File STL: tutto ciò che devi sapere su questo formato e le sue alternative

Rendering STL

Se sei entrato nel mondo della stampa 3D, sicuramente hai visto l'acronimo STL in più di un luogo. Questi acronimi si riferiscono un tipo di formato file (con estensione .stl) che è stato molto importante, anche se ora ci sono alcune alternative. Ed è che i disegni 3D non possono essere stampati così com'è, come ben sai, e hanno bisogno di alcuni passaggi intermedi.

Quando hai il concetto di un modello 3D, devi utilizzare un software di progettazione CAD e generare il rendering. Quindi può essere esportato in un formato STL e quindi passato attraverso uno slicer che lo "taglia" per creare, ad esempio, un GCode che è comprensibile dalla stampante 3D e in modo che gli strati possano essere creati fino al completamento del pezzo. Ma non preoccuparti se non lo capisci a fondo, qui ti spieghiamo tutto quello che c'è da sapere.

Elaborazione di modelli 3D

Frullatore

Con le stampanti convenzionali si dispone di un programma, come un lettore PDF, o un editor di testo, un elaboratore di testi, ecc., in cui è presente una funzione per la stampa che, una volta premuta, il documento andrà in coda di stampa per essere stampato. Tuttavia, nelle stampanti 3D è un po' più complesso, poiché Sono necessarie 3 categorie di software Per farlo funzionare:

  • Software di modellazione 3D: possono essere strumenti di modellazione o CAD in cui creare il modello che si desidera stampare. Alcuni esempi sono:
    • TinkerCAD
    • Frullatore
    • BRL-CAD
    • DesignSpark Mechanical
    • FreeCAD
    • OpenSCAD
    • Ali3D
    • Autodesk AutoCAD
    • Autodesk Fusion 360
    • Autodesk Inventor
    • Taglio 3D
    • Sketchup
    • MOI 3D
    • Rhino3D
    • Cinema 4D
    • SolidWorks
    • Maya
    • 3DS max
  • Affettatrici: è un tipo di software che prende il file disegnato da uno dei programmi precedenti e lo affetta, cioè lo taglia a strati. In questo modo può essere compreso dalla stampante 3D, che, come sapete, lo costruisce strato per strato e lo converte in G-Code (un linguaggio predominante tra la maggior parte dei produttori di stampanti 3D). Questi file includono anche dati aggiuntivi come velocità di stampa, temperatura, altezza del livello, se è presente la multi-estrusione, ecc. Fondamentalmente uno strumento CAM che genera tutte le istruzioni affinché la stampante possa realizzare il modello. Alcuni esempi sono:
    • Cura Ultimaker
    • Ripetitore
    • Semplifica3D
    • slic3r
    • KISSlicer
    • ideatore
    • Stampa Octo
    • Sistema operativo stampante 3D
  • Host della stampante o software host: nella stampa 3D si riferisce ad un programma la cui utilità è quella di ricevere il file GCode dall'affettatrice e consegnare il codice alla stampante stessa, solitamente tramite una porta USB, o tramite rete. In questo modo la stampante può interpretare questa «ricetta» di comandi GCode con le coordinate X (0.00), Y (0.00) e Z (0.00) a cui spostare la testina per creare l'oggetto ei parametri necessari. In molti casi, il software host è integrato nello slicer stesso, quindi di solito sono un unico programma (vedi esempi di Slicer).
Mentre nel software di progettazione hai la libertà di scegliere quello che fa per te, nel caso degli altri due non è così. Le stampanti 3D di solito ne supportano solo una o più, ma non tutte.

Questi ultimi due punti di solito vengono forniti con la stampante 3D stessa, come i driver di stampa convenzionali. Tuttavia, software di progettazione Dovrai sceglierlo separatamente.

Affettare: cos'è uno slider 3D

Nella sezione precedente hai imparato di più su uno slider, ovvero il software che taglia il modello 3D progettato per ottenere gli strati necessari, le sue forme e dimensioni affinché la stampante 3D sappia come crearlo. Ma nonostante, il processo di affettatura nella stampa 3D è piuttosto interessante e una fase fondamentale del processo. Pertanto, qui puoi ottenere maggiori informazioni a riguardo.

affetta, affetta 3D

El processo di affettatura passo dopo passo differisce leggermente a seconda della tecnologia di stampa 3D utilizzata. E sostanzialmente puoi distinguere tra:

  • Affettatura FDM: In questo caso è necessario un controllo preciso di più assi (X/Y), poiché stanno spostando la testina su due assi e richiedono molto il movimento della testina di stampa per costruire l'oggetto tridimensionale. Includerà anche parametri come la temperatura dell'ugello e il raffreddamento. Una volta che lo slicer ha generato il GCode, gli algoritmi del controller interno della stampante si occuperanno di eseguire i comandi necessari.
  • Affettatura SLA: In questo caso i comandi devono comprendere anche i tempi di esposizione e le velocità di elevazione. E questo perché, invece di depositare strati per estrusione, devi dirigere il raggio di luce in diverse parti della resina per solidificarla e creare strati, mentre si solleva l'oggetto per consentire la creazione di un altro nuovo strato. . Questa tecnica richiede meno movimenti rispetto all'FDM, poiché solo uno specchio riflettente è controllato per dirigere il laser. Inoltre, è necessario sottolineare una cosa importante, ovvero che questi tipi di stampanti non utilizzano solitamente GCode, ma hanno solitamente i propri codici proprietari (quindi necessitano di un proprio software di taglio o affettatrice). Tuttavia, ci sono alcuni generici per SLA come ChiTuBox e FormWare, che sono compatibili con molte stampanti 3D di questo tipo.
  • Slicing DLP e MSLA: In quest'altro caso, sarà simile a SLA, ma con la differenza che l'unico movimento richiesto in questi sarà quello della piastra di costruzione, che viaggerà lungo l'asse Z durante il processo. Le altre informazioni saranno orientate al pannello o schermo della mostra.
  • Altro: Per il resto, come SLS, SLM, EBM, ecc., potrebbero esserci differenze evidenti nei processi di stampa. Tieni presente che, in questi tre casi citati, viene aggiunta anche un'altra variabile, come l'iniezione del legante e richiede un processo di affettatura più complesso. E a ciò dobbiamo aggiungere che il modello di stampante SLS di un marchio non funzionerà come la stampante SLS della concorrenza, quindi è necessario un software di taglio specifico (di solito sono programmi proprietari forniti dal produttore stesso).

Infine, vorrei aggiungere che esiste una società belga chiamata Materialise chi ha creato a software complesso che serve in tutte le tecnologie di stampa 3D e un potente driver per stampanti 3D chiamato Magics. Inoltre, questo software può essere potenziato con moduli per generare il file di taglio appropriato per macchine specifiche.

File STL

File STL

Finora si è fatto riferimento al File STL, che sono il fulcro di questo articolo. Tuttavia, questo formato popolare non è stato ancora studiato a fondo. In questa sezione potrai conoscerlo a fondo:

Cos'è un file STL?

Formato File STL è un file con ciò di cui ha bisogno il driver della stampante 3D, cioè in modo che l'hardware della stampante possa stampare la forma desiderata, in altre parole, permette di codificare la geometria della superficie di un oggetto tridimensionale. È stato creato da Chuck Hull di 3D Systems negli anni '80 e l'acronimo non è del tutto chiaro.

La codifica geometrica può essere codificata da Tassellazione, interponendo le forme geometriche in modo tale che non ci siano sovrapposizioni o spazi, cioè come un mosaico. Ad esempio, le forme possono essere composte utilizzando triangoli, come nel caso del rendering GPU. Una maglia fine composta da triangoli formerà l'intera superficie del modello 3D, con il numero di triangoli e le coordinate dei loro 3 punti.

STL binario rispetto a STL ASCII

Si distingue tra STL in formato binario e STL in formato ASCII. Due modi per memorizzare e rappresentare le informazioni di questi riquadri e altri parametri. UN Esempio di formato ASCII voluto:

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>

Dove «vertice» saranno i punti necessari con le rispettive coordinate XYZ. Ad esempio, per creare una forma sferica, puoi usare questo esempio di codice ASCII.

Quando una forma 3D è molto complessa o grande, significherà avere molti triangoli piccoli, anche di più se la risoluzione è maggiore, il che renderà i triangoli più piccoli per smussare le forme. Ciò genera enormi file STL ASCII. Per compattarlo, usiamo formati STL binari, come ad esempio:

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 desideri, qui hai un file STLB o esempio STL binario da formare un semplice cubo.

Infine, se vi state chiedendo se è meglio un ASCII o un binario, la verità è che i binari sono sempre consigliati per la stampa 3D a causa delle loro dimensioni ridotte. Tuttavia, se vuoi ispezionare il codice ed eseguirne il debug manualmente, non hai altro modo per farlo se non usando ASCII e una modifica, poiché è più intuitivo da interpretare.

Vantaggi e svantaggi del STL

I file STL hanno i loro vantaggi e svantaggi, come al solito. È importante conoscerli per determinare se è il formato giusto per il tuo progetto o quando non dovresti usarlo:

  • Vantaggi:
    • Si tratta di una formato universale e compatibile con quasi tutte le stampanti 3D, ecco perché è così popolare contro altri come VRML, AMF, 3MF, OBJ, ecc.
    • Ha un ecosistema maturoed è facile trovare tutto ciò di cui hai bisogno su Internet.
  • Svantaggi:
    • Limitazioni sulla quantità di informazioni che puoi includere, poiché non può essere utilizzato per colori, sfaccettature o altri metadati aggiuntivi per includere copyright o paternità.
    • La la fedeltà è un altro dei suoi punti deboli. La risoluzione non è molto buona quando si lavora con stampanti ad alta risoluzione (micrometri), poiché il numero di triangoli necessari per descrivere le curve senza intoppi sarebbe immenso.

Non tutti gli STL sono adatti per la stampa 3D

Sembra che qualsiasi file STL possa essere utilizzato per stampare in 3D, ma la verità è che non tutti i .stl sono stampabili. È semplicemente un file formattato per contenere dati geometrici. Affinché possano essere stampati, dovrebbero avere i dettagli degli spessori e altri dettagli necessari. L'STL, insomma, garantisce che il modello sia ben visibile sullo schermo del PC, ma la figura geometrica potrebbe non essere solida se fosse stampata così com'è.

Allora prova verificare che il STL (se non lo hai creato tu stesso) è valido per la stampa 3D. Ciò ti farà risparmiare un sacco di tempo perso e anche filamento o resina sprecati sul modello sbagliato.

Controversie

Per finire questo punto, dovresti sapere che ce ne sono alcuni controversia sull'utilizzo o meno di questo tipo di file. Sebbene ci siano ancora molti sciami in giro, alcuni considerano già morti gli STL rispetto alle alternative. E alcuni dei motivi che adducono per evitare l'STL per i progetti 3D sono:

  • scarsa risoluzione poiché, durante la triangolazione, si perderà una certa qualità rispetto al modello CAD.
  • Colore e texture si perdono, qualcosa che altri formati più attuali consentono già.
  • Nessun controllo del riempimento avanzare.
  • Altri file sono più produttivi durante la modifica o la revisione di un STL nel caso in cui sia necessaria una rettifica.

Software per .stl

CAD contro STL

Alcuni dei Domande frequenti sul formato di file STL di solito si riferiscono a come questo formato può essere creato, o come può essere aperto, e anche come può essere modificato. Ecco questi chiarimenti:

Come aprire un file STL

Se ti chiedi come aprire un file STL, puoi farlo in diversi modi. Uno di questi è tramite alcuni visualizzatori online o anche con software installato sul tuo computer. Ecco alcune delle migliori opzioni:

Come creare un file STL

a creare file STL, hai anche un buon repertorio di software per tutte le piattaforme e persino opzioni online come:

*Ci sono alcune app di modifica e modellazione 3D per dispositivi mobili come AutoCAD Mobile, Morphi, OnShape, Prisma3D, Putty, Sculptura, Shapr3D, ecc., anche se non possono funzionare con STL.

Come modificare un file STL

In questo caso lo consente anche il software che è in grado di creare modificare un file STL, quindi, per vedere i programmi, puoi vedere il punto precedente.

Alternative

Progettazione 3D, formati di file

A poco a poco sono emersi alcuni formati alternativi per progetti per la stampa 3D. Anche questi altri formati sono molto importanti e includono:

I file con questo tipo di lingua non solo hanno un'estensione, ma possono essere presentati in più. Alcuni sono .gcode, .mpt, .mpf, .nc, ecc.
  • PLY (formato file poligonale): Questi file hanno un'estensione .ply ed è un formato per poligoni o triangoli. È stato progettato per memorizzare dati tridimensionali da scanner 3D. Questa è una semplice descrizione geometrica di un oggetto, così come altre proprietà come colore, trasparenza, normali alla superficie, coordinate della trama, ecc. E, proprio come l'STL, c'è un ASCII e una versione binaria.
  • OBJ: anche i file con estensione .obj sono file di definizione della geometria. Sono stati sviluppati da Wavefront Technologies per un software chiamato Advanced Visualizer. Attualmente è open source ed è stato adottato da molti programmi di grafica 3D. Memorizza anche semplici informazioni sulla geometria di un oggetto, come la posizione di ciascun vertice, texture, normale, ecc. Dichiarando i vertici in senso antiorario, non è necessario dichiarare esplicitamente le facce normali. Inoltre, le coordinate in questo formato non hanno unità, ma possono contenere informazioni sulla scala.
  • 3MF (formato di produzione 3D): Questo formato è memorizzato in file .3mf, uno standard open source sviluppato dal Consorzio 3MF. Il formato dei dati geometrici per la produzione additiva è basato su XML. Può includere informazioni sui materiali, sul colore, ecc.
  • VRML (linguaggio di modellazione della realtà virtuale): è stato creato dal Consorzio Web3D. Questi file hanno un formato il cui obiettivo è rappresentare scene o oggetti tridimensionali interattivi, nonché il colore della superficie, ecc. E sono la base di X3D (eXtensible 3D Graphics).
  • AMF (formato di produzione additiva): un formato di file (.amf) che è anche uno standard open source per la descrizione degli oggetti per i processi di produzione additiva per la stampa 3D. È inoltre basato su XML ed è compatibile con qualsiasi software di progettazione CAD. Ed è arrivato come successore di STL, ma con miglioramenti come l'inclusione del supporto nativo per colori, materiali, motivi e costellazioni.
  • WRL: estensione VRML.

Cos'è GCode?

Esempio di codice G

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

Abbiamo parlato molto del linguaggio di programmazione GCode, in quanto è una parte fondamentale del processo di stampa 3D di oggi, passando dalla progettazione STL alla un G-Code che è un file con le istruzioni e i parametri di controllo della stampante 3D. Una conversione che verrà eseguita automaticamente dal software slicer.

Vedremo di più su questi codici in gli articoli sul CNC, poiché una stampante 3D non è altro che una macchina di tipo CNC che stampa...

Questo codice ha comandante, che dicono alla stampante come e dove estrudere il materiale per ottenere il pezzo, del tipo:

  • G: Questi codici sono universalmente compresi da tutte le stampanti che utilizzano i codici G.
  • M: Si tratta di codici specifici per alcune serie di stampanti 3D.
  • altro: ci sono anche altri codici nativi di altre macchine, come le funzioni F, T, H, ecc.
Puoi vedere esempi di codici G e risultati grafici in questo link.

Come puoi vedere nell'immagine precedente dell'esempio, una serie di righe di codice che non sono altro che coordinate e altri parametri per dire alla stampante 3D cosa fare, come se fosse una ricetta:

  • X E Z: sono le coordinate dei tre assi di stampa, cioè ciò che l'estrusore deve muovere in una direzione o nell'altra, con le coordinate di origine 0,0,0. Ad esempio, se nella X è presente un numero maggiore di 0, si sposterà su quella coordinata nella direzione della larghezza della stampante 3D. Se invece nella Y è presente un numero superiore a 0, la testina si sposterà all'esterno e nella direzione della zona di stampa. Infine, qualsiasi valore maggiore di 0 in Z farà scorrere la coordinata specificata dal basso verso l'alto. Cioè, rispetto al pezzo, si può dire che X sarebbe la larghezza, Y la profondità o lunghezza e Z l'altezza.
  • F: indicherà la velocità di spostamento della testina di stampa indicata in mm/min.
  • E: si riferisce alla lunghezza dell'estrusione in millimetri.
  • ;: tutto il testo preceduto da ; è un commento e la stampante lo ignora.
  • G28: Di solito viene eseguito all'inizio in modo che la testa si sposti alle fermate. Se non vengono specificati assi, la stampante sposterà tutti e 3, ma se ne viene specificato uno specifico, lo applicherà solo a quello.
  • G1: È uno dei comandi G più popolari, poiché è quello che ordina alla stampante 3D di depositare materiale mentre si sposta linearmente verso la coordinata contrassegnata (X,Y). Ad esempio, il G1 X1.0 Y3.5 F7200 indica di depositare materiale lungo l'area contrassegnata dalle coordinate 1.0 e 3.5, e ad una velocità di 7200 mm/min, cioè a 120 mm/s.
  • G0: fa come G1, ma senza estrudere materiale, cioè muove la testa senza depositare materiale, per quei movimenti o zone dove non deve essere depositato nulla.
  • G92: indica alla stampante di impostare la posizione corrente dei suoi assi, il che è utile quando si desidera modificare la posizione degli assi. Molto usato proprio all'inizio di ogni strato o nella retrazione.
  • M104: comando per riscaldare l'estrusore. Si usa all'inizio. Per esempio, M104 S180 T0 indicherebbe che l'estrusore T0 è riscaldato (se c'è un doppio ugello sarebbe T0 e T1), mentre S determina la temperatura, in questo caso 180ºC.
  • M109: simile al precedente, ma indica che la stampa deve attendere che l'estrusore abbia raggiunto la temperatura prima di procedere con qualsiasi altro comando.
  • M140 e M190: simili alle due precedenti, ma non hanno un parametro T, poiché in questo caso si riferisce alla temperatura del letto.

Naturalmente, questo codice G funziona per stampanti di tipo FDM, poiché quelli in resina avranno bisogno di altri parametri, ma con questo esempio vi basta capire come funziona.

Conversioni: da STL a...

Conversione di file STL

Infine, un'altra delle cose che genera più dubbi tra gli utenti, visto il numero di diversi formati esistenti, sommando quelli dei disegni CAD 3D, e i codici generati dalle diverse slicer, è come convertire l'uno nell'altro. Ecco qua alcune delle conversioni più ricercate:

Se fai una ricerca su Google, vedrai che ci sono molti servizi di conversione online, come AnyConv o MakeXYZ, che possono convertire quasi tutti i formati, anche se non tutti funzionano bene e non tutti sono gratuiti.
  • Converti da STL a GCode: Può essere convertito con un software di slicing, poiché è uno dei suoi obiettivi.
  • Passa da STL a Solidworks: può essere fatto con Solidworks stesso. aperto > in Esplora file cambia in formato AWL (*.stl) > Opzioni > cambiare importa come a corpo solido o superficie solida > Accettare > sfoglia e clicca sull'STL che vuoi importare > aperto > ora puoi vedere il modello aperto e l'albero delle caratteristiche a sinistra > Importato > Funzionalità Funzionali > Riconosci le caratteristiche > e sarebbe pronto.
  • Converti un'immagine in STL o JPG/PNG/SVG in STL: puoi utilizzare servizi online come Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D, ecc. o utilizzare alcuni strumenti di intelligenza artificiale e persino software come Blender ecc. Per generare un modello 3D dall'immagine e quindi esportarlo in STL.
  • Converti da DWG a STL: È un file CAD e molti software di progettazione CAD possono essere utilizzati per eseguire la conversione. Per esempio:
    • AutoCAD: Output > Invia > Esporta > inserisci il nome del file > seleziona il tipo Litografia (*.stl) > Salva.
    • SolidWorks: File > Salva con nome > Salva come STL > Opzioni > Risoluzione > Fine > OK > Salva.
  • Da OBJ a STL: possono essere utilizzati entrambi i servizi di conversione online, nonché alcuni strumenti software locali. Ad esempio, con Spin3D puoi fare quanto segue: Aggiungi file > Apri > scegli una cartella di destinazione in Salva in cartella > Seleziona Formato output > stl > premi il pulsante Converti e attendi che il processo finisca.
  • Passa da Sketchup a STL: puoi farlo con Sketchup stesso in un modo semplice, poiché ha sia funzioni di importazione che di esportazione. In questo caso devi esportare seguendo i passaggi quando hai il file Sketchup aperto: File > Esporta > Modello 3D > scegli dove salvare l'STL > Salva come file STereolithography (.stl) > Esporta.

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  1.   Rubén suddetto

    Molto ben spiegato e molto chiaro.
    Grazie per la sintesi.

    1.    Isaac suddetto

      Grazie mille!