2 3D模型构建
经过本书第1章的介绍，相信你已经对3D打印有了一个全面的了解，现在应该迫不及待的想要动手实践了吧。3D打印大致分为构建3D模型，安装打印软件以及机器打印3个部分。就像打印照片必须先有电子版的照片一样，打印物体也需要一个电子版的“物体”，而这个电子版的“物体”在3D打印里就是指3D模型。
本章将为大家介绍如何构建3D模型：包括如何用3D建模软件构建3D模型；如何用相应的工具将2D图像转换为3D模型；如何使用3D扫描仪得到3D模型，以及如何将其他类型的3D模型文件转换为已广泛被3D打印所支持的STL格式。
2.1 3D建模软件
目前市场上有很多3D建模软件，其中包括SketchUp、Blend-er等开源的3D建模产品，以及CAD、3DMax、maya等商业软件。它们专注于不同的领域，例如CAD主要应用于工业设计，而maya则主要应用于动画、影视方面。在这里，我们介绍几款有代表性的开源软件（SketchUp、AutoQ3D Community、FreeCAD），包括使用这几款软件建模的方法。
2.1.1 开源3D建模软件推荐
本小节为大家推荐几款常用的3D建模软件，它们有各自不同的侧重点，实际使用时可以根据不同的模型选择。
1.SketchUp
SketchUp是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具，其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想而且完全满足与客户即时交流的需要，它使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思，是3D建筑设计方案创作的优秀工具。SketchUp是一款很适合于设计师使用的软件，因为它的操作不会成为障碍，可以专注于设计本身。SketchUp于2006年被谷歌收购。
软件的界面简洁，如图2-1所示，易学易用，命令极少，避免了其他类似设计软件操作复杂的缺陷，比较适合初学者。在设计过程的任何阶段都能生成直观的三维成品，甚至可以模拟手绘草图的效果，几乎可以达到“所见即所得”的境界。
图2-1 SketchUp界面
目前开源的最新版本是SketchUp Make，被描述为“供业余爱好者、儿童以及热情的设计师使用”。SketchUp还有相应的商业版，目前最新的商业版是SketchUp Pro 2013。支持Windows和MacOS操作系统。
SketchUp的下载地址：www.sketchup.com/download
2. AutoQ3D Community
AutoQ3D Community是一种简单的轻量级3D模型编辑工具，能够利用你电脑显卡的全部处理资源，快速形成原型的3D设计。其界面非常直观，易于使用。如图2-2所示。AutoQ3D Commu-nity目前最新版本是AutoQ3D Community 1.4.0，支持Windows、MacOS以及Linux操作系统。
AutoQ3D Community的下载地址：http://autoq3d.softpedia. com/。
图2-2 AutoQ3D Community界面
3.FreeCAD
FreeCAD是来自法国Matra Datavision公司的一款开源免费3D CAD软件，是一个功能化、参数化的建模工具。FreeCAD的直接用户目标是机械工程、产品设计，当然也适合工程行业内的其他广大用户，比如建筑或者其他特殊的工程行业，如图2-3所示。
FreeCAD的 最 新 版 本 是FreeCAD 0.13，支 持Windows、MacOS以及部分Linux操作系统。
FreeCAD的下载地址：http://sourceforge.net/projects/free-cad/files/FreeCAD%20Windows/。
图2-3 FreeCAD界面
4.Blender
Blender是最受欢迎的免费开源3D模型制作软件套装。跨平台支持所有的主要操作系统。功能非常强大，但是上手比较难；一旦学会了，用起来就会非常方便，如图2-4所示。
Blender目前最新版本是Blender 2.67b，支持Windows、MacOS及大部分Linux操作系统。
Blender下载地址：http://www.blender.org/download/get-blender/。
图2-4 Blender界面
5.Sculptris
Sculptris是款免费的3D雕刻软件，小巧却强大。用户可以像玩橡皮泥一样，拉、捏、推、扭等做一切可以对橡皮泥做的事，如图2-5所示。
Sculptris最新版本是Sculptris 1.02，支持Windows和MacOS操作系统。
Sculptris下载地址：http://pixologic.com/sculptris/。
图2-5 Sculptris界面
2.1.2 SketchUp建模
1.安装
首先从http://www.sketchup.com/download下载SketchUp的安装文件，下载之前，会要求你填写电子邮箱并且选择操作系统。
在Windows下双击安装文件弹出安装界面，如图2-6所示。点击“Next”按钮继续安装。
图2-6 安装界面
出现软件许可协议，如图2-7所示。勾选同意并点击“Next”按钮继续安装。
图2-7 软件许可协议
选择软件安装位置，如图2-8所示。点击“Change”按钮选择SketchUp的安装位置，然后点击“Next”按钮继续安装。
图2-8 选择软件安装位置
最后点击“Install”按钮即开始SketchUp的安装，如图2-9所示。
图2-9 开始安装
安装完成后，桌面上会出现SketchUp的快捷方式。接下来，就可以随心所欲的使用SketchUp构建你自己的3D模型了。
打开SketchUp，看到SketchUp欢迎界面，如图2-10所示。如果希望以后打开SketchUp时不再出现欢迎界面，不要勾选左下角的“Always show on startup”。
图2-10 欢迎界面
在开始使用SketchUp之前，还需要选择一个模板，点击欢迎界面右上角的“Choose Template”按钮，然后从给出的模板列表（如图2-11所示）选择一个需要的模板。第一个是最简单、最常用的模板。
图2-11 选择模板
选择一个模板后，点击图2-11所示界面右下角的“Start using SketchUp按钮”，进入SketchUp主界面，如图2-12所示。
图2-12 SketchUp主界面
2.构建模型
SketchUp的功能非常强大，小到一个茶杯，大到一个建筑模型，都可以用SketchUp描绘出来。下面就让我们一起看看怎样用SketchUp绘制一个圆柱体吧！
（1）显示工具栏
第一次打开SketchUp时，只有一些简单的工具排列在菜单栏下面，如图2-12所示。为了更方便的制作3D模型，我们可以把一些常用的工具放在工具栏中。
首先，在菜单栏选择“View”→“ToolBars”，然后在右边弹出的列表中勾选常用的工具，如图2-13所示。
图2-13 显示工具栏
（2）设置单位
在默认情况下，SketchUp是以美制英寸为单位的，这就需要将系统单位改为我国规范中的要求——公制毫米，精度为0.0mm。具体操作如下：
在菜单栏选择“Window” → “Model Info”，弹出一个关于模型信息的对话框，在模型信息对话框的左侧选择“Unit”选项，右边出现关于长度单位和角度单位的信息，如图2-14所示。
在长度单位区域，将“Format”改为“Decimal”（十进制），并以“Millimeters”（毫米）为最小单位，“Precision”改为0mm。
提示：角度单位不用设置，国内与国外统一使用“度”为单位。
图2-14 修改单位
（3）开始绘制模型
首先在菜单栏选择“File”→ “New”，打开一个新的绘图场景，如图2-15所示。
图2-15 新建绘图场景
在左边工具栏中选择圆形工具，光标变为一支笔的形状，如图2-16所示。
图2-16 选择圆形工具
在右边绘图区域中按下鼠标左键并拖动鼠标，SketchUp左下角会显示当前圆的半径，当圆的大小适中时，松开左键，得到一个平面圆形，如图2-17所示。
图2-17 画平面圆形
在左边工具栏中选择拉伸工具，然后将鼠标放置到平面圆上，如图2-18所示。按下鼠标左键并向上拖动鼠标，左下角会显示当前拉伸的距离，当高度适中时，松开左键，得到一个圆柱体，如图2-18所示。
图2-18 圆柱体
（4）导出模型
将绘制好的圆柱体导出为3D模型，为后续的打印做好准备。
首先在菜单栏选择“File”→“Export”→ “3D Model…”，如图2-19所示。之后弹出模型导出窗口，选择模型后缀类型为.dae，输入模型文件名称，选择保存位置，最后点击“Export”按钮导出模型，如图2-20所示。
图2-19 导出3D模型
图2-20 导出文件