什么是几何建模内核？
几何建模内核是三维CAD、CAE、CAM等工业软件的核心基础技术，负责模型的创建、编辑、计算与存储。它通过边界表示（B-Rep）、曲面建模、布尔运算及几何求交等核心算法，为三维模型的构建与修改提供底层支撑，广泛应用于机械设计、工业制造、工程仿真及数字化研发等领域，是现代CAD系统的关键基础组件。
提到CAD软件，首先想到的是SolidWorks、CATIA、NX、Creo等产品，但真正支撑这些软件完成实体建模和几何计算的，其实是底层的几何建模内核。
几何建模内核虽然很少直接出现在用户视野中，却决定着CAD软件的建模能力、计算稳定性以及数据兼容性，是三维CAD最核心的基础技术之一。
本文整理了目前全球较具代表性的10款几何建模内核，其中包括国外8款、国内2款，一起看看主流CAD软件背后到底在用哪些底层技术。
Parasolid
Parasolid是西门子数字化工业软件推出的一款商业几何建模内核，也是目前全球应用最广泛的几何建模内核之一。很多人熟悉的Siemens NX、Solid Edge、SolidWorks等CAD软件，以及ANSYS等仿真工具，底层都采用了Parasolid。
它主要负责实体建模、曲面建模、布尔运算、拓扑管理等几何计算，是 CAD 软件完成三维建模的重要基础。对于设计人员来说，拉伸、切除、圆角、倒角等常见操作，背后都需要几何建模内核参与计算。
Parasolid 最早由英国 Shape Data 公司开发，后来随 UGS 一同并入西门子，目前仍在持续更新，也是工业软件领域应用最广泛的商业几何建模内核之一。
相比很多后来出现的建模内核，Parasolid 最大的特点是成熟和稳定。经过三十多年的持续迭代，它在复杂模型处理、大型装配体以及跨软件数据交换方面积累了丰富经验，因此被大量 CAD、CAE、CAM 软件采用。同时，Parasolid XT 也成为许多软件支持的重要几何交换格式。
CGM Modeler
CGM Modeler 是达索系统自主研发的几何建模内核，主要应用于 CATIA 和 3DEXPERIENCE 平台。与 Parasolid、ACIS 等面向第三方软件开放授权的商业内核不同，CGM 主要服务于达索自身产品，因此能够与整个产品平台保持较高的一致性。
它提供实体建模、曲面建模、布尔运算、参数化建模以及复杂装配体管理等能力，其中高质量曲面建模一直是 CGM 的特点之一，因此在航空航天、汽车、高端装备等对曲面质量要求较高的行业应用较多。
CGM 的发展融合了达索多年积累的几何建模技术，同时也吸收了 Spatial 和 Matra Datavision 等相关技术成果。目前，它已经成为 CATIA 和 3DEXPERIENCE 平台的重要底层技术，并随着平台版本持续迭代。
3D ACIS Modeler
如果说Parasolid是商业几何建模内核中应用最广泛的代表，那么ACIS则是开放授权建模内核中历史最悠久、影响力最大的产品之一。
3D ACIS Modeler 由 Spatial 开发，目前隶属于达索系统，广泛应用于Abaqus、BricsCAD、TurboCAD、Fluent等软件，也被不少 CAD、CAE、CAM 软件开发商作为底层建模内核。
它提供实体建模、曲面建模、布尔运算、几何求交以及数据转换等基础能力，并支持 SAT 格式的数据交换。对于软件开发商来说，可以根据产品需求选择不同模块进行集成，而不需要从零开发完整的几何建模能力。
ACIS 最早由 Spatial Technology 公司开发，是全球最早实现商业化的三维几何建模内核之一。经过三十多年的发展，它形成了成熟的开发生态，目前仍由 Spatial 持续维护和更新，也是工业软件领域应用广泛的商业建模内核之一。
ShapeManager
ShapeManager 是 Autodesk 自主发展的几何建模内核，目前主要应用于 Inventor，同时也支撑 AutoCAD 部分三维实体建模功能。
它负责实体建模、曲面建模、布尔运算等几何计算，并针对 Autodesk 产品进行了大量优化，使三维建模、零件设计和装配设计能够保持较好的响应速度。对于使用 Autodesk 产品的工程师来说，大部分三维建模操作都是通过 ShapeManager 完成计算的。
ShapeManager 最初基于 ACIS 技术发展而来，后来 Autodesk 持续进行自主维护和升级，逐步形成了独立的发展体系。由于并不对外授权，因此它主要随着 Autodesk 自身产品一起演进，更注重与软件功能之间的深度配合。
如今，ShapeManager 已成为 Autodesk 三维 CAD 产品的重要底层技术之一。
GRANITE
GRANITE 是 PTC 自主研发的几何建模内核，也是 Creo 系列软件的重要基础。从早期的 Pro/ENGINEER 到如今的 Creo，GRANITE 一直负责几何建模、参数管理以及数据关联等核心工作。
它支持实体建模、曲面建模、布尔运算以及特征参数管理，能够在模型修改时自动更新相关尺寸、特征和装配关系。这也是 Creo 参数化设计能力的重要基础之一，在复杂机械设计和产品研发过程中应用较多。
除了建模能力外，GRANITE 还提供数据互操作能力以及配套开发接口，方便第三方应用访问模型数据，实现产品之间的数据共享和协同开发。
经过多年的持续发展，GRANITE 已经成为 PTC 产品体系的重要组成部分，并随着 Creo 平台不断更新，在参数化建模和复杂产品设计方面保持着较高的成熟度。
C3D Modeler
提到商业几何建模内核，很多人首先想到 Parasolid 和 ACIS，但近年来，来自俄罗斯的 C3D Modeler 也逐渐受到不少工业软件开发商的关注。
C3D Modeler 是 C3D Labs 推出的商业几何建模内核，可用于开发 CAD、CAM、CAE 等工业软件，并与 C3D Toolkit 的其他组件配合，构建完整的三维设计平台。它提供实体建模、曲面建模、布尔运算、几何求交等基础能力，同时还支持参数化设计、二维几何、可视化等相关开发组件。
相比 Parasolid 和 ACIS，C3D Modeler 更偏向完整的开发平台，而不仅仅是一个建模内核。开发者除了几何建模能力外，还可以根据需要集成约束求解、数据交换、可视化等组件，因此比较适合从零开发 CAD 软件。
C3D Labs 最早脱胎于俄罗斯 ASCON 的研发团队，目前仍保持持续更新。近年来，除了俄罗斯本土市场外，C3D Modeler 也开始应用于机器人、数字制造、教育等更多领域。
OPEN CASCADE
如果说 Parasolid 和 ACIS 是商业几何建模内核的代表，那么 OPEN CASCADE（简称 OCC）就是开源几何建模内核中最具代表性的项目之一。
OPEN CASCADE 最初由法国 Matra Datavision 于 1999 年开源，目前由 Open Cascade SAS 持续维护。FreeCAD、CAD Assistant 等软件都采用了 OCC，同时也有不少科研机构、高校和企业利用它开发自己的 CAD 或工程软件。
它提供实体建模、曲面建模、布尔运算、几何修复以及 STEP、IGES 等标准格式的数据交换能力，可以满足大多数三维建模和工程数据处理需求。
虽然在超大装配体、复杂曲面等方面与部分商业内核仍有差距，但凭借开放的生态和丰富的开发资源，OCC 依然是目前应用最广泛的开源几何建模内核之一。
DGM
DGM 是华天软件旗下山东华云三维科技有限公司自主研发的国产几何建模内核，目前主要应用于皇冠 CAD 。它提供实体建模、曲面建模、布尔运算、几何求交、自主约束求解等基础能力，同时支持主流 CAD 数据的导入导出，为国产 CAD 提供底层建模能力。
与国外商业内核相比，DGM 更强调自主研发和自主可控。从几何建模到约束求解等核心技术均由国内团队开发，不依赖国外商业内核授权，因此近年来逐渐受到国产工业软件厂商的关注。
目前，DGM逐步拓展在云CAD、大型装备设计等领域的应用，是国产几何建模内核的重要代表之一。
Overdrive
Overdrive 是中望软件拥有自主知识产权的几何建模内核，目前主要应用于中望 3D，是国产三维 CAD 底层技术的重要组成部分。
它支持实体建模、曲面建模、参数化建模、直接建模、布尔运算等常见几何计算，能够满足机械设计、模具设计、电子产品设计等场景的三维建模需求。对于使用中望 3D 的用户来说，大部分建模操作都由 Overdrive 完成底层几何计算。
Overdrive 起源于美国 VX CAD 技术体系。2010 年中望收购 VX 后，在原有技术基础上持续投入研发，并结合国内市场需求不断完善功能。如今，它既保留了参数化建模能力，也支持直接编辑模型，在模型修改和设计迭代过程中更加灵活。
经过十多年的持续发展，Overdrive 已逐渐形成较为完整的国产三维建模能力，并支持 Windows、Linux 等多个平台部署。
KCM
与 Parasolid、ACIS 主要面向三维建模不同，KCM（Kosmos Core Modeler）更关注不同 CAD 系统之间的数据互操作，因此定位也有所不同。
KCM 是 Kubotek Kosmos 推出的几何建模与 CAD 数据处理内核，目前主要应用于 Kosmos 3D Framework 以及相关工程软件开发。
除了基础的实体建模和几何计算外，它还支持多种 CAD 格式读取、模型修复、几何验证、数据转换等功能，帮助开发者减少不同 CAD 系统之间的数据转换误差。
随着企业对 CAD 数据互操作需求不断增加，KCM 也逐渐形成了自己的特色，在 CAD 数据处理领域占据了一席之地。
几何建模内核可能并没有CAD软件那么”出名“，却是整个三维设计软件最重要的基础技术之一。
目前，商业内核仍以国外Parasolid、CGM、ACIS等产品为代表，开源领域则以OPEN CASCADE最具影响力；与此同时，DGM、Overdrive等国产几何建模内核也在不断发展，逐渐形成了自己的技术路线。
你知道自己正在使用的软件，采用的是哪一个几何建模内核吗？欢迎在评论区留言交流。
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