O que são buracos na malha?

Um buraco na malha é uma abertura na superfície de um modelo 3D — uma região onde a casca de triângulos está ausente, deixando arestas de fronteira (arestas que pertencem a apenas um triângulo em vez de dois). Essas fronteiras formam laços fechados ao redor da área ausente, como a borda de um buraco em um tecido.

Para que uma malha seja considerada estanque — ou seja, que envolva completamente um volume sem aberturas — cada aresta deve ser compartilhada por exatamente duas faces. Mesmo uma única aresta de fronteira significa que a malha tem um buraco, e o modelo não pode ser fatiado de forma confiável para impressão 3D nem usado em simulações que exigem um volume fechado.

Por que buracos aparecem nas malhas

Os buracos nas malhas podem ter muitas origens. Entender a causa ajuda a decidir se o reparo automático é apropriado ou se você precisa voltar ao arquivo fonte.

Exportações parciais

Ao exportar de software CAD ou de modelagem, erros de seleção ou configurações de exportação podem resultar em apenas parte do modelo sendo escrita no arquivo. A parte inferior de um objeto pode estar faltando, ou características internas podem estar incompletas. Isso é especialmente comum ao exportar montagens peça por peça.

Falhas em operações booleanas

As operações booleanas (união, diferença, interseção) são notoriamente frágeis em ferramentas baseadas em malha. Quando duas superfícies são quase coincidentes ou mal se tocam, o algoritmo booleano pode não fechar o resultado corretamente, deixando lacunas nas costuras de interseção.

Artefatos de digitalização 3D

Os scanners 3D capturam nuvens de pontos que são reconstruídas em malhas. Regiões que o scanner não conseguiu ver — áreas oclusas, superfícies escuras, materiais reflexivos — resultam em dados ausentes. O algoritmo de reconstrução deixa buracos onde não tem informação para preencher.

Erros de edição de malha

Excluir faces durante a limpeza, separar partes de um modelo ou realizar cortes de arestas sem reconexão pode introduzir buracos. Em sessões de edição complexas, buracos pequenos são fáceis de passar despercebidos.

Corrupção de arquivos

Arquivos STL truncados ou corrompidos podem ter dados de faces ausentes no final do arquivo, resultando em malhas parciais com grandes fronteiras abertas.

Como identificar buracos: Na análise de malha do JustFixSTL, procure por "Arestas de fronteira" maior que zero ou "Estanque: Não". O número de laços de fronteira indica quantos buracos distintos existem na malha.

Como funciona o preenchimento de buracos

O JustFixSTL usa um processo de várias etapas para detectar e preencher buracos na sua malha:

Detecção de laços de fronteira

O algoritmo identifica todas as arestas de fronteira (arestas com apenas uma face adjacente) e as traça em laços fechados. Cada laço representa a borda de um buraco. Se as arestas de fronteira não formam laços fechados, isso indica um problema topológico mais grave que deve ser resolvido primeiro.

Análise de laços

Cada laço de fronteira é analisado quanto ao número de vértices, área e forma. Buracos pequenos (poucos vértices) são simples de preencher. Buracos maiores e mais complexos requerem triangulação mais cuidadosa para evitar criar faces sobrepostas ou degeneradas.

Triangulação em leque

Para cada laço de fronteira, o algoritmo gera novos triângulos para fechar a abertura. Buracos simples são preenchidos usando triangulação em leque a partir de um ponto central ou métodos de recorte de orelhas. As novas faces são orientadas para corresponder às normais da superfície circundante.

Verificação de consistência das normais

Após o preenchimento, as novas faces são verificadas para garantir que suas normais sejam consistentes com o restante da malha. Faces de preenchimento mal orientadas recriariam os mesmos problemas de renderização e fatiamento que os buracos causam.

Quando os buracos podem ser preenchidos automaticamente

O preenchimento automático de buracos funciona melhor nestas situações:

Buracos pequenos — algumas faces faltantes onde a geometria circundante fornece contexto claro para o preenchimento.
Buracos planos ou quase planos — aberturas planas como faces inferiores faltantes em objetos projetados para ficar sobre uma superfície plana.
Fronteiras bem definidas — o laço de fronteira forma um caminho fechado limpo com ângulos razoáveis entre os vértices.
Artefatos de digitalização — pequenas lacunas em dados de digitalização 3D onde a região faltante é relativamente plana ou suavemente curvada.

Quando o preenchimento automático pode não ser ideal

Existem casos em que o preenchimento automático de buracos produz resultados tecnicamente corretos mas geometricamente insatisfatórios:

Buracos muito grandes — se uma parte significativa do modelo está faltando, o preenchimento será plano através da lacuna em vez de seguir a curvatura esperada. A malha ficará estanque, mas a região preenchida pode não parecer correta.
Superfícies curvas complexas — uma triangulação plana em leque através de um buraco numa área curva criará um remendo facetado visível. Isso é aceitável para impressão (a superfície está fechada), mas pode ser visualmente perceptível.
Aberturas intencionais — alguns modelos têm aberturas deliberadas (vasos, tubos, carcaças). Preenchê-las contraria a intenção do design. Se você não quer que um buraco seja preenchido, talvez precise voltar ao modelo fonte.
Fronteiras não-manifold — se as arestas de fronteira fazem parte de geometria não-manifold, o preenchimento de buracos sozinho não funcionará. Os problemas não-manifold devem ser resolvidos primeiro. O JustFixSTL lida com isso realizando o reparo não-manifold antes do preenchimento de buracos.

Dica para dados de digitalização 3D: Se sua malha digitalizada tem dezenas de buracos pequenos, o reparo automático do JustFixSTL pode fechar todos de uma só vez. Para grandes regiões ausentes, considere re-digitalizar de ângulos adicionais para capturar a geometria faltante antes de reparar.

Buracos vs. outros defeitos de malha

Vale a pena distinguir buracos de outros problemas de malha que podem parecer semelhantes:

Arestas não-manifold não são buracos — são arestas compartilhadas por três ou mais faces. Causam sintomas diferentes e requerem estratégias de reparo distintas. Veja Reparar arquivos STL não-manifold.
Normais invertidas podem fazer uma malha parecer ter buracos em um visualizador 3D (o culling de face traseira oculta as faces mal orientadas), mas as faces na verdade estão lá. Veja Reparar normais invertidas.
Auto-interseções não criam buracos, mas podem causar falhas de fatiamento semelhantes. A malha está fechada, mas a superfície passa através de si mesma.

Preencher buracos em malha STL online