Ficheiros STL: todo o que necesitas saber sobre este formato e as súas alternativas

Se entraches no mundo da impresión 3D, seguro que xa viu as siglas STL en máis dun sitio. Estas siglas fan referencia a un tipo de formato de ficheiro (con extensión .stl) que foi moi importante, aínda que agora hai algunhas alternativas. E é que, como ben sabes, os deseños 3D non se poden imprimir tal e como están, e precisan uns pasos intermedios.

Cando tes o concepto dun modelo 3D, debes usar un software de deseño CAD e xerar o render. Despois pódese exportar a un formato STL e despois pasar a través dun slicer que o "slice" para crear, por exemplo, un GCode que sexa comprensible pola impresora 3D e para que se poidan crear as capas ata completar a peza. Pero non te preocupes se non o entendes completamente, aquí explicámosche todo o que necesitas saber.

Procesamento de modelos 3D

Nas impresoras convencionais dispón dun programa, como un lector de PDF, ou un editor de textos, un procesador de textos, etc., no que existe unha función de impresión que, ao premer, o documento pasará á cola de impresión para que poida imprimir. ser impreso. Non obstante, nas impresoras 3D é un pouco máis complexo, xa que Necesítanse 3 categorías de software Para que funcione:

• Software de modelado 3D: Poden ser ferramentas de modelado ou CAD nas que crear o modelo que quere imprimir. Algúns exemplos son:
  • TinkerCAD
  • Blender
  • BRL-CAD
  • Deseño Spark Mechanical
  • FreeCAD
  • OpenSCAD
  • Ás3D
  • Autodesk AutoCAD
  • Autodesk Fusion 360
  • Autodesk Inventor
  • Slash 3D
  • SketchUp
  • MoI 3D
  • Rinoceronte 3D
  • Cine 4D
  • SolidWorks
  • Maia
  • 3DS máx
• Cortadoras: é un tipo de software que colle o ficheiro deseñado por algún dos programas anteriores e o corta, é dicir, o corta en capas. Deste xeito, pódese entender pola impresora 3D, que, como sabes, a constrúe capa a capa, e a converte en G-Code (unha linguaxe predominante entre a maioría dos fabricantes de impresoras 3D). Estes ficheiros tamén inclúen datos adicionais como velocidade de impresión, temperatura, altura da capa, se hai multiextrusión, etc. Basicamente unha ferramenta CAM que xera todas as instrucións para que a impresora poida facer o modelo. Algúns exemplos son:
  • Ultimaker Cure
  • Repetidor
  • Simplifica 3D
  • corte 3r
  • KISSlicer
  • creador de ideas
  • Octu Print
  • 3DPrinterOS
• Host de impresora ou software host: na impresión 3D refírese a un programa cuxa utilidade é recibir o ficheiro GCode do slicer e entregar o código á propia impresora, normalmente a través dun porto USB, ou por rede. Deste xeito, a impresora pode interpretar esta «receita» de comandos GCode coas coordenadas X (0.00), Y (0.00) e Z (0.00) ás que se debe mover a cabeza para crear o obxecto e os parámetros necesarios. En moitos casos, o software host está integrado no propio slicer, polo que adoitan ser un único programa (ver exemplos de slicer).

Estes dous últimos puntos normalmente veñen coa propia impresora 3D, como os controladores de impresora convencionais. Non obstante, software de deseño Terás que elixilo por separado.

Slicing: que é un control deslizante 3D

No apartado anterior coñecestes máis sobre un slider, é dicir, o software que corta o modelo 3D deseñado para obter as capas necesarias, as súas formas e dimensións para que a impresora 3D saiba crealo. Non obstante, o proceso de corte na impresión 3D é bastante interesante e unha fase fundamental no proceso. Polo tanto, aquí podes obter máis información ao respecto.

El proceso de corte paso a paso varía lixeiramente dependendo da tecnoloxía de impresión 3D utilizada. E basicamente podes distinguir entre:

• Corte FDM: Neste caso, é necesario un control preciso de varios eixes (X/Y), xa que están movendo a cabeza en dous eixes e requiren moito o movemento da cabeza de impresión para construír o obxecto tridimensional. Tamén incluirá parámetros como a temperatura da boquilla e o arrefriamento. Unha vez que o slicer xerou o GCode, os algoritmos do controlador interno da impresora serán os encargados de executar os comandos necesarios.
• Corte de SLA: Neste caso, os comandos deben incluír tamén os tempos de exposición e as velocidades de elevación. E isto débese a que, en lugar de depositar capas por extrusión, hai que dirixir o feixe de luz a distintas partes da resina para solidificala e crear capas, mentres se eleva o obxecto para permitir a creación dunha nova capa. . Esta técnica require menos movementos que a FDM, xa que só se controla un espello reflector para dirixir o láser. Ademais, hai que destacar algo importante, e é que este tipo de impresoras non adoitan utilizar GCode, senón que adoitan ter os seus propios códigos propietarios (polo tanto, precisan dun software propio de corte ou slicer). Non obstante, hai algúns xenéricos para SLA como ChiTuBox e FormWare, que son compatibles con moitas impresoras 3D deste tipo.
• Corte DLP e MSLA: Neste outro caso, será semellante ao SLA, pero coa diferenza de que o único movemento necesario nestes será o da placa de construción, que viaxará ao longo do eixe Z durante o proceso. O resto da información estará orientada ao panel ou pantalla da exposición.
• Outro: Para o resto, como SLS, SLM, EBM, etc., pode haber diferenzas notables nos procesos de impresión. Teña en conta que, nestes tres casos citados, tamén se engade outra variable, como é a inxección do aglutinante e que require un proceso de corte máis complexo. E a iso hai que engadir que o modelo de impresora SLS dunha marca non funcionará igual que a impresora SLS da competencia, polo que é necesario un software de corte específico (normalmente son programas propietarios que proporciona o propio fabricante).

Por último, gustaríame engadir que hai unha empresa belga chamada Materializar quen creou un software complexo que serve en todas as tecnoloxías de impresión 3D e un potente controlador para impresoras 3D chamado Máxicas. Ademais, este software pódese mellorar con módulos para xerar o ficheiro de corte axeitado para máquinas específicas.

ficheiros STL

Ata agora facíanse referencias ao ficheiros STL, que son o núcleo deste artigo. Non obstante, este formato popular aínda non foi estudado en profundidade. Neste apartado poderás coñecelo en profundidade:

Que é un ficheiro STL?

O formato de Ficheiro STL é un ficheiro co que precisa o controlador da impresora 3D, é dicir, para que o hardware da impresora poida imprimir a forma desexada, é dicir, permite codificar a xeometría da superficie dun obxecto tridimensional. Foi creado por Chuck Hull de 3D Systems na década de 80, e o acrónimo non está do todo claro.

A codificación xeométrica pódese codificar mediante Teselación, interpoñendo as formas xeométricas de forma que non haxa solapamentos nin espazos, é dicir, como un mosaico. Por exemplo, as formas pódense compoñer mediante triángulos, como é o caso da representación GPU. Unha malla fina composta de triángulos formará toda a superficie do modelo 3D, co número de triángulos e as coordenadas dos seus 3 puntos.

STL binario vs ASCII STL

Diferencia entre STL en formato binario e STL en formato ASCII. Dúas formas de almacenar e representar a información destes mosaicos e outros parámetros. A Exemplo de formato ASCII faría:

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>

Onde «vértice» serán os puntos necesarios coas súas respectivas coordenadas XYZ. Por exemplo, para crear unha forma esférica, podes usar isto Exemplo de código ASCII.

Cando unha forma 3D é moi complexa ou grande, significará ter moitos triángulos pequenos, aínda máis se a resolución é maior, o que fará que os triángulos sexan máis pequenos para suavizar as formas. Isto xera enormes ficheiros ASCII STL. Para compactar iso, usamos Formatos STL binarios, como:

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

Se o desexas, aquí tes un ficheiro STLB ou exemplo STL binario para formar un simple cubo.

Finalmente, se estás a preguntar se é mellor un ASCII ou un binario, o certo é que os binarios sempre son recomendables para a impresión 3D debido ao seu menor tamaño. Non obstante, se queres inspeccionar o código e depuralo manualmente, non tes outra forma de facelo que usar ASCII e unha edición, xa que é máis intuitivo de interpretar.

Vantaxes e inconvenientes do STL

Os ficheiros STL teñen as súas vantaxes e desvantaxes, como é habitual. É importante que os coñezas para determinar se é o formato adecuado para o teu proxecto ou cando non debes usalo:

• Vantaxe:
  • É a formato universal e compatible con case todas as impresoras 3D, é por iso que é tan popular contra outras como VRML, AMF, 3MF, OBJ, etc.
  • Posúe un ecosistema maduro, e é fácil atopar todo o que necesitas en Internet.
• Desvantaxes:
  • Limitacións na cantidade de información que pode incluír, xa que non se pode usar para cores, facetas ou outros metadatos adicionais para incluír dereitos de autor ou autoría.
  • La a fidelidade é outro dos seus puntos débiles. A resolución non é moi boa cando se traballa con impresoras de alta resolución (micrómetro), xa que o número de triángulos necesarios para describir as curvas sen problemas sería inmenso.

Non todos os STL son axeitados para a impresión 3D

Parece que calquera ficheiro STL pode usarse para imprimir en 3D, pero a verdade é que non todos os .stl son imprimibles. É simplemente un ficheiro formateado para conter datos xeométricos. Para que se impriman deberían ter detalles dos grosores e outros detalles necesarios. En resumo, o STL garante que o modelo se pode ver ben na pantalla do PC, pero a figura xeométrica pode non ser sólida se se imprime como está.

Entón proba verificar que o STL (se non o creaches ti mesmo) é válido para impresión 3D. Iso aforrarache moito tempo perdido e tamén perderás filamentos ou resinas no modelo incorrecto.

Polémica

Para rematar este punto, debes saber que hai algúns controversia sobre se usar este tipo de ficheiro ou non. Aínda que aínda hai moitos pululando por aí, algúns xa consideran o STL morto en comparación coas alternativas. E algunhas das razóns que dan para evitar o STL para deseños 3D son:

• mala resolución xa que, ao triangular, perderase certa calidade en comparación co modelo CAD.
• Pérdense cor e texturas, algo que xa permiten outros formatos máis actuais.
• Sen control de recheo avanzado
• Outros ficheiros son máis produtivos ao editalos ou revisalos que un STL por se fose necesaria algunha rectificación.

Software para .stl

Algunhas das Preguntas frecuentes sobre o formato de ficheiro STL adoitan referirse a como se pode crear este formato, ou como se pode abrir, e mesmo como se pode modificar. Velaquí estas aclaracións:

Como abrir un ficheiro STL

Se te preguntas como abra un ficheiro STL, podes facelo de varias maneiras. Un deles é a través duns visores en liña, ou tamén con software instalado no teu ordenador. Aquí tes algunhas das mellores opcións:

• En liña:
  • Vista STL STL
  • Visor de Autodesk
• Windows: Microsoft 3D Viewer
• GNU/Linux: gmsh
• MacOS: Vista previa ou 3D agradable
• iOS / iPadOS: STL SimpleViewer
• Android: Visor STL rápido

Como crear un ficheiro STL

para crear ficheiros STL, tamén tes un bo repertorio de software para todas as plataformas, e mesmo opcións en liña como:

• En liña: TinkerCAD, SketchUp, OnShape
• Windows: FreeCAD, Licuadora, laboratorio de malla
• GNU/Linux: FreeCAD, Licuadora, laboratorio de malla
• MacOS: FreeCAD, Licuadora, laboratorio de malla
• iOS / iPadOS:*
• Androides: *

Como editar un ficheiro STL

Neste caso, o software que é capaz de crear tamén o permite editar un ficheiro STL, polo tanto, para ver programas, podes ver o punto anterior.

Alternativas

Pouco a pouco foron xurdindo algúns formatos alternativos para deseños para impresión 3D. Estes outros formatos tamén son moi importantes e inclúen:

• PLY (Formato de ficheiro de polígono): Estes ficheiros teñen unha extensión .ply e é un formato para polígonos ou triángulos. Foi deseñado para almacenar datos tridimensionais de escáneres 3D. Esta é unha descrición xeométrica sinxela dun obxecto, así como outras propiedades como a cor, a transparencia, as normais de superficie, as coordenadas de textura, etc. E, do mesmo xeito que o STL, hai unha versión ASCII e unha versión binaria.
• OBXECTO: Os ficheiros cunha extensión .obj tamén son ficheiros de definición de xeometría. Foron desenvolvidos por Wavefront Technologies para un software chamado Advanced Visualizer. Actualmente é de código aberto e foi adoptado por moitos programas de gráficos 3D. Tamén almacena información xeométrica sinxela sobre un obxecto, como a posición de cada vértice, textura, normal, etc. Ao declarar os vértices no sentido contrario ás agullas do reloxo, non é necesario declarar explícitamente as caras normais. Ademais, as coordenadas neste formato non teñen unidades, pero poden conter información de escala.
• 3MF (Formato de fabricación 3D): Este formato gárdase en ficheiros .3mf, un estándar de código aberto desenvolvido polo 3MF Consortium. O formato de datos xeométricos para a fabricación aditiva baséase en XML. Pode incluír información sobre os materiais, sobre a cor, etc.
• VRML (Linguaxe de Modelado de Realidade Virtual): foi creado polo Web3D Consortium. Estes ficheiros teñen un formato cuxo obxectivo é representar escenas ou obxectos tridimensionais interactivos, así como a cor da superficie, etc. E son a base de X3D (eXtensible 3D Graphics).
• AMF (Formato de fabricación aditiva): un formato de ficheiro (.amf) que tamén é un estándar de código aberto para a descrición de obxectos para procesos de fabricación aditiva para a impresión 3D. Tamén está baseado en XML, e é compatible con calquera software de deseño CAD. E chegou como sucesor de STL, pero con melloras como incluír soporte nativo para cores, materiais, patróns e constelacións.
• WRL: extensión VRML.

Que é GCode?

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

Falamos moito sobre a linguaxe de programación GCode, xa que hoxe é unha parte fundamental do proceso de impresión 3D, pasando do deseño STL ao deseño STL. un G-Code que é un ficheiro con instrucións e parámetros de control da impresora 3D. Unha conversión que será realizada automaticamente polo software slicer.

Este código ten ordes, que indican á impresora como e onde extruir o material para conseguir a peza, do tipo:

• G: Estes códigos son entendidos universalmente por todas as impresoras que usan códigos G.
• M: son códigos específicos para determinadas series de impresoras 3D.
• Outros: tamén hai outros códigos nativos doutras máquinas, como as funcións F, T, H, etc.

Como podes ver na imaxe anterior do exemplo, unha serie de liñas de código que non son máis que coordenadas e outros parámetros para dicirlle á impresora 3D que facer, coma se dunha receita se tratase:

• X E Z: son as coordenadas dos tres eixes de impresión, é dicir, o que debe moverse a extrusora nunha ou outra dirección, sendo as coordenadas de orixe 0,0,0. Por exemplo, se hai un número maior que 0 na X, moverase a esa coordenada na dirección do ancho da impresora 3D. Mentres que se hai un número superior a 0 no Y, a cabeza moverase cara a fóra e na dirección da zona de impresión. Por último, calquera valor superior a 0 en Z fará que se desprace ata esa coordenada especificada de abaixo cara arriba. É dicir, con respecto á peza, pódese dicir que X sería o ancho, Y a profundidade ou lonxitude, e Z a altura.
• F: indicará a velocidade á que se move o cabezal de impresión indicada en mm/min.
• E: refírese á lonxitude da extrusión en milímetros.
• ;: todo o texto que vai precedido de ; é un comentario e a impresora non o fai caso.
• G28: Adóitase executar ao principio para que a cabeza se mova ata as paradas. Se non se especifican eixes, a impresora moverá os 3, pero se se especifica un específico, só o aplicará a ese.
• G1: É un dos comandos G máis populares, xa que é o que ordena á impresora 3D depositar material mentres se despraza linealmente ata a coordenada marcada (X,Y). Por exemplo, o G1 X1.0 Y3.5 F7200 indica depositar material ao longo da zona marcada polas coordenadas 1.0 e 3.5, e a unha velocidade de 7200 mm/min, é dicir, a 120 mm/s.
• G0: fai o mesmo que G1, pero sen extruir material, é dicir, move a cabeza sen depositar material, para aqueles movementos ou zonas onde non se debe depositar nada.
• G92: dille á impresora que axuste a posición actual dos seus eixes, o que é útil cando quere cambiar a localización dos eixes. Moi usada xusto ao comezo de cada capa ou na retracción.
• M104: comando para quentar a extrusora. Úsase ao principio. Por exemplo, M104 S180 T0 indicaría que a extrusora T0 está quentada (se hai boquilla dobre serían T0 e T1), mentres que S determina a temperatura, neste caso 180ºC.
• M109: similar ao anterior, pero indica que a impresión debe esperar ata que a extrusora estea á temperatura antes de continuar con calquera outro comando.
• M140 e M190: semellantes aos dous anteriores, pero non teñen un parámetro T, xa que neste caso refírese á temperatura da cama.

Por suposto, este código G funciona para impresoras tipo FDM, xa que os de resina necesitarán outros parámetros, pero con este exemplo abonda para que entendas como funciona.

Conversións: STL para...

Por último, outra das cousas que xera máis dúbidas entre os usuarios, dada a cantidade de formatos diferentes que existen, engadindo os dos deseños CAD 3D, e os códigos que xeran os distintos slicers, é como converterse dun a outro. Aquí tes algunhas das conversións máis buscadas:

• Converter de STL a GCode: Pódese converter con software slicing, xa que é un dos seus obxectivos.
• Pasa de STL a Solidworks: pódese facer co propio Solidworks. Aberto > no explorador de ficheiros cambia a formato STL (*.stl) > opcións > cambiar importar como a corpo sólido o superficie sólida > aceptar > explora e fai clic no STL que queres importar > Aberto > agora podes ver o modelo aberto e a árbore de características á esquerda > Importado > FeatureWorks > Recoñecer as características > e estaría listo.
• Converte unha imaxe a STL ou JPG/PNG/SVG a STL: Podes usar servizos en liña como Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D, etc., ou usar algunhas ferramentas de intelixencia artificial, e mesmo software como Blender, etc., para xerar un modelo 3D a partir da imaxe e despois exportar a STL.
• Converter de DWG a STL: É un ficheiro CAD e pódense usar moitos programas de deseño CAD para facer a conversión. Por exemplo:
  • AutoCAD: Saída > Enviar > Exportar > introduza o nome do ficheiro > seleccione o tipo Litografía (*.stl) > Gardar.
  • SolidWorks: Ficheiro > Gardar como > Gardar como STL > Opcións > Resolución > Aceptar > Gardar.
• OBJ para STL: Pódense utilizar ambos os servizos de conversión en liña, así como algunhas ferramentas de software locais. Por exemplo, con Spin3D podes facer o seguinte: Engadir ficheiros > Abrir > escoller un cartafol de destino en Gardar no cartafol > Seleccionar Formato de saída > stl > premer o botón Converter e agardar a que remate o proceso.
• Pasa de Sketchup a STL: Podes facelo co propio Sketchup dun xeito sinxelo, xa que ten funcións de importación e exportación. Neste caso, cómpre exportar seguindo os pasos cando teña aberto o ficheiro de Sketchup: Ficheiro > Exportar > Modelo 3D > escoller onde gardar o STL > Gardar como ficheiro de estereolithography (.stl) > Exportar.

Máis información

• Mellores impresoras 3D de resina
• Escáner 3D
• Recambios para impresoras 3D
• Filamentos e resinas para impresoras 3D
• Mellores impresoras 3D industriais
• As mellores impresoras 3D para o fogar
• As mellores impresoras 3D baratas
• Como elixir a mellor impresora 3D
• Tipos de impresoras 3D
• Guía de inicio da impresión 3D