Soubory STL: Vše, co potřebujete vědět o tomto formátu a jeho alternativách

Pokud jste vstoupili do světa 3D tisku, jistě jste na nejednom místě viděli zkratku STL. Tyto zkratky odkazují na typ formátu souboru (s příponou .stl) což bylo velmi důležité, i když nyní existují některé alternativy. A je to tak, že 3D návrhy nelze tisknout tak, jak jsou, jak dobře víte, a potřebují nějaké mezikroky.

Když máte koncept 3D modelu, musíte použít návrhový software CAD a vygenerovat render. Poté jej lze exportovat do formátu STL a poté projít slicerem, který jej „nakrájí“, aby vytvořil například GCode, který je srozumitelné na 3D tiskárně a tak, aby bylo možné vytvářet vrstvy, dokud není kus dokončen. Ale nebojte se, pokud tomu úplně nerozumíte, zde vám vysvětlíme vše, co potřebujete vědět.

Zpracování 3D modelu

U konvenčních tiskáren máte k dispozici program, jako je čtečka PDF, nebo textový editor, textový procesor atd., ve kterém je funkce pro tisk, která po stisknutí zařadí dokument do tiskové fronty, kde se být vytištěn. U 3D tiskáren je to však o něco složitější, protože Jsou zapotřebí 3 kategorie softwaru Aby to fungovalo:

• Software pro 3D modelování: Mohou to být modelovací nebo CAD nástroje, ve kterých vytvoříte model, který chcete vytisknout. Některé příklady:
  • TinkerCAD
  • Mixér
  • BRL-CAD
  • Design Spark Mechanical
  • FreeCAD
  • OpenSCAD
  • Křídla3D
  • Autodesk AutoCAD
  • Autodesk Fusion 360
  • Autodesk Inventor
  • 3D lomítko
  • Sketchup
  • 3D MoI
  • Rhino3D
  • Kino 4D
  • SolidWorks
  • Maya
  • 3DSMax
• Kráječe: je to typ softwaru, který vezme soubor navržený jedním z předchozích programů a rozdělí ho na plátky, to znamená, že jej rozdělí na vrstvy. Tímto způsobem to může pochopit 3D tiskárna, která, jak víte, vytváří vrstvu po vrstvě a převádí ji na G-Code (převládající jazyk mezi většinou výrobců 3D tiskáren). Tyto soubory také obsahují další údaje, jako je rychlost tisku, teplota, výška vrstvy, pokud existuje vícenásobné vytlačování atd. V podstatě CAM nástroj, který generuje všechny pokyny pro tiskárnu, aby mohla model vyrobit. Některé příklady:
  • Ultimaker Cure
  • Opakovač
  • Zjednodušit3D
  • slic3r
  • KISSlicer
  • tvůrce nápadů
  • Octo Print
  • 3DPrinterOS
• Hostitel tiskárny nebo hostitelský software: ve 3D tisku označuje program, jehož utilitou je přijmout soubor GCode z řezačky a doručit kód do samotné tiskárny, obvykle přes USB port nebo přes síť. Tímto způsobem může tiskárna interpretovat tento «recept» příkazů GCode pomocí souřadnic X (0.00), Y (0.00) a Z (0.00), na které je třeba posunout hlavu pro vytvoření objektu, a potřebných parametrů. V mnoha případech je hostitelský software integrován do samotného sliceru, takže se obvykle jedná o jeden program (viz příklady slicerů).

Tyto poslední dva body obvykle se dodávají se samotnou 3D tiskárnou, jako běžné ovladače tiskárny. Nicméně, designový software Budete si ho muset vybrat samostatně.

Krájení: co je to 3D posuvník

V předchozí části jste se dozvěděli více o posuvníku, tedy softwaru, který řeže 3D model navržený tak, aby získal potřebné vrstvy, jeho tvary a rozměry, aby 3D tiskárna věděla, jak jej vytvořit. Nicméně, proces krájení ve 3D tisku je to docela zajímavá a zásadní fáze procesu. Proto zde o něm můžete získat více informací.

El proces krájení krok za krokem se mírně liší v závislosti na použité technologii 3D tisku. A v zásadě můžete rozlišovat mezi:

• Krájení FDM: V tomto případě je potřeba přesné ovládání několika os (X/Y), protože pohybují hlavou ve dvou osách a velmi vyžadují pohyb tiskové hlavy pro vytvoření trojrozměrného objektu. Bude obsahovat také parametry, jako je teplota trysky a chlazení. Jakmile slicer vygeneruje GCode, algoritmy interního ovladače tiskárny budou mít na starosti provádění nezbytných příkazů.
• SLA krájení: V tomto případě musí příkazy obsahovat také expoziční časy a výškové rychlosti. A to proto, že místo nanášení vrstev vytlačováním musíte nasměrovat světelný paprsek do různých částí pryskyřice, aby ztuhla a vytvořila vrstvy, zatímco objekt zvedáte, aby bylo možné vytvořit další novou vrstvu. Tato technika vyžaduje méně pohybů než FDM, protože k nasměrování laseru je řízeno pouze odrazné zrcadlo. Navíc je třeba vyzdvihnout jednu důležitou věc, a to, že tyto typy tiskáren obvykle GCode nepoužívají, ale mají většinou své vlastní proprietární kódy (potřebují tedy vlastní řezací nebo slicerový software). Existují však některá generika pro SLA, jako jsou ChiTuBox a FormWare, které jsou kompatibilní s mnoha 3D tiskárnami tohoto typu.
• DLP a MSLA krájení: V tomto druhém případě to bude podobné jako u SLA, ale s tím rozdílem, že v nich bude vyžadován pouze pohyb stavební desky, která se během procesu bude pohybovat podél osy Z. Ostatní informace budou orientovány na výstavní panel nebo obrazovku.
• Další: U ostatních, jako je SLS, SLM, EBM atd., mohou být patrné rozdíly v tiskových procesech. Mějte na paměti, že v těchto třech zmíněných případech se přidává také další proměnná, jako je vstřikování pojiva a vyžaduje složitější proces krájení. A k tomu musíme dodat, že model SLS tiskárny značky nebude fungovat stejně jako SLS tiskárna konkurence, takže je potřeba specifický řezací software (většinou jde o proprietární programy poskytované samotným výrobcem).

Na závěr bych rád dodal, že existuje belgická společnost tzv Zhmotnit kdo vytvořil a komplexní software, který slouží ve všech technologiích 3D tisku a výkonný ovladač pro 3D tiskárny tzv Magie. Kromě toho lze tento software rozšířit o moduly pro generování vhodného souboru řezu pro konkrétní stroje.

STL soubory

Dosud byly uvedeny odkazy na STL soubory, které jsou jádrem tohoto článku. Tento populární formát však dosud nebyl do hloubky prozkoumán. V této sekci se s tím budete moci seznámit do hloubky:

.STL číslo volby

Formát STL soubor je to soubor s tím, co potřebuje ovladač 3D tiskárny, tedy aby hardware tiskárny mohl vytisknout požadovaný tvar, jinými slovy umožňuje zakódovat geometrii povrchu trojrozměrného objektu. Vytvořil ji Chuck Hull z 3D Systems v 80. letech minulého století a zkratka není zcela jasná.

Geometrické kódování může být zakódováno pomocí Teselace, vkládání geometrických tvarů takovým způsobem, že nedochází k žádným překryvům nebo mezerám, tedy jako mozaika. Tvary lze například skládat pomocí trojúhelníků, jako je tomu u vykreslování GPU. Jemná síť složená z trojúhelníků bude tvořit celý povrch 3D modelu s počtem trojúhelníků a souřadnicemi jejich 3 bodů.

Binární STL vs ASCII STL

Rozlišuje mezi STL v binárním formátu a STL ve formátu ASCII. Dva způsoby uložení a zobrazení informací o těchto dlaždicích a dalších parametrech. A Příklad formátu ASCII bylo by:

solid <nombre>

facet normal nx ny nz
outer loop
vertex v1x v1y v1z
vertex v2x v2y v2z
vertex v3x v3y v3z
endloop
endfacet

endsolid <nombre>

Kde «vertex» budou nezbytné body s jejich příslušnými souřadnicemi XYZ. Například tvořit kulovitý tvar, můžete použít toto příklad ASCII kódu.

Když je 3D tvar velmi složitý nebo velký, bude to znamenat mít mnoho malých trojúhelníků, ještě více, pokud je rozlišení vyšší, díky čemuž budou trojúhelníky menší, aby se tvary vyhladily. To generuje obrovské soubory ASCII STL. Abychom to zhutnili, používáme STL formáty binární soubory, jako například:

UINT8[80] – Header                               - 80 bytes o caracteres de cabecera
UINT32 – Nº de triángulos                    - 4 bytes
for each triangle                                        - 50 bytes
REAL32[3] – Normal vector                  - 12 bytes para el plano de la normal
REAL32[3] – Vertex 1                              - 12 bytes para el vector 1
REAL32[3] – Vertex 2                             - 12 bytes para el vector 2
REAL32[3] – Vertex 3                             - 12 bytes para el vector 3
UINT16 – Attribute byte count              - 2-bytes por triángulo (+2-bytes para información adicional en algunos software)
end

Pokud si budete přát, zde máte soubor STLB nebo například binární STL k vytvoření jednoduchá kostka.

Nakonec, pokud vás zajímá, zda je lepší ASCII nebo binární, pravdou je, že binární soubory jsou vždy doporučovány pro 3D tisk kvůli jejich menší velikosti. Pokud však chcete kód zkontrolovat a odladit ručně, nemáte jiný způsob, jak to udělat, než použít ASCII a upravit, protože interpretace je intuitivnější.

Výhody a nevýhody STK

Soubory STL mají jako obvykle své výhody a nevýhody. Je důležité, abyste je znali, abyste mohli určit, zda je to správný formát pro váš projekt nebo kdy byste jej neměli používat:

• Výhoda:
  • Jedná se o univerzální a kompatibilní formát s téměř všemi 3D tiskárnami, proto je tak populární proti ostatním jako VRML, AMF, 3MF, OBJ atd.
  • Vlastní a vyspělý ekosystéma na internetu je snadné najít vše, co potřebujete.
• Nevýhody:
  • Omezení množství informací, které můžete zahrnout, protože jej nelze použít pro barvy, fazety nebo jiná další metadata zahrnující autorská práva nebo autorství.
  • La věrnost je další z jeho slabých stránek. Rozlišení není příliš dobré při práci s tiskárnami s vysokým rozlišením (mikrometr), protože počet trojúhelníků potřebných k hladkému popisu křivek by byl obrovský.

Ne všechny STL jsou vhodné pro 3D tisk

Zdá se, že jakýkoli soubor STL lze použít k tisku ve 3D, ale pravdou je, že ne všechny .stl lze tisknout. Je to jednoduše soubor naformátovaný tak, aby obsahoval geometrická data. Aby mohly být vytištěny, musely by mít podrobnosti o tloušťkách a další potřebné podrobnosti. Stručně řečeno, STL zaručuje, že model je dobře vidět na obrazovce počítače, ale geometrický obrazec nemusí být pevný, pokud by byl vytištěn tak, jak je.

Tak to zkuste ověřte, že STL (pokud jste jej nevytvořili sami) platí pro 3D tisk. To vám ušetří spoustu ztraceného času a také plýtvání filamentem nebo pryskyřicí na špatném modelu.

Kontroverze

Na závěr tohoto bodu byste měli vědět, že nějaké existují spor o to, zda použít tento typ souboru nebo ne. Ačkoli se jich kolem stále hemží mnoho, někteří již považují STL za mrtvé ve srovnání s alternativami. A některé z důvodů, proč se vyhýbají STL pro 3D návrhy, jsou:

• špatné rozlišení protože při triangulaci dojde ke ztrátě určité kvality ve srovnání s modelem CAD.
• Barva a textury jsou ztraceny, něco, co jiné aktuálnější formáty již umožňují.
• Žádné ovládání polstrování pokročilé.
• Jiné soubory jsou produktivnější při jejich editaci nebo kontrole než STL v případě, že je nutná jakákoliv oprava.

Software pro .stl

Některé z Často kladené otázky o formátu souboru STL obvykle odkazují na to, jak lze tento formát vytvořit, nebo jak jej lze otevřít, a dokonce jak jej lze upravit. Zde jsou tato vysvětlení:

Jak otevřít soubor STL

Pokud vás zajímá, jak otevřete soubor STL, můžete to udělat několika způsoby. Jedním z nich je prostřednictvím některých online prohlížečů nebo také pomocí softwaru nainstalovaného ve vašem počítači. Zde jsou některé z nejlepších možností:

• Online:
  • STL ZobrazitSTL
  • Prohlížeč Autodesk
• Windows: Microsoft 3D Viewer
• GNU / Linux: gmsh
• macOS: Náhled nebo Příjemné 3D
• iOS / iPadOS: STL SimpleViewer
• Android: Rychlý prohlížeč STL

Jak vytvořit soubor STL

na vytvářet soubory STL, máte také dobrý repertoár softwaru pro všechny platformy a dokonce i online možnosti, jako jsou:

• Online: TinkerCAD, Sketchup, OnShape
• Windows: FreeCAD, Mixér, MeshLab
• GNU / Linux: FreeCAD, Mixér, MeshLab
• macOS: FreeCAD, Mixér, MeshLab
• iOS / iPadOS:*
• Androidy: *

Jak upravit soubor STL

V tomto případě to umožňuje i software, který je schopen vytvořit upravit soubor STL, proto pro zobrazení programů můžete vidět předchozí bod.

Alternativy

Postupně se vynořily některé alternativní formáty pro návrhy pro 3D tisk. Tyto další formáty jsou také velmi důležité a zahrnují:

• PLY (formát mnohoúhelníkového souboru): Tyto soubory mají příponu .ply a je to formát pro mnohoúhelníky nebo trojúhelníky. Byl navržen pro ukládání trojrozměrných dat z 3D skenerů. Jedná se o jednoduchý geometrický popis objektu, stejně jako další vlastnosti, jako je barva, průhlednost, normály povrchu, souřadnice textury atd. A stejně jako STL existuje ASCII a binární verze.
• OBJ: Soubory s příponou .obj jsou také soubory definice geometrie. Byly vyvinuty společností Wavefront Technologies pro software s názvem Advanced Visualizer. V současné době je open source a byl přijat mnoha 3D grafickými programy. Ukládá také jednoduché geometrické informace o objektu, jako je poloha každého vrcholu, textura, normála atd. Při deklaraci vrcholů proti směru hodinových ručiček nemusíte explicitně deklarovat normální plochy. Také souřadnice v tomto formátu nemají jednotky, ale mohou obsahovat informace o měřítku.
• 3MF (3D výrobní formát): Tento formát je uložen v souborech .3mf, což je open source standard vyvinutý konsorciem 3MF. Formát geometrických dat pro aditivní výrobu je založen na XML. Může obsahovat informace o materiálech, o barvě atd.
• VRML (jazyk pro modelování virtuální reality): byl vytvořen Web3D Consortium. Tyto soubory mají formát, jehož cílem je reprezentovat interaktivní trojrozměrné scény nebo objekty, stejně jako barvu povrchu atd. A jsou základem X3D (eXtensible 3D Graphics).
• AMF (formát aditivní výroby): Formát souboru (.amf), který je také standardem s otevřeným zdrojovým kódem pro popis objektů pro aditivní výrobní procesy pro 3D tisk. Je také založen na XML a je kompatibilní s jakýmkoli návrhovým softwarem CAD. A přišel jako nástupce STL, ale s vylepšeními, jako je zahrnutí nativní podpory barev, materiálů, vzorů a konstelací.
• WRL: rozšíření VRML.

Co je GCode?

Zdroj: https://www.researchgate.net/figure/An-example-of-the-main-body-in-G-code_fig4_327760995

Hodně jsme mluvili o programovacím jazyce GCode, protože je dnes klíčovou součástí procesu 3D tisku, který přechází od návrhu STL k G-Code, což je soubor s pokyny a ovládacími parametry 3D tiskárny. Konverze, kterou automaticky provede software slicer.

Tento kód má příkazy, které sdělují tiskárně, jak a kde vytlačit materiál, aby získala součást, typu:

• G: Tyto kódy jsou univerzálně srozumitelné všem tiskárnám, které používají kódy G.
• M: Toto jsou specifické kódy pro určité řady 3D tiskáren.
• Ostatní: existují také další nativní kódy jiných strojů, jako jsou funkce F, T, H atd.

Jak můžete vidět na předchozím obrázku příkladu, řada řádky kódu což nejsou nic jiného než souřadnice a další parametry, které 3D tiskárně říkají, co má dělat, jako by to byl recept:

• X A Z: jsou souřadnice tří tiskových os, to znamená, čím se musí extrudér pohybovat jedním nebo druhým směrem, přičemž souřadnice počátku jsou 0,0,0. Pokud je například v X číslo větší než 0, přesune se na tuto souřadnici ve směru šířky 3D tiskárny. Zatímco pokud je v Y číslo nad 0, hlava se bude pohybovat ven a ve směru tiskové zóny. A konečně, jakákoli hodnota větší než 0 v Z způsobí, že se posune na zadanou souřadnici zdola nahoru. To znamená, že s ohledem na kus lze říci, že X by byla šířka, Y hloubka nebo délka a Z výška.
• F: bude indikovat rychlost, kterou se tisková hlava pohybuje v mm/min.
• E: se vztahuje k délce vytlačování v milimetrech.
• ;: veškerý text, kterému předchází ; je to komentář a tiskárna ho ignoruje.
• G28: Obvykle se provádí na začátku tak, že se hlava pohybuje na dorazy. Pokud nejsou zadány žádné osy, tiskárna přesune všechny 3, ale pokud je zadána konkrétní, použije ji pouze na tuto.
• G1: Je to jeden z nejoblíbenějších G příkazů, protože je to ten, který nařizuje 3D tiskárně vkládat materiál při lineárním pohybu k označené souřadnici (X,Y). Například G1 X1.0 Y3.5 F7200 ukazuje na ukládání materiálu podél oblasti označené souřadnicemi 1.0 a 3.5, a to rychlostí 7200 mm/min, tj. 120 mm/s.
• G0: dělá totéž jako G1, ale bez vytlačování materiálu, to znamená, že pohybuje hlavou bez ukládání materiálu pro ty pohyby nebo oblasti, kde by se nemělo nic ukládat.
• G92: říká tiskárně, aby nastavila aktuální polohu svých os, což je užitečné, když chcete změnit umístění os. Velmi používané hned na začátku každé vrstvy nebo při zatahování.
• M104: příkaz k ohřevu extrudéru. Používá se na začátku. Například, M104 S180 T0 by znamenalo, že extrudér T0 je zahřátý (pokud je tam dvojitá tryska, bude to T0 a T1), zatímco S určuje teplotu, v tomto případě 180ºC.
• M109: podobně jako výše, ale označuje, že tisk by měl počkat, dokud se extruder nezahřeje na teplotu, než bude pokračovat s jakýmikoli dalšími příkazy.
• M140 a M190: podobné dvěma předchozím, ale nemají parametr T, protože v tomto případě se týká teploty lože.

Tento G-Code samozřejmě funguje pro tiskárny typu FDM, jelikož ty pryskyřicové budou potřebovat jiné parametry, ale s tímto příkladem to stačí, abyste pochopili, jak to funguje.

Převody: STL na…

A konečně další z věcí, která mezi uživateli vyvolává největší pochybnosti, vzhledem k množství různých formátů, které existují, k nimž se přidávají 3D CAD návrhy a kódy generované různými slicery, je způsob převodu z jednoho do druhého. Tady máš některé z nejžádanějších konverzí:

• Převést z STL na GCode: Lze jej převést pomocí softwaru pro řezání, protože je to jeden z jeho cílů.
• Přejděte z STL na Solidworks: lze provést pomocí samotného Solidworks. Otevřít > v průzkumníku souborů změnit na formát STL (*.stl) > možnosti > změnit importovat jako a pevné tělo o pevný povrch > akceptovat > procházejte a klikněte na STL, který chcete importovat > Otevřít > nyní můžete vidět otevřený model a strom funkcí vlevo > Dovezený > FeatureWorks > Rozpoznat vlastnosti > a bylo by to hotové.
• Převeďte obrázek do STL nebo JPG/PNG/SVG do STL: Můžete použít online služby jako Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D atd., nebo použít některé nástroje AI a dokonce software jako Blender atd., abyste z obrázku vygenerovali 3D model a poté ho exportovali do STL.
• Převést z DWG do STL: Jedná se o soubor CAD ak převodu lze použít mnoho návrhových programů CAD. Například:
  • AutoCAD: Výstup > Odeslat > Export > zadejte název souboru > vyberte typ Litografie (*.stl) > Uložit.
  • SolidWorks: Soubor > Uložit jako > Uložit jako STL > Možnosti > Rozlišení > Jemné > OK > Uložit.
• Od OBJ po STL: Lze použít obě online konverzní služby a také některé místní softwarové nástroje. Například pomocí Spin3D můžete provést následující: Přidat soubory > Otevřít > vybrat cílovou složku v Uložit do složky > Vybrat výstupní formát > stl > stisknout tlačítko Převést a počkat na dokončení procesu.
• Přejděte ze Sketchupu na STL: Můžete to udělat jednoduchým způsobem se samotným Sketchupem, protože má funkce importu i exportu. V tomto případě musíte provést export podle následujících kroků, když máte otevřený soubor Sketchup: Soubor > Exportovat > 3D model > vyberte, kam chcete uložit STL > Uložit jako soubor STereolithografie (.stl) > Exportovat.

více informací

• Nejlepší Resin 3D tiskárny
• 3D skener
• Náhradní díly pro 3D tiskárny
• Vlákna a pryskyřice pro 3D tiskárny
• Nejlepší průmyslové 3D tiskárny
• Nejlepší 3D tiskárny pro domácnost
• Nejlepší levné 3D tiskárny
• Jak vybrat nejlepší 3D tiskárnu
• Typy 3D tiskáren
• Příručka Začínáme s 3D tiskem