結合建模軟體-導入3D 模型簡介 (Load 3D CAD Model )

風行有一些內建的繪圖函數，然而如果您習慣使用3D建模軟體，無論您是習慣使用如商用的Solidworks, AutoCad,或免費的如 FreeCad等等

您可以使用現有的軟體建置結構，然後將之導入風行進行計算

這裡將詳細介紹如何使用現有的CAD軟體 Freecad 與 Meshlab 兩套軟體來做簡介

==== 推薦使用下面兩款完全免費的Cad與網格處理軟體 ====

FreeCad (Free software)

http://www.freecadweb.org/?lang=zh_TW

檢查網格的免費軟體

Meshlab (Free software)

http://meshlab.sourceforge.net/

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其中Meshlab是此次必備的網格檢查軟體、若您有其他適合的也可以

假定現有一個3D模型，其結構如圖左所示，網格如右:

結構由一個矩形及一個圓錐所組成，各項長寬比如圖所示

(單位隨意、可以是mm, um, nm都可，CAD模型將用比例的方式匯入風行裡)

而矩形的材料為金屬(電性色散材料)、圓錐為磁性材料

而假設想要利用此結構模擬週期性如下圖，X軸週期長度為20，Y軸週期長度為30

(也可非週期性，後面舉例)

那要如何實現將CAD檔匯入風行做模擬 ?

一、使用 FreeCAD (免費軟體Freeware)加入模擬邊界

這個步驟要定義整個模擬結構的總大小，由條件得知幾個條件

X軸週期長度為20 (unit cell)

Y軸週期長度為30 (unit cell)

Z軸則取一適當的距離

週期的條件方式如上圖所示

1.利用FreeCAD開啟此CAD檔案

2.如圖a,b,c,d順序創立上層邊界(Top Boundary)

a.將模組改為全模組

b.按creates a 2-point rectangle按鈕 (請使用這個平面的方式來建立上、下層邊界)

c.點擊按F2將名稱改為 Top_Boundary (可不改，只是方便說明)

d.照上面的條件定義邊界，Z軸則是自行取一適當的值

3.重複步驟2建立下邊界

4. 個別匯出檔案，每一個結構都必須獨立匯出成一個檔案，而邊界亦是

邊界匯出的方式如下圖，必須一次選擇兩個再按 File=> export => 匯出 Mesh formats (存stl檔)

同樣的矩形(Cube)及圓錐(Cone)也各別匯出存成 Cube.stl , Cone.stl

此時，我們將擁有三個'檔案

Boundary.stl =>定義邊界用

Cube.stl => 矩形結構

Cone.stl => 圓錐結構

二、使用 MeshLab (免費軟體Freeware)個別合併 "結構與邊界"

如果只是載入結構，那麼將無法定義其上下邊界，因此才會使用結構+邊界的方式來匯入風行

首先開啟 MeshLab

1.按 File => import mesh => 選擇 Boundary.stl + Cube.stl 會得到如下圖

然後在右邊結構上按右鍵會出現選單 => 選擇 Flatten Visible Layers 將Boundary與Cube合併如右下

最後選擇 File => Export Mesh As => 存檔 Cube_With_Boundary.stl (檔名隨意這邊是舉例)

同樣的，圓錐(Cone.stl)也要與邊界Boundary.stl合併成 Cone_With_Boundary.stl

這裡就得到最後匯入風行的

Cube_With_Boundary.stl

Cone_With_Boundary.stl

這兩個檔案了

三、將合併邊界的CAD檔案匯入風行

在檔案匯入之前要先決定好實際結構的模擬大小，首先打開參數設定介面的CAD選單

可看到如下圖，其中Boundary:Length, Height, Thickness, Reference 等長度在前面已經都設定好了

其關係都是 "等比例" 。但如果現在CAD檔的Reference長度，匯入風行的對應長度希望他是200奈米

那需要多大的X,Y,Z網格數與delta如下圖所示按計算即可立即算出來

也可由前面的比例得到週期長度(unit cell length) X=800 nm, Y=1200 nm, Z=1400 nm

(由於免費軟體FreeCAD只有mm的單位，所以此範例才舉關係是等比的關係

而後面要匯入風行的單位將選擇 nm，也是為了再強調結構是等比例匯入)

範例:

CAD

Length : 20

Height :30

Thickness : 35

Reference :5

比例關係

Reference (CAD) : Width (FonSinEM) = 5 : 200e-9/delta = 1 : 8

所以我們可以得到

boundary length (CAD) : X (總網格數 FonSinEM) = Length *8 =160 = (160*dx= 800 nm)

boundary Height (CAD) : Y (總網格數 FonSinEM) = Height *8 =240 = (240*dx = 1200 nm)

boundary Thickness (CAD) : Z (總網格數 FonSinEM) = Height *8 =260 = (260*dx =1400 nm)

選擇【載入三維模型結構 Load 3D CAD Model】

選擇

Cube_With_Boundary.stl

Cone_With_Boundary.stl

這兩個檔案，載入後再設定材料，1.1為金屬模型1(電性色散材料 E Model 1)，2.1為磁性色散材料 (M Model 1)

詳細材料對應編號參考

即可得到最後結果

(另外注意的是，如果兩個結構有重疊，後面輸入的結構會蓋掉前面的)

例如這個例子是 Cube_With_Boundary.stl 先匯入，再匯入Cone_With_Boundary.stl

我們將結構切開來看可看出圓錐Cone已經覆蓋了與矩形重疊的空間了