルを作成するための汎用的かつ強力なツールとなっています。

Meshmixerには、STLファイルを修復するためのツールも充実しています。 その中には、以下のようなものがあります：

• オートリペア
• 穴埋め・橋渡し
• 3Dスカルプティング
• 自動表面合わせ
• メッシュのスムージング、リサイズ、最適化
• 2Dサーフェスから3Dサーフェスへの変換など。

では、これらのツールを使ってSTLファイルを修正する方法を見てみましょう。

MeshmixerでSTLファイルを修復する方法

ステップ1： ソフトウェアをインストールし、アプリケーションを起動します。

ステップ2： 壊れたモデルをインポートします。

• をクリックすると、" + "サインをウェルカムページに表示。
• 表示されるメニューで、PCから修正したいSTLファイルを選択します。

ステップ3： モデルの解析と修正

• 左のパネルで、" "をクリックします。 分析>インスペクター。 "
• ソフトがスキャンして、自動的にすべてのエラーをピンク色で強調表示します。
• 各エラーを選択して、個別に修正することができます。
• また、" オートリペアオール "オプションで、すべてのオプションを一度に修正することができます。

ステップ4： 最終ファイルを保存します。

Meshmixerには、AnalysisやInspectorの機能の他に、以下のようなツールもあります。 セレクト ," "メイクソリッド" と "編集 "する これらのツールを使って、メッシュの形を変えたり、編集したり、好みの形に作り変えることができます。

Meshmixerソフトウェアの詳細については、YouTubeにある役立つチュートリアルをご覧ください。

ブレンダー

価格です： 無料 Windows、MacOS ハード

Blenderは、モデリング、リギング、アニメーションなどの3Dモデリングツール一式を提供する無料のオープンソースソフトウェアで、多くの3Dアーティストに親しまれているソフトウェアです。

あまり知られていない機能として、STLの修復機能があります。 メッシュ：3Dプリンターツールボックス STLファイルの操作や修復が比較的容易に行えます。

この仕組みについて見ていきましょう。

BlenderでSTLファイルを修復する方法

ステップ1： を有効にする。 メッシュ：3Dプリンティングツールボックス .

• Blenderのソフトを起動する
• ページトップへ " ファイル> ユーザー設定> アドオン ".
• 検索バーに「Mesh: 3D printing」と入力してください。
• 表示されたら、その横の小さなボックスをクリックして、有効化します。

ステップ2： STLファイルをインポートします。

• ページトップへ " ファイル> インポート> STL ."
• PC上で修復したいSTLファイルを参照し、選択します。

ステップ3： STLファイルを修復する。

• 左サイドバーには プリントスリーディー
• それをクリックすると、STLメッシュを修復するための様々なオプションが表示されます。

ステップ4： STLメッシュを保存してエクスポートします。

あるいは、Blenderは編集モードでメッシュを操作するための堅牢なツールも提供しています。 編集モードの3Dプリントツールボックスよりも、より自由にメッシュを編集することができます。

以下の手順で使用することができます：

ステップ1： 編集したいオブジェクトやエリアを選択し、キーボードのTabキーをクリックして編集モードに入ります。

ステップ2 下部のツールバーに、メッシュモードのオプションが表示されています。 これをクリックします。

ステップ3： ポップアップするメニューには、メッシュの様々な部分を修正・編集するための様々なツールが表示されます。例えば、以下のようなものです、 「エッジ , " 面" "頂点 ," などと呼ばれる。

このリストの中で、Blenderは間違いなく最大のメッシュ編集機能を提供します。 これを使えば、STLファイルを修復するだけでなく、構造を大幅に変更することができます。

また、Blenderのツールはやや複雑で、使いこなすにはかなりの専門知識が必要です。

栄誉ある賞を受賞しました：

ネットファブ

価格です： 有償 ウィンドウズ ハイ

NetfabbもSTLファイルやメッシュの操作、編集、修復に使えるAutodeskのツールです。 2つのプログラムを比較したくなりますが、NetfabbはMeshmixerよりはるかに高度です。

Netfabbは、主に積層造形プロセスのための高品質な3Dモデルの最適化と作成に焦点を当てた高度な製造ソフトウェアです。 そのため、一般の趣味の人よりも企業や専門家に人気があります。

3Dモデルの修復や作成だけでなく、さまざまなツールを搭載しています：

• 生産工程をシミュレーションする
• トポロジー最適化
• 有限要素法解析
• カスタマイズ可能なツールパス生成
• 信頼性解析
• 故障解析など

これらにより、STLファイルや3Dモデルの修復・作成に最適なソフトウェアとなっています。

しかし、先ほども申し上げたように、一般的なホビーユーザー向けではなく、使いこなすには非常に複雑で、しかも年間240ドルから利用できるため、個人ユーザーにとって最もコストパフォーマンスの高い選択肢ではありません。

STLのファイルサイズを小さくする方法とは？

STLファイルを簡略化・縮小するためには、メッシュの再計算と最適化が必要です。 ファイルサイズを小さくするには、メッシュの三角形やポリゴンの数を少なくする必要があります。

ただし、メッシュの簡略化には注意が必要で、三角形の数を大幅に減らすと、モデルの細かな特徴や、モデルの解像度までもが失われてしまう可能性があります。

各種STL修復ソフトを使用してSTLファイルを縮小する方法はいくつかあります。 それらについて見ていきましょう。

3D BuilderでSTLファイルサイズを小さくする方法

ステップ1： ファイルをインポートします。

ステップ2： をクリックします。 "編集 "する をトップツールバーに表示します。

ステップ3： 表示されたメニューの中で、「」をクリックします。 "シンプリファイ "する。

ステップ4： 表示されるスライダーで、最適化のレベルを選択します。

注：先ほども言いましたが、最適化しすぎてモデルの細かなディテールが失われないように注意してください。

ステップ5： 許容できるメッシュの解像度に達したら、次のようにクリックします。 "顔を小さくする"

ステップ6： モデルを保存します。

注：ファイルサイズを小さくすると、STLファイルに何らかの問題が発生する可能性があるため、再度修復が必要になる場合があります。

MeshmixerでSTLファイルサイズを小さくする方法

ステップ1： Meshmixerにモデルをインポートする

ステップ2： サイドバーの「選択」ツールをクリックします。

ステップ3： モデルをダブルクリックで選択します。

ステップ4： サイドバーで、「」をクリックします。 "Edit> Reduce" またはShift + Rを押します。

ステップ5： 表示されるメニューで、以下のオプションを使用して、ファイルサイズを小さくすることができます。 "パーセンテージ" , "トライアングルバジェット" , "最大偏差値 "です。

BlenderでSTLファイルサイズを小さくする方法

ステップ1： Blenderにモデルをインポートします。

ステップ2： 右サイドバーで、レンチのアイコンをクリックして、ツールを開きます。

ステップ3： ポップアップメニューで、" モディファイアを追加する> Decimate" をクリックすると、デシメートツールを呼び出すことができます。

デシメートツールは、ポリゴン数を表示します。

ステップ4： ファイルサイズを小さくしたい場合は、比率の欄に小さくしたい比率を入力してください。

例えば、ポリゴン数を元のサイズの70%に減らすには、ボックスに0.7を入れます。

ステップ5： モデルを保存します。

以上、STLファイルの修復についてご紹介しました。 このガイドが、STLファイルのトラブル解決に役立つことを願っています。

がんばって、ハッピープリント！！