はじめに
3Dプリンタで頻繁に使用するstlファイルは表面ジオメトリのみの記述であるため，3DCADで編集するためにはソリッド化する必要がある．FreeCADやFusion360などの無料のCADソフトでソリッド化する方法は存在する[1][2]が，複雑なデータに対応できなかったりする．
本稿では，市販のリバースエンジニアリングソフトであるGeomagic Design Xを用いて，stlファイルをソリッド化してstepファイルとして出力する方法を記述する．ちなみにGeomagic Design Xには体験版もあるらしい（試用期間は15日間？）．
Geomagic Design Xとは
実物を3Dスキャンした後に，CAD用の図面や３Dモデルを作成するためのツールである．いわゆるリバースエンジニアリングソフトウェアと呼ばれる製品である．
３Dスキャナ等でスキャンして得られた３Dデータは点群データである．そのデータをCADで扱うためには，ポリゴンに変換した後，stepファイルなどのCADデータに変換する必要がある．Gemagic Design Xはそれらの処理を包括的に行うことができる．
本稿では，ポリゴン（stlデータ）→CADデータ（stepファイル）への変換をGemagic Design Xを用いて行う．
Geomagic Design Xのインストールとライセンス認証
USBドングルによるライセンス認証バージョンのインストール方法を紹介する．
- Geomagic Design Xのインストール
DVDに入っているsetup.exeをダブルクリックする．その後は特に注意点は無いので，案内に沿ってインストールする．
- USBドングル用ドライバのダウンロード
ドライバのダウロード用のサイトより，自分の環境に該当するドライバをダウンロードする．私の場合はWindows環境で，ドングルのタイプがSentinel HLだったので，「Sentinel HL」のリンクをクリックし，「Sentinel HASP/LDK Windows GUI Runtime Installer 8.53」のリンクから，ドライバをダウンロードした．「Click here to download file:～」をクリックすると「End User License Agreement」が表示されるので，下の方にスクロールして「I accept」をクリックするとダウンロードが始まる．
参考：Sentinel HLキーのラインナップ
http://support.safenet-inc.jp/srm/product/ldk/ldk_hl.html
- ドライバのインストール
先ほどダウンロードしたファイルを実行し，ドライバをインストールする．
- USBドングルをPCに挿入
Geomagic Design Xを起動する前に，USBドングルをPCに挿す．
- Geomagic Design Xを起動
Geomagic Design Xを起動すると，ライセンス認証が自動で行われる．
stlファイルをソリッド化して，stepファイルで出力
- stlファイルの選択
「ホーム」タブの「ファイル」から「読み込み」を選択する．ファイル選択画面が開くので，stlファイルを選択し，「メッシュビルドアップウィザード起動」をクリックする．
- メッシュビルドウィザードの設定
特に何もしなくて良い（注：複雑でノイジーなデータだと，ここの設定は結構重要っぽい）．次のステージの矢印をクリックして，最後に✓マークをクリックすることで決定する．「残ったステージを適用しますか？」と聞かれるかもしれないが，とりあえず「適用」を選ぶ．
メッシュビルドウィザード 1/3 データ準備
メッシュビルドウィザード 2/3 データ編集
メッシュビルドウィザード 3/3 データ合成
- 欠けた箇所を穴埋めする．
stlファイルをインポートした際に生じた不完全なメッシュデータを穴埋めする．「ポリゴン」タブより，「穴/ポス修復」の「穴埋め」を選択する．その後の手順は以下に示す．
例えば，今回のデータは，なぜか底面に以下のような穴が開いてインポートされた．
穴埋めの設定画面が開いたら，「ターゲット」の項目で対象のオブジェクトを選択した後に，「境界」の項目で，穴埋めしたい箇所を選択する．画面上をクリックして選択しても良いが，「Ctrl + A」ですべての穴埋め候補を選択可能である．その後，「編集ツール」の項目で，穴埋めの方法を選択する（とりあえずは，一番左の「ブリッジ」を選択）．
「穴埋めした箇所の曲率」は，今回は平坦に穴埋めしたいので，「フラット」を選択する．曲面状に穴埋めしたいのであれば，曲率を選べば良いと思う．
穴埋めの設定が終わったら，✓ボタンをクリックすると穴埋めがされる．
- 修正ウィザードの実行
上記のように，きれいにインポートされたファイルであれば問題ないが，かなりの欠陥が生じるstlファイルも存在する．その際は，修正ウィザードを実行することで欠陥を減らす．
「ポリゴン」タブより，「ウィザード」の「修正ウィザード」を実行する．これにより，データの余分な箇所が削除されたりする．何かあったら，とりあえず修正ウィザードを実行すると良い．
- サーフェーシングの実行（ソリッド化）
この処理によりソリッド化が実現される．「サーフェーシング」タブの「自動サーフェース」より，「自動サーフェース」をクリックし実行する．自動サーフェースの設定が表示されるので，メッシュを選択し，「機械的」か「有機的」かを選ぶ（現状，違いは分からないので，後ほど調べる）．
重要なのは，「フィットオプション」の「形状キャプチャ精度」である．形状キャプチャ精度は，最小から最大まで5段階で選択できる．説明用に使用したウサギのモデル程度であれば，どの精度でも結果が変わらなかった．一方で，細かい造形を有するオブジェクトに関しては，精度を最大か，その１つ下の精度にしないとうまくソリッド化できなかった．
設定が終わったら，✓ボタンをクリックし，サーフェーシングを実行し，ソリッド化する．高精度にフィッティングを設定した場合，時間がかかるので注意（1時間かかったデータもあった）．
サーフェーシングの実行後：左下のモデルの項目に「ソリッドボディ」という項目が追加されているのが確認できる．
- 平面の設定
CAD等にインポートした際に基準面があった方が加工しやすい．そのため，平面の設定を行う．「モデル」タブより「参照幾何形状」の「平面」をクリックする．
平面の設定画面に入るので，「要素」で底面を何か所かクリックする（以下の画像だと２箇所）．その後，✓ボタンを押すことで平面が設定される．
先ほど穴埋めした底面部に平面を用意してみた．
平面１が生成された．
- stepファイルの出力
ctrlを押しながら複数選択を行い，以下のように生成したソリッドボディと生成した平面を選択する．その後，右クリックをすると，メニューが表示されるので「出力」を選択する．ファイルの保存の画面が表示されるので，ファイルの種類は「stepファイル」を選択し，名前を付けて保存する（ファイルの種類は色々選べるので，自分のCAD環境にあった設定にすること）．
- CADで読み込み，加工する．
お手持ちのCADで生成したstepファイルを読み込む．そして，好きなように加工する．
台の上にウサギを載せてみる．断面図を確認するとソリッド化されていることが分かる．
まとめ
Geomagic Design Xを用いてstlファイルをソリッド化し，stepファイルを得ることができた．無料の環境と比較すると細かい設定ができ，かつ精度が高い変換が行われるようである．一方で，生成されたstepファイルが非常に重くなる（42 MBのstlファイルが，1.3 GBのstepファイルに変換された）場合があったので，容量を軽減する方法を今後は検討したい．
参考
使用した3Dデータ stanford bunny model http://graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/
始めよう Geomagic Design X https://systemcreate-inc.co.jp/brochures/designx_tutorial.pdf
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