使用流程和布局创建3D实体模型（一）

什么是3D实体建模？

该术语最初起源于验证工程领域，现在已经变得几乎无处不在。主流产业如娱乐媒体、3D打印乃至家居设计现已采用这个短语,并使之成为我们时代的一个象征。

工程界对3D实体建模有一个普遍理解，这通常与该术语的主流用法不同。3D实体建模不仅仅是一个看起来令人惊叹并且可以使用3D打印机制作的对象的虚拟表示。对于大多数工程师而言，3D实体建模是通往有限元分析 (FEA) 的大门。

FEA是将系统分解成许多小的基本部件(有限元)以进行易于分析的数值分析。使用FEA,工程师可以通过将大型系统转化为许多小部分(或方程组)来理解大型复杂系统的复杂性。FEA软件可以为每个这些较小的部件生成相对简单的方程,然后通过像拼图一样重新构建较小的部件来解决较大系统的完整解决方案。

用于FEA的3D实体模型必须平衡几何精度(对应实际结构)与仿真难度和时间的需求，因为有限元分析在计算上是“昂贵的”。为了执行准确且计算合理的有限元仿真，工程师需要仔细“划分”他们的3D实体模型。

如何为FEA构建3D实体模型…用于MEMS设计

找到一款软件来生成实体模型很容易。可以渲染对象的3D虚拟表示的软件很容易获得。商业软件供应商提供专为工程界设计的3D实体建模工具。这些工具允许设计师从草图构建3D几何图形或从一组基本构建块(立方体、球体、棱柱等)构建完整模型。这些软件包中包含非常丰富的库，具有方便创建非常复杂虚拟系统的实体建模功能。但是这些软件包适用于设计MEMS器件吗？

MEMS器件与大多数现实世界的结构不同。MEMS器件在结构的整体尺寸(毫米级)和最小特征尺寸(通常为微米级)之间存在巨大的纵横比差异。MEMS设计还通常包含过多的几何部件，用于模拟重复几何，如蚀刻释放孔或梳状转子和定子，这使得MEMS设计对即使最先进的3D实体建模软件引擎来说也具有挑战性。此外，MEMS的制造类似于IC芯片。

MEMS设计人员必须考虑光刻分辨率、沉积均匀性和非正交侧壁蚀刻的复杂性——这些问题对于其他专业的工程师来说并不重要。所以,MEMS设计理想情况下需要专门的3D建模和有限元分析工具