Сравнение форматов файлов для 3D-печати: OBJ, STL, AMF и 3MF

Все файлы, будь то текст, музыка, изображения или 3D-модели, состоят из миллионов битов. Данные, которые несут эти биты, а также способ их кодирования определяют природу и формат файла. В зависимости от формата файла CAD файл может содержать данные о геометрии, материале, текстуре, размере или цвете модели.

Форматы файлов и 3D-печать

3D-принтеры строят детали слой за слоем. После того, как модель создана и сохранена в формате файла для 3D-печати, ее необходимо отправить в программу для нарезки — процесса, в котором твердотельная модель делится на множество тонких горизонтальных слоев. Затем программное обеспечение для нарезки сканирует слои и использует информацию для создания G-кода – набора инструкций о том, как 3D-принтер должен двигаться для создания требуемого объекта. После этого файл G-кода отправляется на принтер. Некоторые принтеры поставляются с собственным программным обеспечением для нарезки, поэтому вы можете отправить модель непосредственно в формате файла для 3D-печати.

Информация, содержащаяся в файле САПР, очень важна для успешной печати. Напомним, что формат файла определяет информацию, которую несет файл. Именно с этой информацией генерируется необходимый машинный код. Поэтому формат файла очень важен. Существуют определенные виды информации, такие как геометрия, текстура, цвет и материал, которые необходимы для обеспечения процесса. В обычных форматах файлов 3D CAD эти данные не всегда содержатся или кодируются для 3D-печати, поэтому необходимы форматы файлов, предназначенные исключительно для 3D-печати. . Эти форматы файлов известны как форматы файлов для 3D-печати.

Кроме того, программное обеспечение для нарезки не работает с обычными форматами 3D-файлов, такими как STEP, IPT и SLDPRT. Их необходимо сначала преобразовать в формат файла для 3D-печати.

Сегодня используется несколько форматов файлов для 3D-печати. Однако наиболее распространенными являются STL, OBJ, AMF и 3MF. Так в чем же причина их повсеместного распространения? Что представляют собой эти форматы файлов, чем они выделяются и чем они отличаются друг от друга и других форматов файлов для 3D-печати, можно узнать ниже.

STL

Формат файла STL (стандартный язык тесселяции) — это первый формат файлов для 3D-печати. Он был изобретен в 1987 году Чаком Халлом, изобретателем 3D-печати. Спустя три десятилетия формат файлов STL по-прежнему наиболее широко используется и считается стандартным форматом файлов в 3D-печати. Это связано с тем, что STL существует уже очень давно и совместим с большинством программ для 3D-САПР, а также с другим программным и аппаратным обеспечением для 3D-печати.

Одной из ключевых характеристик STL является то, что он сохраняет геометрию с помощью тесселяции. Тесселяция — это процесс покрытия (плитки) поверхности серией геометрических фигур таким образом, чтобы не было пробелов или наложений. В файле STL геометрия 3D-модели закодирована множеством треугольников, покрывающих поверхности модели.

Для искривленных поверхностей требуется большое количество сколь угодно малых треугольников, чтобы покрыть поверхности. Однако чем больше треугольников используется в модели, тем больше размер файла.

Еще одна отличительная черта формата файла 3D-печати STL заключается в том, что в нем хранятся только данные геометрии. Другие данные, относящиеся к модели, такие как цвет, текстура и материал, не учитываются. Это не было проблемой, когда принтеры могли печатать только одним цветом и одним материалом одновременно. Это может не быть проблемой, если вам нужен простой прототип. Однако с развитием 3D-печати, такой как многоцветная печать и печать из нескольких материалов, а также с использованием 3D-печати для создания полнофункциональных, готовых к использованию объектов, формат файла STL вполне может исчезнуть

Плюсы

• Совместимость практически со всеми аппаратными и программными средствами, используемыми в мире 3D-печати.
• Наиболее широко используемый формат файла для 3D-печати. Миллионы моделей STL доступны для скачивания в Интернете.

Минусы

• Может хранить только данные геометрии. Данные о цвете, текстуре и материале не учитываются.
• Уровень детализации ограничен. Например, криволинейные поверхности аппроксимируются
• Чем выше точность файла, тем больше он будет.
• В мозаичном изображении могут быть пробелы и перекрывающиеся треугольники, так как формат файла подвержен ошибкам. Обратите внимание, что недостатки можно обнаружить и исправить с помощью инструментов исправления STL. Однако это занимает много времени.
• Масштаб и единицы не указаны.

OBJ

Формат файла OBJ, разработанный WaveFront Technologies, изначально использовался в графическом дизайне как нейтральный формат обмена файлами. С развитием многоцветной печати и печати из нескольких материалов формат файла позже был принят в индустрии 3D-печати.

По популярности OBJ уступает только STL. Однако, в отличие от STL, который хранит только данные геометрии, OBJ может хранить данные геометрии, цвета, текстуры и материала. Данные о цвете хранятся в отдельном сопутствующем MTL (шаблоне материала). Файл OBJ должен использоваться совместно с соответствующим файлом MTL, чтобы была возможна цветная печать.

Еще одна ключевая характеристика формата файлов 3D-печати OBJ заключается в том, что он позволяет вам выбирать способ кодирования геометрии вашей модели. Вы можете создавать мозаики, используя различные формы, такие как многоугольники и четырехугольники, а не только треугольники. Вы также можете использовать более продвинутые и точные методы, такие как кривые произвольной формы и поверхности. Это позволяет файлам OBJ хранить модели с гораздо большей точностью.

Плюсы

• Точное хранение данных
• Хранит данные о геометрии, цвете, текстуре и материалах.

Минусы

• Не так популярен, как STL, поэтому имеет ограниченную совместимость.
• Содержит большой объем сложных данных. Из-за этого публикация или редактирование занимает много времени.
• Данные о цвете и текстуре хранятся в отдельном файле.

AMF

Формат файла 3D-печати AMF (Additive Manufacturing File) считается обновленной версией STL. Он был разработан специально для аддитивного производства ASTM (Американским обществом по испытанию материалов) в 2013 году, чтобы устранить ограничения файлов STL.

Как и STL, AMF хранит данные геометрии, используя треугольную мозаику. Однако треугольники в AMF могут искривляться, что обеспечивает точное представление данных. Это также приводит к значительному уменьшению размера файла, поскольку для точного представления изогнутых поверхностей требуется меньшее количество треугольников.

Кроме того, файлы AMF могут хранить данные о цвете, текстуре, материале, дубликатах, ориентации и решетке, а также метаданные. Это делает их технически более совершенными, чем их аналоги STL.

Плюсы

• Может хранить все возможные данные и метаданные о модели.
• Масштаб можно указывать в различных единицах.
• Очень низкая вероятность ошибки
• Небольшой размер файла

Минусы

• Имеет ограниченную поддержку
• Внедрение было медленным

3MF

После анализа недостатков и медленного внедрения формата файла AMF некоторые из крупнейших имен в области 3D-печати, включая Autodesk, 3D Systems, Stratasys, HP, Microsoft, объединились, чтобы сформировать организацию, известную как консорциум 3MF. Эта организация разработала формат файлов для 3D-печати 3MF, который очень похож на формат AMF, но гораздо более широко распространен.

Влияние отрасли и обширная клиентская база консорциума 3MF, а также функциональность формата файлов для 3D-печати 3MF являются причиной его широкого распространения.

3MF обладает всеми техническими свойствами AMF. Он использовал изогнутые треугольные мозаики для кодирования геометрии. Он также может хранить данные о цвете, текстуре, материале и ориентации и отличается высокой точностью.

Данные хранятся в удобочитаемом формате XML (в отличие от двоичного) для простоты разработки и модификации.

Файлы 3MF в основном не содержат ошибок и считаются готовыми к печати, что очень ценится при 3D-печати.

Плюсы

• Относительно популярен и совместим с десятками компаний.
• Точно сохраняет данные геометрии
• Может хранить все данные, связанные с моделью.
• Все данные, метаданные и свойства хранятся в одном архиве.

Против

• Может стать собственностью

Заключение

В заключение мы рекомендуем форматы STL для простых геометрических и одноцветных прототипов. Если вы собираетесь печатать простые детали в цвете, лучше использовать формат OBJ. Однако тот факт, что данные о текстуре и цвете хранятся в отдельном файле, затрудняет обмен файлами OBJ. Форматы файлов 3D-печати 3MF и AMF являются наиболее технически совершенными из всех, поскольку они оба хранят всю информацию о модели. Они отлично подходят для сложных многокомпонентных, многоцветных и мультиматериальных объектов. Они также отличаются простотой обмена файлами, поскольку все данные и метаданные хранятся в компактных сжатых файлах. Если у вас есть совместимое необходимое вспомогательное программное обеспечение, смело выбирайте AMF. В противном случае 3MF является более безопасным вариантом, поскольку он более популярен и с большей вероятностью совместим с вспомогательным программным обеспечением.

В Xometry Europe мы всегда готовы предоставить точные и своевременные услуги 3D-печати. Перейдите к нашей системе мгновенного цитирования℠ и загрузите свой файл, чтобы получить расчет стоимости за считанные секунды.