ในกราฟิกคอมพิวเตอร์ 3 มิติการสร้างแบบจำลอง 3 มิติคือกระบวนการพัฒนาการแสดงพื้นผิวของวัตถุ (สิ่งไม่มีชีวิตหรือสิ่งมีชีวิต) ในสามมิติโดยใช้พิกัดทางคณิตศาสตร์ผ่านซอฟต์แวร์เฉพาะทางโดยการจัดการขอบ จุดยอด และรูปหลายเหลี่ยมในพื้นที่ 3 มิติจำลอง^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

แบบจำลองสามมิติ (3D) แสดงถึงวัตถุทางกายภาพโดยใช้ชุดของจุดในพื้นที่สามมิติที่เชื่อมต่อกันด้วยรูปทรงเรขาคณิตต่างๆ เช่น สามเหลี่ยม เส้น พื้นผิวโค้ง ฯลฯ^{[ 4 ]}เนื่องจากเป็นชุดของข้อมูล ( จุดและข้อมูลอื่นๆ) แบบจำลองสามมิติสามารถสร้างได้ด้วยตนเอง โดยใช้อัลกอริทึม ( การสร้างแบบจำลองเชิงกระบวนการ ) หรือโดยการสแกน [ ^{5 ] [ 6 ] พื้น}ผิวของแบบจำลองสามมิติอาจได้รับการกำหนดเพิ่มเติมด้วยการ แมปพื้นผิว

ผลิตภัณฑ์นั้นเรียกว่าโมเดล 3 มิติ ในขณะที่ผู้ที่ทำงานกับโมเดล 3 มิติอาจถูกเรียกว่าศิลปิน 3 มิติ หรือนักสร้างโมเดล 3 มิติ

แบบจำลอง 3 มิติยังสามารถแสดงผลเป็นภาพสองมิติได้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการเรนเดอร์ 3 มิติหรือใช้ในการจำลองปรากฏการณ์ทางกายภาพ ด้วยคอมพิวเตอร์

แบบจำลอง 3 มิติสามารถสร้างได้ทั้งแบบอัตโนมัติและแบบด้วยตนเอง กระบวนการสร้างแบบจำลองด้วยตนเองเพื่อเตรียมข้อมูลทางเรขาคณิตสำหรับกราฟิกคอมพิวเตอร์ 3 มิติคล้ายคลึงกับศิลปะพลาสติกเช่นการแกะสลักแบบจำลอง 3 มิติสามารถสร้างขึ้นได้จริงโดยใช้ อุปกรณ์ การพิมพ์ 3 มิติที่สร้างชั้น 2 มิติของแบบจำลองด้วยวัสดุสามมิติทีละชั้น หากไม่มีแบบจำลอง 3 มิติ การพิมพ์ 3 มิติก็เป็นไปไม่ได้

ซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติ เป็นซอฟต์แวร์ กราฟิกคอมพิวเตอร์ 3 มิติประเภทหนึ่งที่ใช้ในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ โปรแกรมแต่ละโปรแกรมในประเภทนี้เรียกว่าแอปพลิเคชันการสร้างแบบจำลอง^{[ 7 ]}

ปัจจุบันโมเดล 3 มิติถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายใน  งานกราฟิก 3 มิติ  และ  CADแต่ประวัติความเป็นมาของโมเดล 3 มิติมีมาก่อนการใช้งานกราฟิก 3 มิติอย่างแพร่หลายบน  คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

ในอดีต  เกมคอมพิวเตอร์ หลายเกม  ใช้ภาพโมเดล 3 มิติที่สร้างไว้ล่วงหน้าเป็น  สไปรท์  ก่อนที่คอมพิวเตอร์จะสามารถเรนเดอร์แบบเรียลไทม์ได้ นักออกแบบสามารถมองเห็นโมเดลในทิศทางและมุมมองต่างๆ ซึ่งจะช่วยให้นักออกแบบเห็นว่าวัตถุถูกสร้างขึ้นตามที่ตั้งใจไว้เมื่อเทียบกับวิสัยทัศน์ดั้งเดิมหรือไม่ การมองเห็นการออกแบบในลักษณะนี้จะช่วยให้นักออกแบบหรือบริษัทสามารถหาทางแก้ไขหรือปรับปรุงผลิตภัณฑ์ได้^{[ 9 ]}โครงร่างแบบง่ายๆ เป็นโมเดล 3 มิติรุ่นแรกๆ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อดูแผนการก่อสร้างและชิ้นส่วนทางกล ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์กราฟิกที่ดีขึ้นทำให้สามารถสร้างโมเดลแบบทึบและแบบพื้นผิวได้ในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 ทำให้นักออกแบบได้เห็นภาพวัตถุทางกายภาพที่สมจริงและชัดเจนยิ่งขึ้น ในช่วงทศวรรษ 1990 การสร้างแบบจำลองพาราเมตริกได้รับความนิยม ทำให้นักออกแบบสามารถเปลี่ยนแปลงโมเดลได้โดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์พื้นฐานแทนที่จะวาดใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น ด้วยเทคโนโลยีเสมือนจริง ปัญญาประดิษฐ์ และเครื่องมือออกแบบเชิงสร้างสรรค์ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติในปัจจุบันจึงก้าวข้ามขอบเขตของวิศวกรรมและมีอิทธิพลต่อสาขาต่างๆ เช่น แอนิเมชั่น เกม การออกแบบผลิตภัณฑ์ และภาพยนตร์^{[ 10 ] [ 11 ]}

โมเดล 3 มิติเกือบทั้งหมดสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท:

• แบบ จำลองของแข็ง – แบบจำลองเหล่านี้กำหนดปริมาตรของวัตถุที่มันแทน (เช่น ก้อนหิน) แบบจำลองของแข็งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการจำลองทางวิศวกรรมและการแพทย์ และมักสร้างขึ้นด้วยเรขาคณิตของแข็งเชิงสร้างสรรค์
• แบบจำลองเปลือกหรือขอบเขต – แบบจำลองเหล่านี้แสดงถึงพื้นผิว กล่าวคือ ขอบเขตของวัตถุ ไม่ใช่ปริมาตร (เช่น เปลือกไข่ที่บางมาก) แบบจำลองภาพเกือบทั้งหมดที่ใช้ในเกมและภาพยนตร์เป็นแบบจำลองเปลือก

การสร้างแบบจำลองทรงตันและทรงเปลือกสามารถสร้างวัตถุที่มีฟังก์ชันการทำงานเหมือนกันได้ ความแตกต่างระหว่างทั้งสองแบบส่วนใหญ่อยู่ที่วิธีการสร้างและแก้ไข รวมถึงข้อกำหนดในการใช้งานในสาขาต่างๆ และความแตกต่างในประเภทของการประมาณค่าระหว่างแบบจำลองกับความเป็นจริง

แบบจำลองเปลือกต้องเป็นแบบแมนิโฟลด์ (ไม่มีรูหรือรอยแตกในเปลือก) จึงจะมีความหมายในฐานะวัตถุจริง ตัวอย่างเช่น ในแบบจำลองเปลือกของลูกบาศก์ ด้านทั้งหกต้องเชื่อมต่อกันโดยไม่มีช่องว่างที่ขอบหรือมุมตาข่ายรูปหลายเหลี่ยม (และในระดับที่น้อยกว่าคือพื้นผิวแบบแบ่งย่อย ) เป็นการแสดงผลที่พบได้บ่อยที่สุดชุดระดับ เป็นการแสดงผลที่มีประโยชน์สำหรับพื้นผิวที่เปลี่ยนรูปซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงทางโทโพโล ยี มากมาย เช่นของเหลว

กระบวนการแปลงภาพแทนของวัตถุ เช่น พิกัดจุดกึ่งกลางของทรงกลมและจุดบนเส้นรอบวงของทรงกลม ให้เป็นภาพแทนรูปหลายเหลี่ยมของทรงกลม เรียกว่าเทสเซลเลชันขั้นตอนนี้ใช้ในการเรนเดอร์แบบอิงรูปหลายเหลี่ยม ซึ่งวัตถุจะถูกแบ่งย่อยจากภาพแทนแบบนามธรรม (" รูปทรงพื้นฐาน ") เช่น ทรงกลม กรวย ฯลฯ ไปเป็น ตาข่ายที่เรียกว่า เมช ซึ่งเป็นโครงข่ายของสามเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกัน เมชของสามเหลี่ยม (แทนที่จะเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส)เป็นที่นิยมเนื่องจากพิสูจน์แล้วว่าง่ายต่อการแรสเตอร์ (พื้นผิวที่อธิบายโดยสามเหลี่ยมแต่ละรูปเป็นระนาบ ดังนั้นการฉายภาพจึงเป็นนูนเสมอ) ^{[ 12 ]}ภาพแทนรูปหลายเหลี่ยมไม่ได้ใช้ในเทคนิคการเรนเดอร์ทั้งหมด และในกรณีเหล่านี้ ขั้นตอนเทสเซลเลชันจะไม่รวมอยู่ในการเปลี่ยนจากภาพแทนแบบนามธรรมไปเป็นฉากที่เรนเดอร์

มีวิธีการนำเสนอแบบจำลองที่นิยมใช้กันอยู่ 4 วิธี ได้แก่:

• การสร้างแบบจำลองพาราเมตริก – โครงสร้างการสร้างแบบจำลองพาราเมตริกตามคุณลักษณะ ซึ่งอาศัยความสัมพันธ์ระหว่างคุณลักษณะแบบพ่อ-ลูก ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองเฉพาะในบริบทของระบบ CAD ทางกลได้หลายวิธี^{[ 13 ]}

• การสร้างแบบจำลองรูปหลายเหลี่ยม – จุดในพื้นที่ 3 มิติ เรียกว่าจุดยอดจะเชื่อมต่อกันด้วยส่วนของเส้นตรงเพื่อสร้างตาข่ายรูปหลายเหลี่ยมแบบจำลอง 3 มิติส่วนใหญ่ในปัจจุบันสร้างขึ้นเป็นแบบจำลองรูปหลายเหลี่ยมที่มีพื้นผิว เนื่องจากมีความยืดหยุ่นและคอมพิวเตอร์สามารถแสดงผลได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม รูปหลายเหลี่ยมเป็นระนาบและสามารถใช้ประมาณพื้นผิวโค้งได้โดยใช้รูปหลายเหลี่ยมจำนวนมากเท่านั้น
• การสร้างแบบจำลองด้วยเส้นโค้ง – พื้นผิวถูกกำหนดด้วยเส้นโค้ง ซึ่งได้รับอิทธิพลจากจุดควบคุมที่มีน้ำหนัก เส้นโค้งจะเคลื่อนตาม (แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นการประมาณค่าระหว่างจุด) จุดเหล่านั้น การเพิ่มน้ำหนักให้กับจุดใดจุดหนึ่งจะดึงเส้นโค้งให้เข้าใกล้จุดนั้นมากขึ้น ประเภทของเส้นโค้ง ได้แก่ เส้นโค้ง NURBS ( Nonuniform Rational B-spline ), สปลายน์ (Splines), แพทช์ (Patchs) และ รูป ทรงเรขาคณิตพื้นฐาน (Geometric Primitives )
• การปั้นแบบดิจิทัล – การปั้นแบบดิจิทัลมีสามประเภท ได้แก่:การเปลี่ยนตำแหน่ง (Displacement ) ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน ใช้โมเดลที่มีความหนาแน่นสูง (มักสร้างขึ้นโดยการแบ่งพื้นผิวของตาข่ายควบคุมรูปหลายเหลี่ยม) และจัดเก็บตำแหน่งใหม่สำหรับตำแหน่งจุดยอดโดยใช้แผนที่ภาพที่จัดเก็บตำแหน่งที่ปรับแล้ว ปริมาตร (Volumetric ) ซึ่ง อิงตามแนวคิดของว็อกเซลมีความสามารถคล้ายกับการเปลี่ยนตำแหน่ง แต่จะไม่ประสบปัญหาการยืดของรูปหลายเหลี่ยมเมื่อมีรูปหลายเหลี่ยมไม่เพียงพอในบริเวณนั้นที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง การแบ่ง พื้นผิว แบบไดนามิก (Dynamic tessellation ) ซึ่งคล้ายกับว็อกเซล จะแบ่งพื้นผิวโดยใช้การสร้างสามเหลี่ยมเพื่อรักษาพื้นผิวให้เรียบและช่วยให้สามารถสร้างรายละเอียดที่ละเอียดขึ้นได้ วิธีการเหล่านี้ช่วยให้สามารถสำรวจทางศิลปะได้ เนื่องจากโมเดลจะมีโครงสร้างใหม่ที่สร้างขึ้นทับลงไปเมื่อโมเดลก่อตัวขึ้นและอาจมีการปั้นรายละเอียดเพิ่มเติม ตาข่ายใหม่มักจะมีการถ่ายโอนข้อมูลตาข่ายความละเอียดสูงดั้งเดิมไปยังข้อมูลการเปลี่ยนตำแหน่งหรือ ข้อมูล แผนที่ปกติหากใช้สำหรับเอนจิ้นเกม

ขั้นตอนการสร้างโมเดลประกอบด้วยการขึ้นรูปวัตถุแต่ละชิ้นที่จะนำไปใช้ในฉากในภายหลัง มีเทคนิคการสร้างโมเดลอยู่หลายวิธี ได้แก่:

• เรขาคณิตของแข็งเชิงสร้างสรรค์
• พื้นผิวโดยปริยาย
• พื้นผิวการแบ่งย่อย

การสร้างแบบจำลองสามารถทำได้โดยใช้โปรแกรมเฉพาะ (เช่น ซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติอย่างAdobe Substance , Blender , Cinema 4D , LightWave , Maya , Modo , 3ds Max , SketchUp , Rhinoceros 3Dและอื่นๆ) หรือส่วนประกอบของแอปพลิเคชัน (Shaper, Lofter ใน 3ds Max) หรือภาษาอธิบายฉากบางอย่าง (เช่นในPOV-Ray ) ในบางกรณี ไม่มีการแบ่งแยกที่ชัดเจนระหว่างขั้นตอนเหล่านี้ ในกรณีเช่นนั้น การสร้างแบบจำลองเป็นเพียงส่วนหนึ่งของกระบวนการสร้างฉาก (ตัวอย่างเช่น ในกรณีของ Caligari trueSpaceและRealsoft 3D )

สามารถสร้างแบบจำลอง 3 มิติได้โดยใช้เทคนิคโฟโตแกรมเมตรีด้วยโปรแกรมเฉพาะทาง เช่นRealityCapture , Metashapeและ3DF Zephyrการปรับแต่งและประมวลผลเพิ่มเติมสามารถทำได้ด้วยแอปพลิเคชันเช่นMeshLab , GigaMesh Software Framework , netfabb หรือ MeshMixer โฟโตแกรมเมตรีสร้างแบบจำลองโดยใช้อัลกอริทึมในการตีความรูปร่างและพื้นผิวของวัตถุและสภาพแวดล้อมในโลกแห่งความเป็นจริงโดยอาศัยภาพถ่ายที่ถ่ายจากหลายมุมของวัตถุ

วัสดุที่ซับซ้อน เช่น ทรายที่ปลิวว่อน เมฆ และละอองของเหลว จะถูกจำลองด้วยระบบอนุภาคซึ่งเป็นมวลของพิกัด 3 มิติ ที่มีทั้งจุดรูปหลายเหลี่ยมรอยเปื้อนพื้นผิวหรือสไปรท์กำหนดให้กับมัน

มีโปรแกรมสร้างแบบจำลอง 3 มิติหลากหลายประเภทที่สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น วิศวกรรม การออกแบบตกแต่งภายใน ภาพยนตร์ และอื่นๆ แต่ละโปรแกรมสร้างแบบจำลอง 3 มิติมีคุณสมบัติเฉพาะและสามารถนำมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมได้

โปรแกรมหลายโปรแกรมมีตัวเลือกการส่งออกเพื่อสร้างg-codeซึ่งสามารถนำไปใช้กับเครื่องจักรการผลิตแบบเพิ่มหรือลดวัสดุได้ G-code (การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์) ทำงานร่วมกับเทคโนโลยีอัตโนมัติเพื่อสร้างภาพจำลองของโมเดล 3 มิติในโลกแห่งความเป็นจริง รหัสนี้เป็นชุดคำสั่งเฉพาะเพื่อดำเนินการตามขั้นตอนการผลิตของผลิตภัณฑ์^{[ 14 ]}

แอปพลิเคชันเชิงพาณิชย์แรกที่แพร่หลายเกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองมนุษย์เสมือนจริงปรากฏขึ้นในปี 1998 บนเว็บไซต์ของLands' Endแบบจำลองมนุษย์เสมือนจริงเหล่านี้สร้างขึ้นโดยบริษัท My Virtual Mode Inc. และช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างแบบจำลองของตนเองและลองสวมใส่เสื้อผ้าสามมิติได้ ปัจจุบันมีโปรแกรมหลายโปรแกรมที่อนุญาตให้สร้างแบบจำลองมนุษย์เสมือนจริงได้ ( Poserเป็นหนึ่งในนั้น)

การพัฒนา ซอฟต์แวร์ จำลองผ้าเช่น Marvelous Designer, CLO3D และ Optitex ทำให้ศิลปินและนักออกแบบแฟชั่นสามารถสร้างแบบจำลองเสื้อผ้า 3 มิติแบบไดนามิกบนคอมพิวเตอร์ได้^{[ 15 ]} เสื้อผ้า 3 มิติแบบไดนามิกใช้สำหรับแคตตาล็อกแฟชั่นเสมือนจริง รวมถึงการแต่งกายตัวละคร 3 มิติสำหรับวิดีโอเกม ภาพยนตร์แอนิเมชั่น 3 มิติ สำหรับตัวละครดิจิทัลในภาพยนตร์^{[ 16 ]}เป็นเครื่องมือสร้างสรรค์สำหรับ แบรนด์ แฟชั่นดิจิทัลรวมถึงการทำเสื้อผ้าสำหรับอวตารในโลกเสมือนจริงเช่น SecondLife

เอฟเฟ็กต์ภาพ สามมิติที่สมจริงมักทำได้โดยไม่ต้องใช้การสร้างแบบจำลองโครงร่าง และบางครั้งก็แทบแยกไม่ออกในรูปแบบสุดท้ายโปรแกรมออกแบบกราฟิก บางโปรแกรม มีฟิลเตอร์ที่สามารถนำไปใช้กับกราฟิกเวกเตอร์สองมิติหรือกราฟิกแรสเตอร์ สองมิติ บนเลเยอร์โปร่งใสได้

ข้อดีของการสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบโครงร่าง (wireframe 3D modeling) เมื่อเทียบกับวิธีการสร้างแบบจำลอง 2 มิติเพียงอย่างเดียว ได้แก่:

• ความยืดหยุ่นความสามารถในการเปลี่ยนมุมมองหรือสร้างภาพเคลื่อนไหวด้วยการเรนเดอร์ที่รวดเรวยิ่งขึ้น
• ช่วยให้การแสดงผลง่ายขึ้นคำนวณอัตโนมัติ และสร้างเอฟเฟกต์ภาพเสมือนจริงได้ดีกว่าการจินตนาการหรือคาดเดาด้วยตนเอง
• ความสมจริงของภาพที่แม่นยำลดโอกาสเกิดข้อผิดพลาดจากมนุษย์ เช่น การวางผิดที่ การทำมากเกินไป หรือการลืมใส่เอฟเฟ็กต์ภาพ

ข้อเสียเปรียบเมื่อเทียบกับการเรนเดอร์ภาพเสมือนจริงแบบ 2 มิติ อาจรวมถึงระยะเวลาในการเรียนรู้ซอฟต์แวร์และความยากลำบากในการสร้างเอฟเฟกต์ภาพเสมือนจริงบางอย่าง เอฟเฟกต์ภาพเสมือนจริงบางอย่างอาจทำได้โดยใช้ฟิลเตอร์การเรนเดอร์พิเศษที่รวมอยู่ในซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติ เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากทั้งสองแบบ ศิลปินบางคนจึงใช้การสร้างแบบจำลอง 3 มิติร่วมกับการแก้ไขภาพเรนเดอร์ 2 มิติจากแบบจำลอง 3 มิติ

ตลาดสำหรับโมเดล 3 มิติ (รวมถึงเนื้อหาที่เกี่ยวข้องกับ 3 มิติ เช่น เท็กซ์เจอร์ สคริปต์ ฯลฯ) มีขนาดใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นโมเดลแต่ละชิ้นหรือคอลเลกชันขนาดใหญ่ มีตลาดออนไลน์หลายแห่งสำหรับเนื้อหา 3 มิติที่อนุญาตให้ศิลปินแต่ละคนขายผลงานที่พวกเขาสร้างขึ้น เช่นTurboSquid , MyMiniFactory , Sketchfab , CGTraderและCultsบ่อยครั้งที่เป้าหมายของศิลปินคือการเพิ่มมูลค่าให้กับทรัพย์สินที่พวกเขาสร้างไว้ก่อนหน้านี้สำหรับโครงการต่างๆ ด้วยวิธีนี้ ศิลปินสามารถสร้างรายได้มากขึ้นจากเนื้อหาเก่าของพวกเขา และบริษัทต่างๆ สามารถประหยัดเงินได้โดยการซื้อโมเดลสำเร็จรูปแทนที่จะจ้างพนักงานสร้างขึ้นมาใหม่ทั้งหมด โดยทั่วไปแล้ว ตลาดเหล่านี้จะแบ่งรายได้จากการขายระหว่างตนเองและศิลปินที่สร้างทรัพย์สินนั้น ศิลปินจะได้รับ 40% ถึง 95% ของยอดขาย ขึ้นอยู่กับตลาดนั้นๆ ในกรณีส่วนใหญ่ ศิลปินยังคงเป็นเจ้าของโมเดล 3 มิติ ในขณะที่ลูกค้าซื้อเพียงสิทธิ์ในการใช้และนำเสนอโมเดลเท่านั้น ศิลปินบางคนขายผลิตภัณฑ์ของตนโดยตรงในร้านค้าของตนเอง โดยเสนอผลิตภัณฑ์ในราคาที่ต่ำกว่าโดยไม่ต้องใช้ตัวกลาง

อุตสาหกรรมสถาปัตยกรรม วิศวกรรม และการก่อสร้าง (AEC) เป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ โดยมีมูลค่าประมาณ 12.13 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2028 ^{[ 17 ]}ซึ่งเป็นผลมาจากการนำการสร้างแบบจำลอง 3 มิติมาใช้ในอุตสาหกรรม AEC เพิ่มมากขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงความแม่นยำในการออกแบบ ลดข้อผิดพลาดและการละเว้น และอำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกันระหว่างผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในโครงการ^{[ 18 ] [ 19 ]}

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มีตลาดออนไลน์จำนวนมากที่เชี่ยวชาญด้านการเรนเดอร์และการพิมพ์โมเดล 3 มิติเกิดขึ้น บางตลาดสำหรับการพิมพ์ 3 มิติเป็นการรวมตัวกันของเว็บไซต์แบ่งปันโมเดล โดยมีหรือไม่มีฟังก์ชันอีคอมเมิร์ซในตัว บางแพลตฟอร์มเหล่านั้นยังให้บริการพิมพ์ 3 มิติแบบตามสั่ง ซอฟต์แวร์สำหรับการเรนเดอร์โมเดล และการแสดงผลแบบไดนามิกของชิ้นงานอีกด้วย

คำว่าการพิมพ์ 3 มิติ หรือการพิมพ์สามมิติ เป็นรูปแบบหนึ่งของ เทคโนโลยี การผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุโดยสร้างวัตถุสามมิติจากวัสดุหลายชั้นที่ต่อเนื่องกัน^{[ 20 ]}สามารถสร้างวัตถุได้โดยไม่ต้องใช้แม่พิมพ์ที่ซับซ้อนและมีราคาแพง หรือการประกอบชิ้นส่วนหลายชิ้น การพิมพ์ 3 มิติช่วยให้สามารถสร้างต้นแบบและทดสอบแนวคิดได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการผลิตที่ใช้เวลานานกว่า^{[ 20 ] [ 21 ]}

โมเดล 3 มิติสามารถซื้อได้จากตลาดออนไลน์และพิมพ์โดยบุคคลหรือบริษัทโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่มีจำหน่ายทั่วไป ทำให้สามารถผลิตวัตถุต่างๆ ที่บ้านได้ เช่น ชิ้นส่วนอะไหล่และแม้แต่อุปกรณ์ทางการแพทย์^{[ 22 ] [ 23 ]}

การสร้างแบบจำลอง 3 มิติถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท^{[ 24 ]}

• อุตสาหกรรมการแพทย์ใช้แบบจำลองอวัยวะโดยละเอียดที่สร้างขึ้นจากภาพตัดขวางสองมิติหลายภาพจาก การ สแกนMRIหรือCT ^{[ 25 ]}สาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ สามารถใช้แบบจำลอง 3 มิติเพื่อแสดงภาพและสื่อสารข้อมูล เช่น แบบจำลองของสารประกอบทางเคมี^{[ 26 ]}นอกจากนี้ยังใช้ในการสร้างแบบจำลองเฉพาะบุคคลของผู้ป่วย แบบจำลองเหล่านี้ใช้สำหรับการวางแผนก่อนการผ่าตัด การออกแบบรากฟันเทียม และคู่มือการผ่าตัด มักใช้ร่วมกับการพิมพ์ 3 มิติเพื่อผลิตแบบจำลองทางกายวิภาคและแม่แบบการตัด^{[ 27 ] [ 28 ]}
• อุตสาหกรรมภาพยนตร์ใช้โมเดล 3 มิติสำหรับตัวละครและวัตถุที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ใน ภาพยนตร์แอนิเมชั่นและภาพยนตร์จริงในทำนองเดียวกันอุตสาหกรรมวิดีโอเกมใช้โมเดล 3 มิติเป็นสินทรัพย์สำหรับเกมคอมพิวเตอร์และวิดีโอเกมแหล่งที่มาของรูปทรงเรขาคณิตสำหรับรูปร่างของวัตถุอาจมาจากนักออกแบบ วิศวกรอุตสาหกรรม หรือศิลปินที่ใช้ระบบ CAD 3 มิติ วัตถุที่มีอยู่ซึ่งได้รับการวิศวกรรมย้อนกลับหรือคัดลอกโดยใช้เครื่องแปลงรูปทรง 3 มิติหรือเครื่องสแกน หรือข้อมูลทางคณิตศาสตร์ที่อิงตามคำอธิบายเชิงตัวเลขหรือการคำนวณของวัตถุ^{[ 20 ]}
• อุตสาหกรรมสถาปัตยกรรมใช้แบบจำลอง 3 มิติเพื่อแสดงอาคารและภูมิทัศน์ที่เสนอแทนแบบจำลองทางสถาปัตยกรรม แบบดั้งเดิม นอกจากนี้ การใช้ระดับรายละเอียด (LOD)ในแบบจำลอง 3 มิติกำลังมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในด้านสถาปัตยกรรม วิศวกรรม และการก่อสร้าง (AEC) การสร้างแบบจำลอง 3 มิติยังถูกนำมาใช้ในการกำหนดขนาด เวิร์กโฟลว์ BIM การตรวจจับการชน และการแสดงภาพ สิ่งนี้สามารถให้แนวคิดเกี่ยวกับเจตนาในการออกแบบแก่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียและเชื่อมโยงกับการผลิตขั้นต่อไปผ่าน CNC และการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}
• นักโบราณคดีสร้างแบบจำลอง 3 มิติของ สิ่งของ มรดกทางวัฒนธรรมเพื่อการวิจัยและการแสดงภาพ^{[ 32 ] [ 33 ]}ตัวอย่างเช่น สถาบันเมตาเมิสมาติกส์ระหว่างประเทศ (INIMEN) ศึกษาการประยุกต์ใช้การสร้างแบบจำลอง 3 มิติสำหรับการแปลงเป็นดิจิทัลและการอนุรักษ์โบราณวัตถุทางเหรียญกษาปณ์ นอกจากนี้ การถ่ายภาพทางอากาศและการสแกนด้วยเลเซอร์ยังสนับสนุนการจัดทำเอกสารของวัตถุต่างๆ มีการใช้เพื่ออนุรักษ์มรดกและให้ประชาชนเข้าถึงได้ การสร้างสิ่งของขึ้นใหม่เสมือนจริงช่วยให้สามารถศึกษาโบราณวัตถุที่เปราะบางได้โดยไม่ต้องเสี่ยงต่อการทำลายทางกายภาพ และสามารถนำไปจัดแสดงในเว็บไซต์แบบโต้ตอบหรือพิพิธภัณฑ์ได้^{[ 34 ] [ 35 ]}
• ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ชุมชน วิทยาศาสตร์โลกได้เริ่มสร้างแบบจำลองทางธรณีวิทยา 3 มิติเป็นมาตรฐาน การวิเคราะห์น้ำใต้ดิน ภัยพิบัติ และการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินสามารถระบุได้โดยใช้แบบจำลองภูมิประเทศและใต้พื้นดิน 3 มิติเพื่อบูรณาการข้อมูลการสำรวจระยะไกลและข้อมูลภาคสนาม เครื่องมือสร้างแบบจำลอง 3 มิติสร้างแบบจำลองเหล่านี้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวางแผนและการศึกษา^{[ 36 ]}
• โมเดล 3 มิติยังใช้ในการสร้างแบบจำลองดิจิทัลของชิ้นส่วนทางกลก่อนการผลิต โดยใช้ ซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องกับ CAD และ CAMวิศวกรสามารถทดสอบการทำงานของชุดประกอบชิ้นส่วน จากนั้นใช้ข้อมูลเดียวกันเพื่อสร้างเส้นทางเครื่องมือสำหรับการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNCหรือการพิมพ์ 3 มิติซึ่งช่วยให้สามารถสร้างต้นแบบดิจิทัลและการจำลองในสายการผลิต ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดของเสียของกระบวนการ นอกจากนี้ยังช่วยให้เกิดการบูรณาการที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นกับแบบจำลองดิจิทัลและคำจำกัดความตามแบบจำลอง (MBD) รวมถึงเวิร์กโฟลว์แบบเพิ่มเนื้อวัสดุ^{[ 37 ]}
• การสร้างแบบจำลอง 3 มิติถูกนำมาใช้ในการออกแบบอุตสาหกรรมโดยผลิตภัณฑ์จะถูกสร้างแบบจำลอง 3 มิติ^{[ 38 ]}ก่อนที่จะนำเสนอให้กับลูกค้า
• ในอุตสาหกรรมสื่อและอีเวนต์ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติถูกนำมาใช้ในการออกแบบเวทีและฉาก^{[ 39 ]}
• ในด้านการศึกษา ความเข้าใจเชิงแนวคิดของนักเรียนได้รับการปรับปรุงด้วยการนำแบบจำลอง 3 มิติและแอนิเมชั่นมาใช้ โดยเฉพาะในห้องเรียน STEM การเปิดรับอย่างเป็นระบบในด้านการสร้างแบบจำลอง 3 มิติยังสามารถส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์และการให้เหตุผลเชิงพื้นที่ได้อีกด้วย^{[ 40 ] [ 41 ]}
• ในวงการแฟชั่นและเครื่องแต่งกาย นักออกแบบสามารถทดสอบความพอดีของเสื้อผ้าผ่านการสแกนและจำลองร่างกาย เพื่อตรวจสอบแม้กระทั่งการทิ้งตัวและการเคลื่อนไหว ซึ่งช่วยลดของเสียและเร่งกระบวนการปรับปรุงและสร้างต้นแบบ
• โมเดล 3 มิติของมนุษย์อาจใช้ในVTubingได้^{[ 42 ]}

เนื่องจากระบบนิเวศของซอฟต์แวร์มีความแตกต่างกันในแต่ละโดเมน จึงเป็นเรื่องปกติที่จะแยกความแตกต่างระหว่างเครื่องมือสร้างเนื้อหาดิจิทัล (DCC) (ซึ่งประกอบด้วยการสร้างแบบจำลองรูปหลายเหลี่ยม/การแบ่งย่อย การแกะสลัก และการจัดโครงสร้าง) CAD, CAM (ซึ่งเป็นการสร้างแบบจำลองพาราเมตริกและของแข็งสำหรับการออกแบบและการผลิตทางกล) BIM (ซึ่งเป็นการสร้างแบบจำลองข้อมูลอาคารสำหรับ AEC) และแพลตฟอร์มเฉพาะโดเมน (เช่น การแพทย์หรือภูมิสารสนเทศ) เครื่องมือโอเพนซอร์ส (เช่น Blender, FreeCAD, MeshLab, OpenSCAD) มีอยู่ร่วมกับแพ็กเกจเชิงพาณิชย์ (ตัวอย่างบางส่วนได้แก่: Autodesk Maya/3ds Max/Fusion 360, SolidWorks, CATIA, Cinema 4D, ZBrush, Rhino, Houdini, SketchUp, CLO 3D/Marvelous Designer, Revit, Archicad) ^{[ 43 ]}

การแปล คำศัพท์ของX3Dเป็น OWL 2 สามารถใช้เพื่อให้คำอธิบายเชิงความหมายสำหรับโมเดล 3 มิติซึ่งเหมาะสมสำหรับการจัดทำดัชนีและการเรียกค้นโมเดล 3 มิติโดยใช้คุณลักษณะต่างๆ เช่น รูปทรงเรขาคณิต ขนาด วัสดุ พื้นผิว การสะท้อนแสงแบบกระจาย สเปกตรัมการส่งผ่าน ความโปร่งใส การสะท้อนแสง ความขุ่นมัว การเคลือบ การเคลือบเงา และการเคลือบฟัน (ตรงข้ามกับคำอธิบายข้อความที่ไม่มีโครงสร้างหรือพิพิธภัณฑ์และนิทรรศการเสมือนจริงแบบ 2.5 มิติ โดยใช้ Google Street ViewบนGoogle Arts & Cultureเป็นต้น) ^{[ 44 ]}การแสดงโมเดล 3 มิติ ในรูปแบบ RDFสามารถใช้ในการให้เหตุผลซึ่งช่วยให้แอปพลิเคชัน 3 มิติอัจฉริยะ เช่น สามารถเปรียบเทียบโมเดล 3 มิติสองโมเดลโดยอัตโนมัติตามปริมาตรได้^{[ 45 ]}

โดยรวมแล้ว ตัวอย่างเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการสร้างแบบจำลอง 3 มิติเป็นเครื่องมืออเนกประสงค์ที่เป็นชั้นการแสดงผลที่สร้างสะพานเชื่อมระหว่างการรับรู้ การวิเคราะห์ การออกแบบ การสื่อสาร และการผลิต

แม้ว่าการสร้างแบบจำลอง 3 มิติจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา แต่ข้อจำกัดหลายประการก็ส่งผลต่อการใช้งานเทคโนโลยีนี้ การเข้าถึงและต้นทุนยังคงเป็นปัญหาในหลายภูมิภาคของโลก ใบอนุญาตเชิงพาณิชย์ การฝึกอบรม และฮาร์ดแวร์ที่มีประสิทธิภาพอาจหาได้ยากในบางภูมิภาค นอกจากนี้ยังอาจเข้าถึงได้ยากสำหรับนักเรียนและสตูดิโอขนาดเล็กที่ไม่สามารถจ่ายได้ ระบบนิเวศแบบโอเพนซอร์สและโปรแกรมในโรงเรียนสามารถช่วยลดปัญหานี้ได้ แต่ความพร้อมใช้งานและการสนับสนุนยังไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลให้เกิดช่องว่างความเท่าเทียมกันในการเรียนรู้และการประยุกต์ใช้การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ^{[ 46 ] [ 47 ]}

ความซับซ้อนของเวิร์กโฟลว์เป็นข้อจำกัดอีกประการหนึ่ง การฝึกฝนการสร้างแบบจำลอง 3 มิติอย่างมีประสิทธิภาพต้องอาศัยความรู้ในหลายด้าน ผู้เชี่ยวชาญด้านการสร้างแบบจำลอง 3 มิติจำเป็นต้องเข้าใจโทโพโลยี การทำแผนที่ UV การจัดโครงสร้าง การจำลอง และการเรนเดอร์สำหรับ DCC สำหรับการสร้างแบบจำลอง CAD/CAM นักพัฒนาต้องทราบข้อจำกัดเชิงพาราเมตริก ความคลาดเคลื่อน และข้อจำกัดในการผลิต แผนผังข้อมูลและการประสานงานเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ BIM การย้ายสินทรัพย์ระหว่างเครื่องมืออาจทำให้เกิดปัญหาความไม่เข้ากัน (ตาข่ายเทียบกับ NURBS/ของแข็ง/คุณลักษณะเชิงพาราเมตริก การปรับขนาดหน่วย ปกติ คำจำกัดความของวัสดุ) และการแปลงรูปแบบอาจทำให้ข้อมูลสูญหายหากไม่มีการจัดการอย่างระมัดระวัง^{[ 48 ] [ 49 ]}

ในระดับใหญ่ การใช้พลังงานอาจมีมาก (เนื่องจากการจำลองและการเรนเดอร์ที่มีความละเอียดสูงและการสแกน 3 มิติที่มีความหนาแน่นสูง) ซึ่งทำให้ทีมต้องพยายามปรับความซับซ้อนของการออกแบบให้เหมาะสมและนำกระบวนการทำงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นมาใช้ ในงานวิจัยและงานด้านมรดกทางวัฒนธรรม ยังมีข้อจำกัดอีกประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับคำถามด้านจริยธรรมและนโยบาย เช่น ที่มา การอนุญาต และการนำเสนอ (การสร้างใหม่ที่ “มีอำนาจ” ควรได้รับการติดป้ายกำกับอย่างไร) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการสร้างใหม่เหล่านี้ถูกนำไปใช้เพื่อการสื่อสารสาธารณะและวัตถุประสงค์ทางการศึกษา^{[ 31 ] [ 50 ]}

สุดท้ายนี้ การนำไปใช้ในห้องเรียนและการเผยแพร่จะต้องคำนึงถึงการสนับสนุนด้านการสอนด้วย ผู้เรียนต้องการคำแนะนำทีละขั้นตอน ตัวอย่างที่ชัดเจน และแบบจำลองให้ปฏิบัติตาม หากปราศจากสิ่งนี้ ความซับซ้อนของเครื่องมือจะเป็นอุปสรรคที่ทำให้ผู้เรียนช้าลง แทนที่จะช่วยให้พวกเขาเข้าใจและสร้างสรรค์ได้^{[ 51 ] [ 52 ]}

• ลดความจำเป็นในการสร้างต้นแบบจริง – นักออกแบบสามารถทำการทดสอบการใช้งานในระยะเริ่มต้นได้โดยไม่ต้องสร้างต้นแบบจริง โดยใช้โมเดล CAD 3 มิติเป็นแบบจำลองเสมือน ซึ่งช่วยลดของเสียและการสิ้นเปลืองวัสดุ^{[ 53 ]}
• การค้นพบข้อบกพร่องด้านการออกแบบตั้งแต่เนิ่นๆ – การทดสอบด้วยแบบจำลองเสมือนจริงสามารถช่วยให้นักออกแบบเห็นปัญหาด้านสรีรศาสตร์หรือการใช้งานได้ตั้งแต่เนิ่นๆ และสามารถลดโอกาสในการสร้างสินค้าที่ชำรุดได้ การทำเช่นนี้จะช่วยลดของเสียจากต้นแบบทางกายภาพที่ถูกทิ้ง^{[ 53 ]}
• การทำซ้ำอย่างรวดเร็วโดยมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด – การแก้ไขแบบดิจิทัลในโมเดล CAD เกิดขึ้นเกือบจะในทันทีเมื่อเทียบกับการปรับแต่งหรือสร้างต้นแบบทางกายภาพขึ้นใหม่ ซึ่งช่วยเร่งวงจรการออกแบบโดยไม่ต้องใช้วัสดุเพิ่ม^{[ 53 ]}

ในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ การจำลองเป็นกระบวนการดิจิทัลที่จำลองพฤติกรรมของสิ่งต่างๆ ในโลกแห่งความเป็นจริงในพื้นที่เสมือนจริง โดยไม่ต้องสร้างต้นแบบจริง การจำลองช่วยให้นักออกแบบและนักสร้างแอนิเมชั่นสามารถทดสอบการเคลื่อนไหว การโต้ตอบ หรือการตอบสนองต่อแรงของวัตถุได้ ด้วยการสร้างกระบวนการต่างๆ ขึ้นใหม่ เช่น การชน การเคลื่อนที่ของของเหลว การทิ้งตัวของผ้า หรือการเคลื่อนที่ของอนุภาค การจำลองจะช่วยเพิ่มความแม่นยำในการออกแบบ เพิ่มประสิทธิภาพของเอฟเฟกต์ภาพ และประหยัดทั้งเวลาและวัสดุ^{[ 54 ]}

ลองค้นหาคำว่า "modeler"ในวิกิพีเดีย ซึ่งเป็นพจนานุกรมเสรี

สื่อที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติที่ Wikimedia Commons