Fichiers STL : Tout savoir sur ce format et ses alternatives

Si vous êtes entré dans le monde de l'impression 3D, vous avez sûrement vu l'acronyme STL à plus d'un endroit. Ces acronymes désignent un type de format de fichier (avec extension .stl) qui a été très important, même s'il existe maintenant des alternatives. Et c'est que, les conceptions 3D ne peuvent pas être imprimées telles quelles, comme vous le savez bien, et elles nécessitent des étapes intermédiaires.

Lorsque vous avez le concept d'un modèle 3D, vous devez utiliser un logiciel de conception CAO et générer le rendu. Ensuite, il peut être exporté au format STL, puis passé à travers un slicer qui le "tranche" pour créer, par exemple, un GCode qui est compréhensible par une imprimante 3D et pour que les couches puissent être créées jusqu'à ce que la pièce soit terminée. Mais ne vous inquiétez pas si vous ne le comprenez pas parfaitement, nous vous expliquerons ici tout ce que vous devez savoir.

Traitement du modèle 3D

Avec les imprimantes conventionnelles, vous disposez d'un programme, tel qu'un lecteur PDF, ou un éditeur de texte, un traitement de texte, etc., dans lequel il existe une fonction d'impression qui, lorsqu'elle est enfoncée, le document ira dans la file d'attente d'impression pour qu'il être imprimé. Cependant, dans les imprimantes 3D, c'est un peu plus complexe, car 3 catégories de logiciels sont nécessaires Pour le faire fonctionner :

• Logiciel de modélisation 3D: Il peut s'agir d'outils de modélisation ou de CAO dans lesquels créer le modèle que vous souhaitez imprimer. Quelques exemples sont:
  • TinkerCAD
  • Mixeur
  • BRL-CAD
  • DesignSpark Mechanical
  • FreeCAD
  • OpenSCAD
  • Ailes3D
  • Autodesk AutoCAD
  • Autodesk Fusion 360
  • Autodesk Inventor
  • Barre oblique 3D
  • Sketchup
  • MOI 3D
  • Rhino3D
  • Cinéma 4D
  • SolidWorks
  • Maya
  • 3DS Max
• Trancheuses: c'est un type de logiciel qui prend le fichier conçu par l'un des programmes précédents et le découpe en tranches, c'est-à-dire qu'il le découpe en couches. De cette façon, il peut être compris par l'imprimante 3D, qui, comme vous le savez, le construit couche par couche, et le convertit en G-Code (un langage prédominant chez la plupart des fabricants d'imprimantes 3D). Ces fichiers incluent également des données supplémentaires telles que la vitesse d'impression, la température, la hauteur de couche, s'il y a une multi-extrusion, etc. Fondamentalement, un outil de FAO qui génère toutes les instructions pour que l'imprimante puisse réaliser le modèle. Quelques exemples sont:
  • Ultimaker Cura
  • Répétiteur
  • Simplifier3D
  • slic3r
  • KISSlicer
  • créateur d'idées
  • Impression Octo
  • Imprimante 3DOS
• Hôte d'imprimante ou logiciel hôte: en impression 3D il fait référence à un programme dont l'utilité est de recevoir le fichier GCode du slicer et de délivrer le code à l'imprimante elle-même, généralement via un port USB, ou par réseau. De cette façon, l'imprimante peut interpréter cette "recette" de commandes GCode avec les coordonnées X (0.00), Y (0.00) et Z (0.00) auxquelles la tête doit être déplacée pour créer l'objet et les paramètres nécessaires. Dans de nombreux cas, le logiciel hôte est intégré au slicer lui-même, il s'agit donc généralement d'un seul programme (voir exemples de slicers).

Ces deux derniers points ils sont généralement livrés avec l'imprimante 3D elle-même, comme les pilotes d'imprimante conventionnels. Cependant, logiciel de conception Vous devrez le choisir séparément.

Slicing : qu'est-ce qu'un curseur 3D ?

Dans la section précédente, vous en avez appris plus sur un curseur, c'est-à-dire le logiciel qui découpe le modèle 3D conçu pour obtenir les couches nécessaires, ses formes et ses dimensions afin que l'imprimante 3D sache comment le créer. Cependant, le processus de découpage en impression 3D c'est assez intéressant et c'est une phase fondamentale du processus. Par conséquent, ici vous pouvez obtenir plus d'informations à ce sujet.

El processus de découpage étape par étape diffère légèrement selon la technologie d'impression 3D utilisée. Et fondamentalement, vous pouvez faire la distinction entre:

• Tranchage FDM: Dans ce cas, un contrôle précis de plusieurs axes (X/Y) est nécessaire, car ils déplacent la tête sur deux axes et nécessitent fortement le mouvement de la tête d'impression pour construire l'objet tridimensionnel. Il inclura également des paramètres tels que la température et le refroidissement de la buse. Une fois que le slicer a généré le GCode, les algorithmes du pilote d'imprimante interne se chargeront d'exécuter les commandes nécessaires.
• Découpage SLA: Dans ce cas, les commandes doivent également inclure les temps de pose et les vitesses d'élévation. Et c'est parce qu'au lieu de déposer des couches par extrusion, il faut diriger le faisceau lumineux vers différentes parties de la résine pour la solidifier et créer des couches, tout en surélevant l'objet pour permettre la création d'une autre nouvelle couche. . Cette technique nécessite moins de mouvements que le FDM, puisque seul un miroir réfléchissant est commandé pour diriger le laser. De plus, quelque chose d'important doit être souligné, c'est que ces types d'imprimantes n'utilisent généralement pas GCode, mais ont plutôt leurs propres codes propriétaires (elles ont donc besoin de leur propre logiciel de découpe ou de trancheuse). Cependant, il existe certains génériques pour SLA tels que ChiTuBox et FormWare, qui sont compatibles avec de nombreuses imprimantes 3D de ce type.
• Tranchage DLP et MSLA: Dans cet autre cas, il sera similaire à SLA, mais à la différence que le seul mouvement requis dans ceux-ci sera celui de la plaque de construction, qui se déplacera le long de l'axe Z pendant le processus. Les autres informations seront orientées vers le panneau ou l'écran de l'exposition.
• Autre: Pour le reste, comme SLS, SLM, EBM, etc., il peut y avoir des différences notables dans les processus d'impression. Gardez à l'esprit que, dans ces trois cas mentionnés, une autre variable est également ajoutée, telle que l'injection du liant et nécessite un processus de tranchage plus complexe. Et à cela, il faut ajouter que le modèle d'imprimante SLS d'une marque ne fonctionnera pas de la même manière que l'imprimante SLS de la concurrence, donc un logiciel de découpe spécifique est nécessaire (il s'agit généralement de programmes propriétaires fournis par le fabricant lui-même).

Enfin, je voudrais ajouter qu'il existe une société belge qui s'appelle Se concrétiser qui a créé un logiciel complexe qui sert dans toutes les technologies d'impression 3D et un pilote puissant pour les imprimantes 3D appelé Magie. De plus, ce logiciel peut être amélioré avec des modules pour générer le fichier de coupe approprié pour des machines spécifiques.

Fichiers STL

Jusqu'à présent, des références ont été faites à la Fichiers STL, qui sont au cœur de cet article. Cependant, ce format populaire n'a pas encore été étudié en profondeur. Dans cette section, vous pourrez le connaître en profondeur:

Qu'est-ce qu'un fichier STL?

Format Fichier STL c'est un fichier avec ce dont le pilote d'imprimante 3D a besoin, c'est-à-dire pour que le matériel de l'imprimante puisse imprimer la forme souhaitée, en d'autres termes, il permet d'encoder la géométrie de la surface d'un objet en trois dimensions. Il a été créé par Chuck Hull de 3D Systems dans les années 80, et l'acronyme n'est pas tout à fait clair.

Le codage géométrique peut être codé par Tessellation, en interposant les formes géométriques de manière à ce qu'il n'y ait ni chevauchements ni espaces, c'est-à-dire comme une mosaïque. Par exemple, les formes peuvent être composées à l'aide de triangles, comme c'est le cas avec le rendu GPU. Un maillage fin composé de triangles formera toute la surface du modèle 3D, avec le nombre de triangles et les coordonnées de leurs 3 points.

STL binaire vs ASCII STL

Il différencie STL au format binaire et STL au format ASCII. Deux façons de stocker et de représenter les informations de ces tuiles et d'autres paramètres. UNE Exemple de format ASCII serieuse:

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>

Où « vertex » seront les points nécessaires avec leurs coordonnées XYZ respectives. Par exemple, pour créer une forme sphérique, vous pouvez utiliser ceci exemple de code ASCII.

Lorsqu'une forme 3D est très complexe ou grande, cela impliquera d'avoir beaucoup de petits triangles, encore plus si la résolution est plus élevée, ce qui rendra les triangles plus petits pour lisser les formes. Cela génère d'énormes fichiers ASCII STL. Pour compacter cela, nous utilisons Formats STL binaires, tels que :

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

Si tu le souhaites, ici vous avez un fichier STLB ou exemple STL binaire pour former un cube simple.

Enfin, si vous vous demandez si vaut mieux un ASCII ou un binaire, la vérité est que les binaires sont toujours recommandés pour l'impression 3D en raison de leur petite taille. Cependant, si vous souhaitez inspecter le code et le déboguer manuellement, il n'y a pas d'autre moyen de le faire que d'utiliser ASCII et une modification, car il est plus intuitif à interpréter.

Avantages et inconvénients de la STL

Les fichiers STL ont leurs avantages et leurs inconvénients, comme d'habitude. Il est important que vous les connaissiez pour déterminer si c'est le bon format pour votre projet ou quand vous ne devriez pas l'utiliser :

• Avantages:
  • C'est un format universel et compatible avec presque toutes les imprimantes 3D, c'est pourquoi il est si populaire contre d'autres comme VRML, AMF, 3MF, OBJ, etc.
  • Il a un écosystème mature, et il est facile de trouver tout ce dont vous avez besoin sur Internet.
• Inconvénients:
  • Limitations de la quantité d'informations que vous pouvez inclure, car il ne peut pas être utilisé pour les couleurs, les facettes ou d'autres métadonnées supplémentaires pour inclure le droit d'auteur ou la paternité.
  • La la fidélité est un autre de ses points faibles. La résolution n'est pas très bonne lorsque vous travaillez avec des imprimantes haute résolution (micromètre), car le nombre de triangles nécessaires pour décrire les courbes en douceur serait immense.

Tous les STL ne conviennent pas à l'impression 3D

Il semble que n'importe quel fichier STL puisse être utilisé pour imprimer en 3D, mais la vérité est que tous les .stl ne sont pas imprimables. Il s'agit simplement d'un fichier formaté pour contenir des données géométriques. Pour qu'ils soient imprimés, ils auraient besoin d'avoir des détails sur les épaisseurs et d'autres détails nécessaires. Bref, la STL garantit que le modèle est bien visible sur l'écran du PC, mais la figure géométrique risque de ne pas être solide si elle était imprimée telle quelle.

Alors essayez vérifier que la STL (si vous ne l'avez pas créé vous-même) est valable pour l'impression 3D. Cela vous fera économiser beaucoup de temps perdu et également de gaspiller du filament ou de la résine sur le mauvais modèle.

Controverse

Pour finir ce point, il faut savoir qu'il y a quelques controverse sur l'utilisation ou non de ce type de fichier. Bien qu'il y ait encore beaucoup d'essaimage, certains considèrent déjà le STL comme mort par rapport aux alternatives. Et certaines des raisons qu'ils donnent pour éviter la STL pour les conceptions 3D sont :

• mauvaise résolution car, lors de la triangulation, une certaine qualité sera perdue par rapport au modèle CAO.
• La couleur et les textures sont perdues, ce que d'autres formats plus actuels permettent déjà.
• Pas de contrôle de rembourrage avancé.
• D'autres fichiers sont plus productifs lors de leur modification ou de leur révision qu'une STL au cas où une rectification serait nécessaire.

Logiciel pour .stl

Une partie de la Foire aux questions sur le format de fichier STL ils font généralement référence à la façon dont ce format peut être créé, ou comment il peut être ouvert, et même comment il peut être modifié. Voici ces précisions :

Comment ouvrir un fichier STL

Si vous vous demandez comment ouvrir un fichier STL, vous pouvez le faire de plusieurs manières. L'un d'eux se fait par le biais de certains visualiseurs en ligne, ou également avec des logiciels installés sur votre ordinateur. Voici quelques-unes des meilleures options :

• En ligne:
  • Vue STLSTL
  • Visionneuse Autodesk
• Windows: Visionneuse Microsoft 3D
• GNU / Linux: gmsh
• macOS: Aperçu ou Agréable3D
• iOS / iPadOS: STL SimpleViewer
• Android: Visionneuse STL rapide

Comment créer un fichier STL

Pour créer des fichiers STL, vous disposez également d'un bon répertoire de logiciels pour toutes les plateformes, et même d'options en ligne telles que :

• En ligne: TinkerCAD, Sketchup, OnShape
• Windows: FreeCAD, Mixeur, laboratoire de maille
• GNU / Linux: FreeCAD, Mixeur, laboratoire de maille
• macOS: FreeCAD, Mixeur, laboratoire de maille
• iOS / iPadOS: *
• Androïdes : *

Comment éditer un fichier STL

Dans ce cas, le logiciel qu'il est capable de créer permet également modifier un fichier STL, par conséquent, pour voir les programmes, vous pouvez voir le point précédent.

Alternatives

Petit à petit, ils sont apparus quelques formats alternatifs pour les conceptions destinées à l'impression 3D. Ces autres formats sont également très importants et comprennent :

• PLY (format de fichier polygone): Ces fichiers ont une extension .ply et c'est un format pour les polygones ou les triangles. Il a été conçu pour stocker les données tridimensionnelles des scanners 3D. Il s'agit d'une description géométrique simple d'un objet, ainsi que d'autres propriétés telles que la couleur, la transparence, les normales de surface, les coordonnées de texture, etc. Et, tout comme la STL, il existe une version ASCII et une version binaire.
• OBJ: Les fichiers avec une extension .obj sont également des fichiers de définition de géométrie. Ils ont été développés par Wavefront Technologies pour un logiciel appelé Advanced Visualizer. Il est actuellement open source et a été adopté par de nombreux programmes graphiques 3D. Il stocke également des informations géométriques simples sur un objet, telles que la position de chaque sommet, la texture, la normale, etc. En déclarant les sommets dans le sens antihoraire, vous n'avez pas besoin de déclarer explicitement les faces normales. De plus, les coordonnées dans ce format n'ont pas d'unités, mais elles peuvent contenir des informations d'échelle.
• 3MF (format de fabrication 3D): Ce format est stocké dans des fichiers .3mf, une norme open source développée par le Consortium 3MF. Le format de données géométriques pour la fabrication additive est basé sur XML. Il peut inclure des informations sur les matériaux, sur la couleur, etc.
• VRML (langage de modélisation de réalité virtuelle): a été créé par le Consortium Web3D. Ces fichiers ont un format dont l'objectif est de représenter des scènes ou des objets tridimensionnels interactifs, ainsi que la couleur de surface, etc. Et ils sont à la base de X3D (eXtensible 3D Graphics).
• AMF (Format de Fabrication Additive): Un format de fichier (.amf) qui est également une norme open source pour la description d'objets pour les processus de fabrication additive pour l'impression 3D. Il est également basé sur XML et est compatible avec n'importe quel logiciel de conception CAO. Et il est arrivé en tant que successeur de STL, mais avec des améliorations telles que la prise en charge native des couleurs, des matériaux, des motifs et des constellations.
• WRL: Extension VRML.

Qu'est-ce que GCode ?

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

Nous avons beaucoup parlé du langage de programmation GCode, car c'est un élément clé du processus d'impression 3D aujourd'hui, passant de la conception STL à un G-Code qui est un fichier avec les instructions et les paramètres de contrôle de l'imprimante 3D. Une conversion qui sera effectuée automatiquement par le logiciel slicer.

Ce code a le commandant, qui indiquent à l'imprimeur comment et où extruder la matière pour obtenir la pièce, du type :

• G: Ces codes sont universellement compris par toutes les imprimantes qui utilisent des codes G.
• M: Ce sont des codes spécifiques pour certaines séries d'imprimantes 3D.
• D'autres: il existe aussi d'autres codes natifs d'autres machines, comme les fonctions F, T, H, etc.

Comme vous pouvez le voir dans l'image précédente de l'exemple, une série de lignes de code qui ne sont rien d'autre que des coordonnées et autres paramètres pour dire à l'imprimante 3D quoi faire, comme s'il s'agissait d'une recette :

• X, Y, Z : sont les coordonnées des trois axes d'impression, c'est-à-dire ce que l'extrudeuse doit déplacer dans un sens ou dans l'autre, les coordonnées d'origine étant 0,0,0. Par exemple, s'il y a un nombre supérieur à 0 dans le X, il se déplacera vers cette coordonnée dans le sens de la largeur de l'imprimante 3D. Alors que s'il y a un nombre supérieur à 0 dans le Y, la tête se déplacera vers l'extérieur et vers la zone d'impression. Enfin, toute valeur supérieure à 0 dans Z le fera défiler jusqu'à cette coordonnée spécifiée de bas en haut. Autrement dit, par rapport à la pièce, on peut dire que X serait la largeur, Y la profondeur ou la longueur et Z la hauteur.
• F: indiquera la vitesse à laquelle la tête d'impression se déplace indiquée en mm/min.
• E: fait référence à la longueur de l'extrusion en millimètres.
• ;: tout texte précédé de ; c'est un commentaire et l'imprimante l'ignore.
• G28: Il est généralement exécuté au début pour que la tête se déplace jusqu'aux butées. Si aucun axe n'est spécifié, l'imprimante déplacera les 3, mais si un axe spécifique est spécifié, elle ne l'appliquera qu'à celui-là.
• G1: C'est l'une des commandes G les plus populaires, puisque c'est celle qui ordonne à l'imprimante 3D de déposer de la matière en se déplaçant linéairement jusqu'à la coordonnée marquée (X,Y). Par exemple, le G1 X1.0 Y3.5 F7200 indique de déposer le matériau le long de la zone marquée par les coordonnées 1.0 et 3.5, et à une vitesse de 7200 mm/min, c'est-à-dire à 120 mm/s.
• G0: fait la même chose que G1, mais sans extruder de matière, c'est-à-dire qu'il déplace la tête sans déposer de matière, pour les mouvements ou les zones où rien ne doit être déposé.
• G92: indique à l'imprimante de définir la position actuelle de ses axes, ce qui est pratique lorsque vous souhaitez modifier l'emplacement des axes. Très utilisé juste au début de chaque couche ou dans la rétraction.
• M104: commande pour chauffer l'extrudeuse. Il est utilisé au début. Par exemple, M104 S180T0 indiquerait que l'extrudeuse T0 est chauffée (s'il y a une double buse, ce serait T0 et T1), tandis que S détermine la température, dans ce cas 180ºC.
• M109: similaire à ci-dessus, mais indique que l'impression doit attendre que l'extrudeuse soit à température avant de procéder à toute autre commande.
• M140 et M190 : similaires aux deux précédents, mais ils n'ont pas de paramètre T, puisque dans ce cas il se réfère à la température du lit.

Bien sûr, ce G-Code fonctionne pour les imprimantes de type FDM, car ceux en résine auront besoin d'autres paramètres, mais avec cet exemple, il vous suffit de comprendre comment cela fonctionne.

Conversions : STL en…

Enfin, une autre des choses qui génère le plus de doutes parmi les utilisateurs, compte tenu du nombre de formats différents qui existent, en ajoutant ceux des conceptions CAO 3D, et les codes générés par les différents trancheurs, est la façon de convertir de l'un à l'autre. Ici tu as certaines des conversions les plus recherchées:

• Convertir de STL en GCode: Il peut être converti avec un logiciel de découpage, puisque c'est l'un de ses objectifs.
• Passer de STL à Solidworks: peut être fait avec Solidworks lui-même. Ouvrir > dans l'explorateur de fichiers changer de format STL (*.stl) > Options > changer importer en tant que a corps solide o Surface solide > Accepter > parcourez et cliquez sur la STL que vous souhaitez importer > Ouvrir > vous pouvez maintenant voir le modèle ouvert et l'arborescence des fonctionnalités sur la gauche > Importé > Fonctionnalités > Reconnaître les fonctionnalités > et ce serait prêt.
• Convertir une image en STL ou JPG/PNG/SVG en STL: Vous pouvez utiliser des services en ligne comme Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D, etc., ou utiliser certains outils d'IA, et même des logiciels comme Blender, etc., pour générer un modèle 3D à partir de l'image, puis exporter vers STL.
• Convertir DWG en STL: Il s'agit d'un fichier CAO, et de nombreux logiciels de conception CAO peuvent être utilisés pour effectuer la conversion. Par exemple:
  • AutoCAD : Sortie > Envoyer > Exporter > entrez le nom du fichier > sélectionnez le type Lithographie (*.stl) > Enregistrer.
  • SolidWorks : Fichier > Enregistrer sous > Enregistrer sous STL > Options > Résolution > Fin > OK > Enregistrer.
• De OBJ à STL: Les deux services de conversion en ligne peuvent être utilisés, ainsi que certains outils logiciels locaux. Par exemple, avec Spin3D, vous pouvez effectuer les opérations suivantes : Ajouter des fichiers > Ouvrir > choisir un dossier de destination dans Enregistrer dans le dossier > Sélectionner le format de sortie > stl > appuyer sur le bouton Convertir et attendre la fin du processus.
• Passer de Sketchup à STL: Vous pouvez le faire avec Sketchup lui-même de manière simple, car il dispose à la fois de fonctions d'importation et d'exportation. Dans ce cas, vous devez exporter en suivant les étapes lorsque le fichier Sketchup est ouvert : Fichier > Exporter > Modèle 3D > choisissez où enregistrer le STL > Enregistrer en tant que fichier STereolithography (.stl) > Exporter.

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