Почему полигональные форматы файлов критически важны для 3D-печати

После этапов проектирования и анализа CAD-файлы обычно конвертируются в полигональные форматы файлов для подготовки и производства на 3D-принтерах. STL (STereoLithography или Standard Tessellation Language) — самый распространенный полигональный формат, изначально разработанный в 1987 году для перевода CAD-файлов в читаемый для 3D-принтеров формат.

В целом, несомненно, что у STL есть ограничения в плане сохранения дизайнерского замысла. Фактически, STL может считывать только поверхностную геометрию 3D-объекта без цвета, текстуры или других элементов дизайна. Именно поэтому Microsoft и другие пытаются продвинуть 3MF как альтернативу.

Однако универсальность и долговечность использования STL делают его проверенным временем форматом, на который сегодня полагаются многие инженерные команды, производители и университеты.

Что такое STL?

STL был представлен 30 лет назад для перевода 3D-объектов, спроектированных в CAD-системах, для использования стереолитографическими 3D-принтерами. С тех пор STL распространился на множество поколений 3D-принтеров, включая те, что построены на других технологиях, таких как экструзия и струйная печать.

Преимущество STL, как и IGES, в том, что он широко принят в индустрии аддитивного производства. Это обеспечивает обмен файлами между разными организациями (и рабочими процессами) — например, проектировщиком продукта и производственным партнером — с минимальной потребностью в исправлении файлов (при условии, что правильное ПО интегрировано в инструменты, используемые каждой стороной).

STL кодирует в одном из двух форматов — бинарном и ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Бинарный формат позволяет сохранять меньшие размеры файлов (облегчая загрузку в 3D-принтер), но ASCII востребован, потому что его легче читать и он позволяет уточнять данные.

Однако STL имеет свои ограничения.

Во-первых, STL будет кодировать — через тесселяцию — только поверхностную геометрию 3D-объекта, то есть он опустит цвета, текстуры и другие элементы дизайна оригинального проекта.

Во-вторых, модификации, сделанные в STL — такие как изменение поддерживающих структур или другие правки для печатаемости — не возвращаются автоматически в исходный CAD-файл. Для поддержания согласованности пришлось бы сначала модифицировать CAD-файл, что является односторонним и неэффективным процессом.

В-третьих, STL не может сохранять топологию сетки. Например, если вы используете ASCII-формат для уменьшения грубости 3D-объекта (то есть увеличения количества треугольников), полученный файл может стать недопустимо большим для большинства 3D-принтеров. Вы в основном загнаны в необходимость компромисса между идеальным уточнением и практическими пределами STL.

Наконец, STL не включает метаданные исходного CAD-файла, включая интеллектуальную собственность и информацию об оригинальном проектировщике 3D-объекта.

Альтернативные форматы файлов STL

Существует множество альтернативных форматов файлов STL, включая OBJ, VRML, FBX и другие. Но, пожалуй, движение по замене STL возглавляет консорциум 3MF.

Консорциум 3MF продвигает формат файла 3MF, который — в отличие от STL — может считывать полное дизайнерское замысла оригинального 3D-объекта. Это включает его цвет, текстуру и метаданные, что должно позволить новейшим и следующим поколениям 3D-принтеров легко — и в полной точность — считывать детализированные 3D-объекты, созданные в передовых CAD-системах, таких как SolidWorks.

Технически 3MF очень многообещающ. Во-первых, он делает ставку на ASCII в XML (вместо бинарного) для обеспечения как полных деталей высокой точности, так и уточнения без раздувания размера итогового файла. Во-вторых, он спроектирован так, чтобы быть расширяемым для новейших технологий и концепций 3D-печати.

Однако 3MF — это фактор будущего. Сегодня STL все еще является рабочей лошадкой подготовки файлов, созданных в CAD-системах, для 3D-печати. Таким образом, императивно, чтобы ваши приложения и 3D-принтеры фокусировались на совершенствовании использования сегодняшних стандартов, одновременно, в идеале, глядя в будущее.

Рабочие процессы все еще используют STL

Несмотря на ограничения STL, многие рабочие процессы аддитивного производства все еще используют STL. Фактически, следует также учитывать, как внутренние ограничения STL также могут быть благоприятными в некоторых отношениях.

Во-первых, «голый» 3D-файл объекта без полного дизайнерского замысла и закодированный в бинарном формате (то есть с малой озабоченностью грубостью) может не иметь значения на этапе прототипирования. Скорее, прототипы ищутся для тестирования, верификации и итераций, входящих в финальный дизайн.

 

Скачайте бесплатный кейс-стади о том, как 3D InterOp помог Renishaw исправить STL-файлы

Скачать сейчас

 

Во-вторых, поскольку STL используется уже более 30 лет, индустрия аддитивного производства создала обширную экосистему экспертизы, а также аппаратных и программных инструментов, делающих его использование жизнеспособным. Из-за ограничений, таких как стоимость, бизнес вряд ли быстро переключится на 3MF; скорее, этот сдвиг (если он произойдет) произойдет только через постепенный и долгосрочный процесс.

Сегодня фокус программных приложений и оборудования для 3D-печати должен быть направлен на решение проблем сегодняшних пользователей в управлении STL-файлами. Это не только имеет деловой смысл, так как это текущая проблема, но вы также можете использовать зрелые программные решения, доступные сегодня, для затратоэффективного создания конкурентоспособных решений аддитивного производства.

Используйте 3D InterOp в ваших приложениях и 3D-принтерах

Вы можете помочь своим пользователям сократить время, затрачиваемое на исправление STL-файлов. Начните с рассмотрения SDK 3D InterOp от Spatial, который позволит вашим конечным пользователям экспортировать CAD-файлы в STL с интегрированным исправлением файлов. Это позволит им сократить время, затрачиваемое на исправление файлов, и больше сосредоточиться на основном дизайне 3D-объекта и/или процессе печати.

3D InterOp не только обеспечивает экспорт файлов из CAD в STL, но вы также можете оснастить ваших конечных пользователей приложениями, способными читать другие CAD-форматы, включая SolidWorks, Autodesk и другие ведущие CAD-системы.

Наконец, родительская компания Spatial — Dassault Systèmes — также является учредительным членом Консорциума 3MF, что позиционирует Spatial как партнера, вовлеченного в текущее и будущее развитие аддитивного производства.