Geradores de modelos 3D com IA: veja os testes

A IA promete criar modelos 3D imprimíveis precisos a partir de prompts de texto complexos, mas não vão substituir softwares de design tão cedo.

Não há dúvida de que projetar objetos com software de design assistido por computador (CAD) como Fusion, Blender ou ZBrush requer habilidade e consome muito tempo. E é justamente para contornar isso que vieram os geradores de modelo 3D baseados em inteligência artificial (IA), que criam modelos a partir de textos/prompts.

Essas ferramentas são ótimas para geração de protótipos e criação de modelos para uso em ambientes virtuais. Elas estão rapidamente melhorando sua capacidade de gerar modelos 3D criativos e artísticos, porém, como descobrimos, imprimir em 3D objetos físicos a partir desses modelos gerados por IA ainda não é tão fácil.

Quando se trata de impressão 3D, você encontrará IA integrada em programas CAD, como software independente de geração de modelos, ou até mesmo como plataformas virtuais gratuitas, fáceis e rápidas. Todas elas visam tornar mais fácil e rápido o processo de gerar modelos digitais. Mas o quão bem elas funcionam depende das suas expectativas.

Artigos futuros nesta série sobre IA explorarão a inteligência artificial em softwares CAD e em plataformas de IA que geram modelos a partir de imagem, mas aqui focamos nos geradores de modelos baseados em texto  — onde você digita uma descrição detalhada da peça que deseja para gerar modelos imprimíveis em 3D. Exploramos três gratuitos: o Meshy, o Tripo e o ChatGPT + MakerLab.

Testando ferramentas conversoras de texto a modelo

Para testar esses três geradores de modelo de IA e compará-los, achamos justo pedir à IA dois prompts de teste: um para precisão mecânica e outro para criatividade.

O primeiro, gerando uma porca padrão, foi projetado para mostrar quão bem a IA pode seguir prompts que especificam uma forma e medida particular. Este prompt pode testar usabilidade funcional do mundo real e destacar pensamento de design, integração de recursos práticos, e se a IA pode manter tolerâncias dimensionais e evitar paredes finas ou geometria flutuante.

O segundo teste foi mais complexo e projetado para mostrar quão imaginativa a IA pode ser mantendo requerimentos específicos para impressão 3D. Nele testamos a modelagem de superfície orgânica com curvas suaves e formas naturais. O objetivo era avaliar quão bem detalhes (olhos, membros, postura) são preservados e verificar arestas não-manifold ou geometria dispersa que são comuns em saídas orgânicas de IA.

Prompt 1:

“Crie uma porca hexagonal simples medindo 5 centímetros de diâmetro e 2 centímetros de altura com um furo central rosqueado.”

Qualquer engenheiro mecânico poderia criar este modelo rapidamente, provavelmente perguntando pelo diâmetro do furo e tipo de rosca. Mas nossos concorrentes de IA tiveram algumas dificuldades.

Prompt 2:

“Gere um modelo imprimível em 3D de um “Camaleão mecanizado”. Este camaleão deve apresentar uma cauda articulada composta por pelo menos cinco segmentos, projetada para ser impressa no estilo print-in-place. Seu corpo deve incorporar engrenagens visíveis e ligações, sugerindo mecanismos internos. O modelo deve ser otimizado para impressão FDM sem requerer estruturas de suporte para o corpo principal e articulação da cauda. Sua pata dianteira esquerda deve ser projetada para segurar com segurança um lápis de tamanho padrão (aproximadamente 8mm de diâmetro).”

Meshy AI

Meshy AI é um gerador gratuito online de texto ou imagem para modelo 3D que também conta com um segmento de assinatura paga. Usamos a versão gratuita, inserindo nosso prompt e selecionando do menu de opções: uma contagem de polígonos de 10K, topologia triangular e 5K vértices. Se você for para a assinatura paga, desbloqueará mais opções de polígonos, tentativas gratuitas e muito mais parâmetros de modelo para definir.

Recebemos quatro opções, sendo que poderíamos fazer o download de apenas uma. Para um gerador de modelo gratuito, não é nada mal, embora assumíssemos que a palavra “hexágono” não estava aberta à interpretação — são sempre seis lados.

Foi fácil baixar o modelo escolhido em STL e trazê-lo para um slicer. Não havia erros de modelo não imprimíveis, malha completamente estanque, embora você tivesse que esquecer o dimensionamento. Redimensionar é um recurso Pro. O modelo imprimiu, embora para ser utilizável como porca exigiria edição em um programa CAD para aplicar um tamanho de rosca específico e dimensionar com precisão o modelo geral.

Para o segundo prompt, ficamos agradavelmente surpresos por ver que o Meshy AI sabia o que era um camaleão, o que é uma experiência melhor do que a do hexágono. Artisticamente, as quatro opções foram vencedoras; mecanicamente, nenhuma delas preencheu os critérios do prompt para ser imprimível sem suportes (o que seria um tanto improvável, admitimos) ou ter uma cauda com cinco segmentos.

O arquivo STL do camaleão do Meshy AI não era imprimível. Tinha quatro arestas não-manifold, significando erros de geometria no arquivo que tornam um modelo 3D inválido para fatiamento e impressão. A maioria dos slicers pode corrigir pequenos problemas de modelo digital, mas grandes ou muitos problemas requerem uma ferramenta de reparo STL ou refinamento em uma ferramenta CAD.

Meshy AI

• Prós: gratuito, fornece quatro opções, download direto de STL, relativamente rápido, interface amigável
• Contras: falta precisão, modelos gerados requerem ajustes em CAD para serem imprimíveis em 3D, a maioria dos recursos está disponível apenas na assinatura

Tripo Studio 3D

Tripo Studio 3D é uma plataforma de IA para gerar modelos 3D a partir de prompts de texto, imagens, fotos multi-view ou até rascunhos simples. Projetado tanto para profissionais quanto hobistas, o Tripo AI visa simplificar o processo de modelagem 3D, tornando-o acessível sem requerer experiência prévia em design 3D. O slogan do Tripo AI é “Gere modelos 3D por meio da IA em um clique em segundos”, mas não foi de forma alguma nossa experiência.

A interface é esparsa e frustrantemente lenta para carregar, e gerar modelos levou entre 2 e 20 minutos.

Digite seu prompt, e então você é enviado para criar uma conta, o que força você a começar tudo de novo com o prompt. Bugs da plataforma à parte, para uma ferramenta gratuita, é um bom lugar para começar — e praticar seus prompts — para qualquer pessoa que seja completamente nova no processo de gerar modelo a partir de texto com recurso à IA.

Não há tantas configurações no Tripo AI comparado ao Meshy AI. Inserimos o primeiro prompt e ajustamos o dial para PBR (renderização fisicamente baseada). Há uma seção para prompt “negativo”, que pode refinar ainda mais o modelo desejado.

O Tripo pelo menos interpretou uma porca como uma porca de ferramenta e não um amendoim hexagonal ou noz. No entanto, pensou que “roscas” (“threads”, em inglês) eram linhas de tecido (“threads” também podem ser traduzidas como “linhas”) e não roscas de ferramenta para uma das versões fornecidas. Esqueça as dimensões solicitadas, o Tripo simplesmente não estava aceitando.

A porca não estava ruim no geral e podia ser baixada em 3MF (caso quiséssemos adicionar cor ou textura) e STL. Como a versão do Meshy AI, as roscas não eram utilizáveis (ou seja, uniformes) como geradas e a peça precisaria ser refinada em CAD.

Tal como o Meshy AI, o Tripo recebe altas notas por criatividade com o camaleão enquanto quase completamente ignora os requisitos mecânicos. O STL resultante do Tripo tem 24 arestas não-manifold e não era imprimível. Também era minúsculo, apenas alguns centímetros de altura.

Tripo

• Prós: acessível para novatos e profissionais, renderização PBR realística (embora não imprimível)
• Contras: falta precisão, modelos gerados requerem ajustes em CAD para serem imprimíveis em 3D, opções limitadas de customização

ChatGPT + MakerLab

Com efeito, enquanto Meshy e Tripo são verdadeiros geradores de modelo 3D a partir de texto, a combinação ChatGPT + MakerLab é uma solução alternativa que usa ferramentas não originalmente destinadas à modelagem 3D direta. Mas tornou-se tão popular que tivemos que experimentar.

Geração de imagem a partir de texto só é possível com uma assinatura paga do ChatGPT, mas você poderia usar qualquer um dos muitos outros aplicativos que geram uma imagem a partir de texto, como Deep AI, Canva, Adobe Firefly, etc. Não há escassez quando se fala de geradores de imagem a partir de texto baseados em IA diferentes dos dois que testamos acima (por não prometerem criar arquivos digitais imprimíveis em 3D baixáveis em STL ou OBJ).

Geradores de arquivos 3D a partir de imagens estão muito mais avançados que as opções de geração de arquivo 3D a partir de texto. Então, por enquanto, seguir este processo de duas etapas tem algumas vantagens, particularmente se você está procurando uma solução gratuita.

Alimentamos o primeiro prompt no gerador de imagens do ChatGPT, Dall-E. Como resultado, obtivemos duas porcas visualmente atraentes que pareciam seguir as restrições de tamanho e forma. Em seguida, carregamos a imagem . webp gerada pelo Dall-E na ferramenta Image-to-3D dentro do MakerLab, que levou cerca de 3 minutos para processar.

Note que o MakerLab não é inteiramente gratuito, já que você usa alguns dos créditos gratuitos que recebe com sua conta. O arquivo resultante não deve ser usado para fins comerciais, afirma o site, e você precisa creditar a fonte onde quer que use a imagem.

O arquivo do MakerLab foi comparável aos dois outros concorrentes acima. Não seria utilizável como objeto mecânico sem alguma edição em um programa CAD; o furo central na porca não atravessava completamente o modelo.

Enquanto o ChatGPT estava disposto a gerar um arquivo digital de uma porca, estava relutante em aceitar o desafio do camaleão. Disse que preferiria “gerar uma descrição de plano de design STL pronto para uso que pode ser usado para modelagem CAD ou encaminhado para um designer.” IA nos dizendo para usar um designer humano foi uma boa surpresa, mas insistimos para gerar um modelo, mesmo que só fosse um “simplificado”.

A imagem digital resultante não era tão precisa quanto gostaríamos, mas era visualmente atraente e, quando carregada no MakerLab, tornou-se nosso STL favorito do grupo. No entanto, não era imprimível. O slicer Bambu Studio disse que o objeto tinha 86 arestas não-manifold e precisava ser reparado.

ChatGPT + MakerLab

• Prós: acessível para novatos e profissionais, renderização PBR realística (embora não imprimível)
• Contras: falta precisão, modelos gerados requerem ajustes em CAD para serem imprimíveis em 3D, opções limitadas de customização

No geral, estamos otimistas

Dois fatos ficaram claros através deste exercício. Primeiro, se você está procurando um gerador de modelo gratuito para uma peça que quer imprimir em 3D sem usar software de design para ajustá-la, ele não existe. Suspeitamos que seja possível avançar mais no processo e alcançar resultados mais precisos com algumas das ofertas pagas, mas ainda não resolve todos os obstáculos tecnológicos envolvidos na geração de arquivo 3D a partir de texto, especialmente no que diz respeito à imprecisão dimensional e formas que não são otimizadas para impressão 3D.

Adicionalmente, o processo carece de precisão e controle sobre a saída 3D final, o que pode limitar sua utilidade para engenharia, design de produto, ou qualquer coisa que requeira tolerâncias estritas.

No entanto, o que é ótimo sobre essas ferramentas é que são uma maneira rápida e acessível de ir do conceito ao modelo 3D “visual” sem requerer habilidades tradicionais de modelagem. São especialmente úteis para prototipagem rápida, experimentação criativa e geração de modelos simples para propósitos visuais ou artísticos.

Na melhor das hipóteses, modelos gerados por essas ferramentas gratuitas poderiam servir como entrada criativa em software CAD, economizando tempo na modelagem inicial.

Este espaço está se desenvolvendo rapidamente. Dentro de meses a partir de agora, esperamos que novas ferramentas de IA cheguem ao mercado, então fique ligado na nossa cobertura.

Este artigo foi inicialmente publicado por All3DPrint.