Pliki STL: wszystko, co musisz wiedzieć o tym formacie i jego alternatywach

Jeśli wkroczyłeś w świat druku 3D, z pewnością widziałeś akronim STL w więcej niż jednym miejscu. Te akronimy odnoszą się do rodzaj formatu pliku (z rozszerzeniem .stl) co było bardzo ważne, chociaż teraz istnieją pewne alternatywy. I chodzi o to, że projekty 3D nie mogą być drukowane w takim stanie, jak dobrze wiesz, i wymagają kilku etapów pośrednich.

Kiedy masz koncepcję modelu 3D, musisz użyć oprogramowania do projektowania CAD i wygenerować render. Następnie można go wyeksportować do formatu STL, a następnie przepuścić przez fragmentator, który go „tnie na plasterki”, tworząc np. GCode, który jest zrozumiałe dla drukarki 3D i tak, że warstwy mogą być tworzone, dopóki kawałek nie zostanie ukończony. Ale nie martw się, jeśli nie rozumiesz tego w pełni, tutaj wyjaśnimy wszystko, co musisz wiedzieć.

Przetwarzanie modelu 3D

W przypadku konwencjonalnych drukarek masz program, taki jak czytnik PDF lub edytor tekstu, edytor tekstu itp., w którym znajduje się funkcja drukowania, która po naciśnięciu dokumentu trafi do kolejki wydruku, aby być wydrukowane. Jednak w drukarkach 3D sprawa jest nieco bardziej złożona, ponieważ Potrzebne są 3 kategorie oprogramowania Aby to zadziałało:

• Oprogramowanie do modelowania 3D: Mogą to być narzędzia do modelowania lub CAD, w których można utworzyć model, który chcesz wydrukować. Oto kilka przykładów:
  • TinkerCAD
  • mikser
  • BRL-CAD
  • DesignSpark Mechanical
  • FreeCAD
  • OpenSCAD
  • Skrzydła3D
  • Autodesk AutoCAD
  • Autodesk Fusion 360
  • Autodesk Inventor
  • Ukośnik 3D
  • Sketchup
  • 3D MoI
  • Rhino3D
  • Kino 4D
  • SolidWorks
  • Maya
  • Maks. 3DS
• Krajalnice: jest to rodzaj oprogramowania, które pobiera plik zaprojektowany przez jeden z poprzednich programów i dzieli go na plasterki, to znaczy tnie go na warstwy. W ten sposób może być rozumiany przez drukarkę 3D, która, jak wiadomo, buduje ją warstwa po warstwie i konwertuje na G-Code (język dominujący wśród większości producentów drukarek 3D). Pliki te zawierają również dodatkowe dane, takie jak prędkość drukowania, temperatura, wysokość warstwy, czy jest wielokrotna ekstruzja itp. Zasadniczo narzędzie CAM, które generuje wszystkie instrukcje dla drukarki, aby móc wykonać model. Oto kilka przykładów:
  • Lek Ultimakera
  • Przekaźnik
  • Uprość3D
  • slic3r
  • KISSlicer
  • pomysłodawca
  • Ośmiodruk
  • System operacyjny drukarki 3D
• Host drukarki lub oprogramowanie hosta: w druku 3D odnosi się do programu, którego narzędziem jest odebranie pliku GCode z krajalnicy i dostarczenie kodu do samej drukarki, zwykle przez port USB lub przez sieć. W ten sposób drukarka może zinterpretować ten „przepis” poleceń GCode ze współrzędnymi X (0.00), Y (0.00) i Z (0.00), do których głowica musi zostać przesunięta, aby utworzyć obiekt i niezbędne parametry. W wielu przypadkach oprogramowanie hosta jest zintegrowane z samym fragmentatorem, więc zazwyczaj jest to pojedynczy program (patrz przykłady fragmentatorów).

Te ostatnie dwa punkty zazwyczaj są dostarczane z samą drukarką 3D, podobnie jak konwencjonalne sterowniki drukarek. Niemniej jednak, oprogramowanie do projektowania Będziesz musiał wybrać go osobno.

Krojenie: co to jest suwak 3D

W poprzednim rozdziale dowiedziałeś się więcej o sliderze, czyli oprogramowaniu wycinającym model 3D zaprojektowany tak, aby uzyskać potrzebne warstwy, jego kształty i wymiary, aby drukarka 3D wiedziała, jak go stworzyć. Jednakże, proces krojenia w druku 3D jest to dość interesująca i fundamentalna faza procesu. Dlatego tutaj możesz uzyskać więcej informacji na jego temat.

El krok po kroku proces krojenia różni się nieznacznie w zależności od zastosowanej technologii druku 3D. I w zasadzie można rozróżnić:

• Krojenie FDM: W tym przypadku potrzebna jest precyzyjna kontrola kilku osi (X/Y), ponieważ poruszają one głowicą w dwóch osiach i bardzo wymagają ruchu głowicy drukującej do zbudowania trójwymiarowego obiektu. Obejmie również parametry takie jak temperatura dyszy i chłodzenie. Gdy fragmentator wygeneruje kod GCode, algorytmy wewnętrznego kontrolera drukarki będą odpowiedzialne za wykonywanie niezbędnych poleceń.
• Krojenie SLA: W tym przypadku polecenia muszą również zawierać czasy ekspozycji i prędkości elewacji. A to dlatego, że zamiast nakładać warstwy przez wytłaczanie, musisz skierować wiązkę światła na różne części żywicy, aby ją zestalić i stworzyć warstwy, jednocześnie podnosząc obiekt, aby umożliwić utworzenie kolejnej nowej warstwy. Ta technika wymaga mniej ruchów niż FDM, ponieważ tylko lustro odbijające jest sterowane do kierowania laserem. Ponadto należy podkreślić coś ważnego, a mianowicie, że tego typu drukarki zwykle nie używają GCode, ale raczej mają własne zastrzeżone kody (dlatego potrzebują własnego oprogramowania do cięcia lub krajalnicy). Istnieje jednak kilka generycznych SLA, takich jak ChiTuBox i FormWare, które są kompatybilne z wieloma tego typu drukarkami 3D.
• Krojenie DLP i MSLA: W tym innym przypadku będzie podobny do SLA, ale z tą różnicą, że jedynym wymaganym ruchem będzie ruch platformy roboczej, która będzie przemieszczać się wzdłuż osi Z podczas procesu. Pozostałe informacje będą zorientowane na panel lub ekran wystawy.
• Inne: W przypadku pozostałych, takich jak SLS, SLM, EBM itp., mogą wystąpić zauważalne różnice w procesach drukowania. Należy pamiętać, że w tych trzech wymienionych przypadkach dodawana jest również inna zmienna, taka jak wtrysk spoiwa i wymaga bardziej złożonego procesu krojenia. A do tego trzeba dodać, że model drukarki SLS marki nie będzie działał tak samo, jak drukarka SLS konkurencji, dlatego wymagane jest specjalne oprogramowanie do cięcia (są to zazwyczaj autorskie programy dostarczane przez samego producenta).

Na koniec dodam, że istnieje belgijska firma o nazwie Zmaterializować kto stworzył kompleksowe oprogramowanie obsługujące wszystkie technologie druku 3D oraz potężny sterownik do drukarek 3D o nazwie Magia. Co więcej, oprogramowanie to można rozszerzyć o moduły do ​​generowania odpowiedniego pliku cięcia dla określonych maszyn.

Pliki STL

Do tej pory powoływano się na Pliki STL, które są sednem tego artykułu. Jednak ten popularny format nie został jeszcze dogłębnie zbadany. W tej sekcji będziesz mógł poznać to dogłębnie:

Co to jest plik STL?

Format Plik STL jest to plik z tym, czego potrzebuje sterownik drukarki 3D, czyli po to, aby sprzęt drukarki mógł wydrukować żądany kształt, innymi słowy pozwala zakodować geometrię powierzchni trójwymiarowego obiektu. Został stworzony przez Chucka Hulla z 3D Systems w latach 80., a akronim nie jest do końca jasny.

Kodowanie geometryczne może być zakodowane przez Teselacja, wstawiając geometryczne kształty w taki sposób, aby nie było nachodzenia na siebie ani przestrzeni, czyli jak mozaika. Na przykład kształty można komponować za pomocą trójkątów, tak jak w przypadku renderowania GPU. Drobna siatka złożona z trójkątów utworzy całą powierzchnię modelu 3D, z liczbą trójkątów i współrzędnymi ich 3 punktów.

Binarny STL a ASCII STL

Rozróżnia STL w formacie binarnym i STL w formacie ASCII. Dwa sposoby przechowywania i przedstawiania informacji o tych kafelkach i innych parametrach. A Przykład formatu ASCII 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>

Gdzie «wierzchołek» będzie niezbędnymi punktami wraz z ich odpowiednimi współrzędnymi XYZ. Na przykład, aby stworzyć kulisty kształt, możesz tego użyć przykładowy kod ASCII.

Gdy kształt 3D jest bardzo złożony lub duży, oznacza to posiadanie wielu małych trójkątów, a nawet więcej, jeśli rozdzielczość jest wyższa, co zmniejszy trójkąty, aby wygładzić kształty. To generuje ogromne pliki ASCII STL. Aby to skompresować, używamy Formaty STL pliki binarne, takie jak:

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

Jeśli chcesz, tutaj masz plik STLB lub przykład binarnego STL do postaci prosta kostka.

Wreszcie, jeśli zastanawiasz się, czy jest lepiej ASCII lub binarny, prawda jest taka, że ​​pliki binarne są zawsze polecane do druku 3D ze względu na ich mniejszy rozmiar. Jeśli jednak chcesz sprawdzić kod i debugować go ręcznie, nie masz innego sposobu na zrobienie tego niż użycie ASCII i edycji, ponieważ jest to bardziej intuicyjne w interpretacji.

Zalety i wady STL

Pliki STL, jak zwykle, mają swoje wady i zalety. Ważne jest, aby je znać, aby określić, czy jest to odpowiedni format dla twojego projektu, czy też nie powinieneś go używać:

• Zaleta:
  • Jest to uniwersalny i kompatybilny format z prawie wszystkimi drukarkami 3D, dlatego jest tak popularny wśród innych, takich jak VRML, AMF, 3MF, OBJ itp.
  • Jest właścicielem dojrzały ekosystemi łatwo jest znaleźć wszystko, czego potrzebujesz w Internecie.
• Wady:
  • Ograniczenia ilości informacji, które możesz zawrzeć, ponieważ nie można go używać w przypadku kolorów, faset ani innych dodatkowych metadanych obejmujących prawa autorskie lub autorstwo.
  • La wierność to kolejny z jego słabych punktów. Rozdzielczość nie jest zbyt dobra podczas pracy z drukarkami o wysokiej rozdzielczości (mikrometrów), ponieważ liczba trójkątów potrzebnych do płynnego opisania krzywych byłaby ogromna.

Nie wszystkie STL nadają się do drukowania 3D

Wygląda na to, że do drukowania w 3D można użyć dowolnego pliku STL, ale prawda jest taka nie wszystkie pliki .stl można drukować. Jest to po prostu plik sformatowany tak, aby zawierał dane geometryczne. Aby je wydrukować, musiałyby mieć szczegóły dotyczące grubości i inne niezbędne szczegóły. Krótko mówiąc, STL gwarantuje, że model jest dobrze widoczny na ekranie komputera, ale figura geometryczna może nie być jednolita, jeśli została wydrukowana tak, jak jest.

Więc spróbuj sprawdź, czy STL (jeśli nie stworzyłeś go sam) jest ważny dla druku 3D. Dzięki temu zaoszczędzisz wiele straconego czasu, a także zmarnujesz filament lub żywicę na niewłaściwy model.

Spór

Aby zakończyć ten punkt, powinieneś wiedzieć, że jest kilka kontrowersje dotyczące tego, czy używać tego typu pliku, czy nie. Chociaż wciąż roi się wokół, niektórzy już uważają STL za martwe w porównaniu z alternatywami. Oto niektóre z powodów, dla których unikają STL w projektach 3D:

• słaba rozdzielczość ponieważ podczas triangulacji część jakości zostanie utracona w porównaniu z modelem CAD.
• Kolor i tekstury są tracone, coś, na co pozwalają już inne, bardziej aktualne formaty.
• Brak kontroli dopełnienia zaawansowane.
• Inne pliki są bardziej produktywne podczas ich edytowania lub przeglądania niż STL w przypadku, gdy konieczna jest jakakolwiek korekta.

Oprogramowanie dla .stl

Niektóre z Często zadawane pytania dotyczące formatu pliku STL zwykle odnoszą się do tego, jak ten format można utworzyć, jak można go otworzyć, a nawet jak można go zmodyfikować. Oto te wyjaśnienia:

Jak otworzyć plik STL

Jeśli zastanawiasz się jak otwórz plik STL, możesz to zrobić na kilka sposobów. Jednym z nich są niektóre przeglądarki internetowe lub oprogramowanie zainstalowane na komputerze. Oto niektóre z najlepszych opcji:

• online:
  • Widok STLSTL
  • Przeglądarka Autodesk
• Windows: Przeglądarka 3D firmy Microsoft
• GNU / Linux: Gmsz
• macOS: Podgląd lub Przyjemny3D
• iOS / iPadOS: STL SimpleViewer
• Android: Szybka przeglądarka STL

Jak utworzyć plik STL

do tworzyć pliki STL, masz również dobry repertuar oprogramowania dla wszystkich platform, a nawet opcji online, takich jak:

• online: TinkerCAD, Sketchup, OnShape
• Windows: FreeCAD, Mikser, Meshlab
• GNU / Linux: FreeCAD, Mikser, Meshlab
• macOS: FreeCAD, Mikser, Meshlab
• iOS / iPadOS:*
• Androidy: *

Jak edytować plik STL

W tym przypadku oprogramowanie, które jest w stanie stworzyć, również pozwala: edytować plik STL, dlatego aby zobaczyć programy, możesz zobaczyć poprzedni punkt.

Alternativas

Stopniowo pojawiały się niektóre alternatywne formaty do projektów do druku 3D. Te inne formaty są również bardzo ważne i obejmują:

• PLY (format pliku wielokąta): Te pliki mają rozszerzenie .ply i jest to format wielokątów lub trójkątów. Został zaprojektowany do przechowywania trójwymiarowych danych ze skanerów 3D. Jest to prosty opis geometryczny obiektu, a także inne właściwości, takie jak kolor, przezroczystość, normalne powierzchni, współrzędne tekstury itp. I podobnie jak STL, istnieje wersja ASCII i binarna.
• OBJ: Pliki z rozszerzeniem .obj są również plikami definicji geometrii. Zostały opracowane przez Wavefront Technologies dla oprogramowania o nazwie Advanced Visualizer. Obecnie jest to oprogramowanie typu open source i zostało przyjęte przez wiele programów graficznych 3D. Przechowuje również proste informacje o geometrii obiektu, takie jak położenie każdego wierzchołka, tekstura, normalny itp. Deklarując wierzchołki w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, nie musisz wyraźnie deklarować normalnych ścian. Ponadto współrzędne w tym formacie nie mają jednostek, ale mogą zawierać informacje o skali.
• 3MF (format produkcji 3D): Ten format jest przechowywany w plikach .3mf, standardzie open source opracowanym przez konsorcjum 3MF. Format danych geometrycznych do wytwarzania przyrostowego oparty jest na XML. Może zawierać informacje o materiałach, kolorze itp.
• VRML (Język Modelowania Rzeczywistości Wirtualnej): został stworzony przez Konsorcjum Web3D. Pliki te mają format, którego celem jest reprezentowanie interaktywnych trójwymiarowych scen lub obiektów, a także koloru powierzchni itp. I są podstawą X3D (eXtensible 3D Graphics).
• AMF (Format wytwarzania przyrostowego): Format pliku (.amf), który jest również standardem typu open source do opisu obiektów w procesach wytwarzania przyrostowego do druku 3D. Jest również oparty na XML i jest kompatybilny z dowolnym oprogramowaniem do projektowania CAD. Jest następcą STL, ale z ulepszeniami, takimi jak natywne wsparcie dla kolorów, materiałów, wzorów i konstelacji.
• WRL: rozszerzenie VRML.

Co to jest G-Kod?

Źródło: https://www.researchgate.net/figure/Przykład-przykładu-głównego-ciała-in-G-code_fig4_327760995

Dużo rozmawialiśmy o języku programowania GCode, ponieważ jest to dziś kluczowa część procesu drukowania 3D, przechodząc od projektowania STL do G-Code czyli plik z instrukcją i parametrami kontrolnymi drukarki 3D. Konwersja, która zostanie wykonana automatycznie przez oprogramowanie slicera.

Ten kod ma polecenia, które informują drukarkę, jak i gdzie wytłoczyć materiał, aby uzyskać część, typu:

• G: Te kody są powszechnie rozumiane przez wszystkie drukarki korzystające z kodów G.
• M: Są to specyficzne kody dla niektórych serii drukarek 3D.
• Pozostałe: istnieją również inne natywne kody innych maszyn, takie jak funkcje F, T, H itp.

Jak widać na poprzednim obrazku przykładu, seria linie kodu które są niczym więcej jak współrzędnymi i innymi parametrami, które mówią drukarce 3D, co ma robić, jakby to był przepis:

• X I Z: to współrzędne trzech osi drukowania, czyli to, o co ekstruder musi się poruszać w jednym lub drugim kierunku, ze współrzędnymi początkowymi równymi 0,0,0. Na przykład, jeśli w X jest liczba większa niż 0, przesunie się ona do tej współrzędnej w kierunku szerokości drukarki 3D. Natomiast jeśli w Y jest liczba powyżej 0, to głowica będzie się przesuwać na zewnątrz i w kierunku strefy drukowania. Wreszcie, każda wartość większa niż 0 w Z spowoduje przewinięcie do określonej współrzędnej od dołu do góry. Oznacza to, że w odniesieniu do kawałka można powiedzieć, że X byłoby szerokością, Y głębokością lub długością, a Z wysokością.
• F: wskaże prędkość, z jaką porusza się głowica drukująca, wyrażona w mm/min.
• E: odnosi się do długości wytłoczenia w milimetrach.
• ;: cały tekst poprzedzony ; jest to komentarz, a drukarka go ignoruje.
• G28: Zwykle jest wykonywany na początku, aby głowa poruszała się do ograniczników. Jeśli nie określono osi, drukarka przesunie wszystkie 3, ale jeśli zostanie określona konkretna, zastosuje ją tylko do tej.
• G1: Jest to jedno z najpopularniejszych poleceń G, ponieważ to ono nakazuje drukarce 3D nakładanie materiału podczas liniowego przemieszczania się do zaznaczonej współrzędnej (X,Y). Np. G1 X1.0 Y3.5 F7200 wskazuje na odkładanie materiału wzdłuż obszaru oznaczonego współrzędnymi 1.0 i 3.5 iz prędkością 7200 mm/min, czyli 120 mm/s.
• G0: robi to samo co G1, ale bez wyciskania materiału, to znaczy porusza głowicą bez osadzania materiału, dla tych ruchów lub obszarów, w których nic nie powinno być osadzane.
• G92: nakazuje drukarce ustawienie bieżącego położenia osi, co jest przydatne, gdy chcesz zmienić położenie osi. Bardzo używany na początku każdej warstwy lub w cofnięciu.
• M104: polecenie podgrzania ekstrudera. Jest używany na początku. Na przykład, M104 S180 T0 wskazywałoby, że ekstruder T0 ma być nagrzany (jeśli jest podwójna dysza to byłyby to T0 i T1), natomiast S określa temperaturę, w tym przypadku 180ºC.
• M109: podobnie jak powyżej, ale wskazuje, że wydruk powinien poczekać, aż ekstruder osiągnie odpowiednią temperaturę przed wykonaniem jakichkolwiek innych poleceń.
• M140 i M190: podobnie jak dwa poprzednie, ale nie mają parametru T, ponieważ w tym przypadku dotyczy on temperatury złoża.

Oczywiście ten G-Code działa do drukarek typu FDM, ponieważ żywiczne będą potrzebowały innych parametrów, ale na tym przykładzie wystarczy, abyś zrozumiał, jak to działa.

Konwersje: STL na…

Wreszcie, inną rzeczą, która budzi najwięcej wątpliwości wśród użytkowników, biorąc pod uwagę liczbę różnych formatów, które istnieją, dodając te z projektów 3D CAD i kody generowane przez różne fragmentatory, jest sposób konwersji z jednego na drugi. Tutaj masz niektóre z najbardziej pożądanych konwersji:

• Konwersja z STL do GCode: Można go przekonwertować za pomocą oprogramowania do krojenia, ponieważ jest to jeden z jego celów.
• Przejdź z STL do Solidworks: można to zrobić za pomocą samego Solidworks. Otwarte > w eksploratorze plików zmień na format STL (*.stl) > Opcje > zmień importuj jako a ciało stałe o twarda powierzchnia > akceptować > przeglądaj i kliknij STL, który chcesz zaimportować > Otwarte > teraz możesz zobaczyć otwarty model i drzewo funkcji po lewej stronie > Importowany > FeatureWorks > Rozpoznaj funkcje > i byłoby gotowe.
• Konwertuj obraz na STL lub JPG/PNG/SVG na STL: Możesz użyć usług online, takich jak Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D, itp., lub użyć niektórych narzędzi AI, a nawet oprogramowania takiego jak Blender itp., aby wygenerować model 3D z obrazu, a następnie wyeksportować go do STL.
• Konwersja z DWG do STL: Jest to plik CAD, a do konwersji można użyć wielu programów do projektowania CAD. Na przykład:
  • AutoCAD: Wyjście > Wyślij > Eksportuj > wprowadź nazwę pliku > wybierz typ Litografia (*.stl) > Zapisz.
  • SolidWorks: Plik > Zapisz jako > Zapisz jako STL > Opcje > Rozdzielczość > Dobra > OK > Zapisz.
• Z OBJ do STL: Można używać zarówno usług konwersji online, jak i niektórych lokalnych narzędzi programowych. Na przykład za pomocą Spin3D możesz wykonać następujące czynności: Dodaj pliki > Otwórz > wybierz folder docelowy w Zapisz w folderze > Wybierz format wyjściowy > stl > naciśnij przycisk Konwertuj i poczekaj na zakończenie procesu.
• Przejdź od Sketchup do STL: Możesz to zrobić z samym Sketchupem w łatwy sposób, ponieważ ma on zarówno funkcje importu, jak i eksportu. W takim przypadku musisz wykonać eksport, wykonując następujące kroki, gdy masz otwarty plik Sketchup: Plik > Eksportuj > Model 3D > wybierz miejsce zapisania STL > Zapisz jako plik stereolitografii (.stl) > Eksportuj.

więcej informacji

• Najlepsze żywiczne drukarki 3D
• Skaner 3D
• Części zamienne do drukarek 3D
• Filamenty i żywica do drukarek 3D
• Najlepsze przemysłowe drukarki 3D
• Najlepsze drukarki 3D do domu
• Najlepsze tanie drukarki 3D
• Jak wybrać najlepszą drukarkę 3D
• Rodzaje drukarek 3D
• Przewodnik wprowadzający do drukowania 3D