从封闭到开放：NVIDIA发布USD BRep，AI代理或将重塑3D打印模型准备流程

科技公司NVIDIA发布了USD BRep，这是一个围绕其SMLib实体建模内核构建的开源几何建模库。

该软件以Apache 2.0许可证发布，为开发者提供基于NURBS的边界表示（BRep）建模能力，包括用于创建和修改精确3D实体的几何操作。
该版本包含C++和Python接口，以及与OpenUSD的集成，有望拓展自动化CAD工作流、AI辅助设计和3D打印应用的机会。

先说说CAD建模内核是什么。它其实是负责创建、修改和验证3D几何图形的底层软件引擎。
CAD应用程序为设计师提供工具和界面，而内核则执行定义模型形状和结构的数学运算。

许多工程CAD系统使用边界表示（BRep），这是一种通过连接的面、边和顶点来描述实体对象的方法。
这些面可以用数学曲面来定义，包括非均匀有理B样条（NURBS），它允许曲线几何被精确表示，而无需将其近似为三角形集合。
相比之下，3D打印中常用的STL文件通过三角形网格来描述表面。

USD BRep的核心是SMLib，一个最初由实体建模解决方案公司（Solid Modeling Solutions，SMS）开发的几何建模内核。
SMLib构建在NURBS曲线和曲面库NLib之上，添加了构建和修改实体模型所需的拓扑结构和几何操作。
该技术此前以商业许可协议的形式分发，NVIDIA早期的文档将其访问权限描述为仅限于现有许可证持有者。

SMLib支持的操作包括布尔建模、倒圆角、抽壳、曲面求交和特征移除。
它还包括多边形建模和曲面细分功能，允许使用多边形网格来近似数学定义的曲面。

NVIDIA通过USD BRep公开了SMLib内核的源代码，这是一个在其Omniverse GitHub组织下发布的独立库。
该库支持通过OpenUSD（NVIDIA Omniverse所基于的场景描述框架）导入和导出BRep几何图形。
开发者可以独立于Omniverse使用USD BRep，或将其整合到使用OpenUSD的应用程序中。

那这会给AI辅助CAD和3D打印带来哪些变化呢？

USD BRep的Python接口允许开发者通过代码创建和修改CAD几何图形。
这些操作也可以由AI代理执行，尽管该库不包含能够解释设计指令或自主生成完整模型的AI系统。

独立开发者已经在探索这种方法。

smlibpy项目在NVIDIA的SMLib内核之上提供了一个更高层次的Python建模接口，同时附带一个模型上下文协议（MCP）服务器，允许AI代理执行几何建模脚本。
据其开发者称，代理还可以检查渲染后的模型、验证测量数据并修改其输出。

对于增材制造而言，SMLib包含曲面细分和几何修复功能，这些功能可以整合到自动化模型准备流程中。
其修复工具可以处理某些几何不一致问题，而曲面细分则将BRep几何转换为多边形网格。
但NVIDIA的文档也承认了一些局限，包括修复可能失败而不报告，以及曲面细分过程中生成的三角形方向错误等问题。
此外，该库也不能独立解决特定工艺的制造要求。

AI代理已经通过编程接口与工程软件连接。

一个例子是德国软件开发商Synera，该公司推出了能够执行工程工作流的AI代理。
其与3D打印软件公司Materialise的Magics SDK集成，可访问增材制造准备功能，包括文件修复、零件修改和支撑生成。

另一种不同的方法可以在工程科技公司LEAP 71的代码驱动工程系统中看到。
该系统将其开源的PicoGK几何内核与专有的Noyron工程模型相结合。
与SMLib基于NURBS的方法不同，PicoGK使用基于体素的几何图形，而Noyron则编码了用于生成组件设计的工程规则和物理约束。