Arquivos STL: tudo o que você precisa saber sobre esse formato e suas alternativas

Se você entrou no mundo da impressão 3D, com certeza já viu a sigla STL em mais de um lugar. Essas siglas referem-se a um tipo de formato de arquivo (com extensão .stl) que tem sido muito importante, embora agora existam algumas alternativas. E é que os projetos 3D não podem ser impressos como estão, como você bem sabe, e precisam de algumas etapas intermediárias.

Quando você tem o conceito de um modelo 3D, deve usar um software de design CAD e gerar a renderização. Em seguida, ele pode ser exportado para um formato STL e passado por um slicer que o "fatia" para criar, por exemplo, um GCode que é compreensível por impressora 3D e para que as camadas possam ser criadas até a conclusão da peça. Mas não se preocupe se você não entender completamente, aqui vamos explicar tudo o que você precisa saber.

Processamento de modelos 3D

Com as impressoras convencionais você tem um programa, como um leitor de PDF, ou um editor de texto, um processador de texto, etc., no qual existe uma função de impressão que, ao ser pressionada, o documento irá para a fila de impressão para que seja ser impresso. No entanto, em impressoras 3D é um pouco mais complexo, pois 3 categorias de software são necessárias Para fazê-lo funcionar:

• Software de modelagem 3D: podem ser ferramentas de modelagem ou CAD para criar o modelo que você deseja imprimir. Alguns exemplos são:
  • TinkerCAD
  • liqüidificador
  • BRL-CAD
  • DesignSpark Mechanical
  • FreeCAD
  • OpenSCAD
  • Asas3D
  • Autodesk AutoCAD
  • Autodesk Fusion 360
  • Autodesk Inventor
  • Barra 3D
  • Sketchup
  • 3D MoI
  • Rhino3D
  • Cinema 4D
  • SolidWorks
  • Maya
  • 3DS Max
• Slicers: é um tipo de software que pega o arquivo desenhado por um dos programas anteriores e o fatia, ou seja, o recorta em camadas. Dessa forma, ele pode ser entendido pela impressora 3D, que, como você sabe, o constrói camada por camada e o converte em G-Code (linguagem predominante entre a maioria dos fabricantes de impressoras 3D). Esses arquivos também incluem dados adicionais, como velocidade de impressão, temperatura, altura da camada, se houver multiextrusão, etc. Basicamente uma ferramenta CAM que gera todas as instruções para a impressora poder fazer o modelo. Alguns exemplos são:
  • Ultimaker Cura
  • Repetidor
  • Simplify3D
  • Slic3r
  • KISSlicer
  • ideamaker
  • OctoPrint
  • 3DPrinterOS
• Host da impressora ou software host: em impressão 3D refere-se a um programa cuja utilidade é receber o arquivo GCode do slicer e entregar o código para a própria impressora, geralmente através de uma porta USB, ou por rede. Desta forma, a impressora pode interpretar esta «receita» de comandos GCode com as coordenadas X (0.00), Y (0.00) e Z (0.00) para as quais a cabeça deve ser deslocada para criar o objeto e os parâmetros necessários. Em muitos casos, o software host é integrado ao próprio slicer, portanto, geralmente são um único programa (veja exemplos de slicers).

Esses dois últimos pontos costumam vir com a própria impressora 3D, como drivers de impressora convencionais. Porém, software de design Você terá que escolhê-lo separadamente.

Fatiar: o que é um controle deslizante 3D

Na seção anterior você aprendeu mais sobre um slider, ou seja, o software que corta o modelo 3D projetado para obter as camadas necessárias, suas formas e dimensões para que a impressora 3D saiba como criá-lo. Porém, o processo de fatiamento na impressão 3D é bastante interessante e uma fase fundamental no processo. Portanto, aqui você pode obter mais informações sobre isso.

El processo de fatiamento passo a passo difere ligeiramente dependendo da tecnologia de impressão 3D utilizada. E basicamente você pode distinguir entre:

• Fatiar FDM: Neste caso, é necessário um controle preciso de vários eixos (X/Y), pois eles estão movendo o cabeçote em dois eixos e exigem muito do movimento do cabeçote de impressão para construir o objeto tridimensional. Também incluirá parâmetros como temperatura do bico e resfriamento. Uma vez que o slicer tenha gerado o GCode, os algoritmos do controlador interno da impressora se encarregarão de executar os comandos necessários.
• SLA fatiamento: Neste caso, os comandos também devem incluir os tempos de exposição e as velocidades de elevação. E isso porque, em vez de depositar camadas por extrusão, você deve direcionar o feixe de luz para diferentes partes da resina para solidificá-la e criar camadas, enquanto levanta o objeto para permitir que outra nova camada seja criada. . Esta técnica requer menos movimentos que o FDM, pois apenas um espelho refletor é controlado para direcionar o laser. Além disso, algo importante deve ser destacado, e é que esses tipos de impressoras geralmente não usam GCode, mas geralmente possuem seus próprios códigos proprietários (portanto, precisam de seu próprio software de corte ou segmentação). No entanto, existem alguns genéricos para SLA como ChiTuBox e FormWare, que são compatíveis com muitas impressoras 3D desse tipo.
• Corte de DLP e MSLA: Neste outro caso, será semelhante ao SLA, mas com a diferença de que o único movimento necessário nestes será o da placa de construção, que percorrerá o eixo Z durante o processo. As demais informações serão direcionadas ao painel ou tela da exposição.
• outro: Para o resto, como SLS, SLM, EBM, etc., pode haver diferenças perceptíveis nos processos de impressão. Tenha em mente que, nestes três casos mencionados, outra variável também é adicionada, como a injeção do ligante e requer um processo de fatiamento mais complexo. E a isso devemos acrescentar que o modelo de impressora SLS de uma marca não funcionará da mesma forma que a impressora SLS da concorrência, por isso é necessário um software de corte específico (geralmente são programas proprietários fornecidos pelo próprio fabricante).

Por último, gostaria de acrescentar que existe uma empresa belga chamada Materialise que criou um software complexo que serve em todas as tecnologias de impressão 3D e um driver poderoso para impressoras 3D chamado Mágica. Além disso, este software pode ser aprimorado com módulos para gerar o arquivo de corte apropriado para máquinas específicas.

Arquivos STL

Até agora, foram feitas referências ao Arquivos STL, que são o núcleo deste artigo. No entanto, este formato popular ainda não foi estudado em profundidade. Nesta seção você poderá conhecê-lo em profundidade:

O que é um arquivo STL?

Formato Arquivo STL é um arquivo com o que o driver da impressora 3D precisa, ou seja, para que o hardware da impressora possa imprimir a forma desejada, ou seja, permite codificar a geometria da superfície de um objeto tridimensional. Foi criado por Chuck Hull da 3D Systems na década de 80, e a sigla não é totalmente clara.

A codificação geométrica pode ser codificada por Tesselação, interpondo as formas geométricas de forma que não haja sobreposições ou espaços, ou seja, como um mosaico. Por exemplo, as formas podem ser compostas usando triângulos, como é o caso da renderização da GPU. Uma malha fina composta por triângulos formará toda a superfície do modelo 3D, com o número de triângulos e as coordenadas de seus 3 pontos.

STL binário vs STL ASCII

Ele diferencia entre STL em formato binário e STL em formato ASCII. Duas maneiras de armazenar e representar as informações desses blocos e outros parâmetros. UMA Exemplo de formato ASCII seria:

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» serão os pontos necessários com suas respectivas coordenadas XYZ. Por exemplo, para criar uma forma esférica, você pode usar isso exemplo de código ASCII.

Quando uma forma 3D for muito complexa ou grande, significará ter muitos triângulos pequenos, ainda mais se a resolução for maior, o que tornará os triângulos menores para suavizar as formas. Isso gera enormes arquivos ASCII STL. Para compactar, usamos Formatos STL binários, 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 desejas, aqui você tem um arquivo STLB ou exemplo STL binário para formar um cubo simples.

Finalmente, se você está se perguntando se é melhor um ASCII ou um binário, a verdade é que os binários são sempre recomendados para impressão 3D devido ao seu tamanho menor. No entanto, se você deseja inspecionar o código e depurá-lo manualmente, não há outra maneira de fazer isso a não ser usando ASCII e uma edição, pois é mais intuitivo de interpretar.

Vantagens e desvantagens do STL

Os arquivos STL têm suas vantagens e desvantagens, como de costume. É importante que você os conheça para determinar se é o formato certo para o seu projeto ou quando você não deve usá-lo:

• Vantagens:
  • É uma formato universal e compatível com quase todas as impressoras 3D, é por isso que é tão popular contra outras como VRML, AMF, 3MF, OBJ, etc.
  • Tem um ecossistema maduro, e é fácil encontrar tudo o que você precisa na Internet.
• Desvantagens:
  • Limitações na quantidade de informações que você pode incluir, pois não pode ser usado para cores, facetas ou outros metadados adicionais para incluir direitos autorais ou autoria.
  • La fidelidade é outro de seus pontos fracos. A resolução não é muito boa quando se trabalha com impressoras de alta resolução (micrômetros), pois o número de triângulos necessários para descrever as curvas suavemente seria imenso.

Nem todos os STLs são adequados para impressão 3D

Parece que qualquer arquivo STL pode ser usado para imprimir em 3D, mas a verdade é que nem todos os .stl são imprimíveis. É simplesmente um arquivo formatado para conter dados geométricos. Para que fossem impressos precisariam ter detalhes das espessuras, e outros detalhes necessários. Em suma, o STL garante que o modelo pode ser bem visto na tela do PC, mas a figura geométrica pode não ser sólida se impressa como está.

Então tente verifique se o STL (se você não criou você mesmo) é válido para impressão 3D. Isso economizará muito tempo desperdiçado e também desperdício de filamento ou resina no modelo errado.

Controvérsia

Para terminar este ponto, você deve saber que há alguns controvérsia sobre usar ou não este tipo de arquivo. Embora ainda existam muitos fervilhando por aí, alguns já consideram o STL morto em comparação com as alternativas. E algumas das razões que eles dão para evitar o STL para projetos 3D são:

• má resolução pois, ao triangular, alguma qualidade será perdida em relação ao modelo CAD.
• Cor e texturas são perdidas, algo que outros formatos mais atuais já permitem.
• Sem controle de preenchimento avançado.
• Outros arquivos são mais produtivos ao editá-los ou revisá-los do que um STL, caso seja necessária alguma retificação.

Software para .stl

Alguns dos Perguntas frequentes sobre o formato de arquivo STL eles geralmente se referem a como esse formato pode ser criado, ou como pode ser aberto, e até mesmo como pode ser modificado. Seguem esses esclarecimentos:

Como abrir um arquivo STL

Se você quer saber como abrir um arquivo STL, você pode fazer isso de várias maneiras. Uma delas é através de alguns visualizadores online, ou também com softwares instalados em seu computador. Aqui estão algumas das melhores opções:

• Online:
  • STL View STL
  • Visualizador Autodesk
• Windows: Visualizador 3D da Microsoft
• GNU / Linux: gmsh
• MacOS: Visualizar ou Agradável3D
• iOS / iPadOS: STL SimpleViewer
• Android: Visualizador STL rápido

Como criar um arquivo STL

Pára criar arquivos STL, você também tem um bom repertório de softwares para todas as plataformas, e até opções online como:

• Online: TinkerCAD, Sketchup, OnShape
• Windows: FreeCAD, Liquidificador, MeshLab
• GNU / Linux: FreeCAD, Liquidificador, MeshLab
• MacOS: FreeCAD, Liquidificador, MeshLab
• iOS / iPadOS: *
• Andróides: *

Como editar um arquivo STL

Neste caso, o software que é capaz de criar também permite editar um arquivo STL, portanto, para ver programas, você pode ver o ponto anterior.

Alternativas

Aos poucos foram surgindo alguns formatos alternativos para projetos para impressão 3D. Esses outros formatos também são muito importantes e incluem:

• PLY (Formato de arquivo de polígono): Esses arquivos têm extensão .ply e é um formato para polígonos ou triângulos. Ele foi projetado para armazenar dados tridimensionais de scanners 3D. Esta é uma descrição geométrica simples de um objeto, bem como outras propriedades como cor, transparência, normais de superfície, coordenadas de textura, etc. E, assim como o STL, existe uma versão ASCII e uma versão binária.
• OBJ: Arquivos com extensão .obj também são arquivos de definição de geometria. Eles foram desenvolvidos pela Wavefront Technologies para um software chamado Advanced Visualizer. Atualmente, é de código aberto e foi adotado por muitos programas gráficos 3D. Ele também armazena informações geométricas simples sobre um objeto, como a posição de cada vértice, textura, normal, etc. Ao declarar os vértices no sentido anti-horário, você não precisa declarar explicitamente as faces normais. Além disso, as coordenadas neste formato não possuem unidades, mas podem conter informações de escala.
• 3MF (Formato de Fabricação 3D): Este formato é armazenado em arquivos .3mf, um padrão de código aberto desenvolvido pelo 3MF Consortium. O formato de dados geométricos para manufatura aditiva é baseado em XML. Pode incluir informações sobre os materiais, sobre a cor, etc.
• VRML (linguagem de modelagem de realidade virtual): foi criado pelo Consórcio Web3D. Esses arquivos possuem um formato cujo objetivo é representar cenas ou objetos tridimensionais interativos, assim como a cor da superfície, etc. E eles são a base do X3D (eXtensible 3D Graphics).
• AMF (Formato de Manufatura Aditiva): um formato de arquivo (.amf) que também é um padrão de código aberto para descrição de objetos para processos de manufatura aditiva para impressão 3D. Também é baseado em XML e é compatível com qualquer software de design CAD. E chegou como o sucessor do STL, mas com melhorias como a inclusão de suporte nativo para cores, materiais, padrões e constelações.
• WRL: Extensão VRML.

O que é GCode?

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

Falamos muito sobre a linguagem de programação GCode, pois é uma parte fundamental do processo de impressão 3D hoje, passando do design STL para um G-Code que é um arquivo com instruções e parâmetros de controle da impressora 3D. Uma conversão que será realizada automaticamente pelo software slicer.

Este código tem comandante, que informam à impressora como e onde extrudar o material para obter a peça, do tipo:

• G: Esses códigos são universalmente entendidos por todas as impressoras que usam códigos G.
• M: Estes são códigos específicos para determinadas séries de impressoras 3D.
• outra: existem também outros códigos nativos de outras máquinas, como funções F, T, H, etc.

Como você pode ver na imagem anterior do exemplo, uma série de linhas de código que nada mais são do que coordenadas e outros parâmetros para dizer à impressora 3D o que fazer, como se fosse uma receita:

• X E Z: são as coordenadas dos três eixos de impressão, ou seja, o que a extrusora deve mover em uma direção ou outra, sendo as coordenadas de origem 0,0,0. Por exemplo, se houver um número maior que 0 no X, ele se moverá para essa coordenada na direção da largura da impressora 3D. Considerando que se houver um número acima de 0 no Y, o cabeçote se moverá para fora e na direção da zona de impressão. Finalmente, qualquer valor maior que 0 em Z fará com que ele role até a coordenada especificada de baixo para cima. Em outras palavras, em relação à peça, pode-se dizer que X seria a largura, Y a profundidade ou comprimento e Z a altura.
• F: irá indicar a velocidade na qual a cabeça de impressão se move indicada em mm/min.
• E: refere-se ao comprimento da extrusão em milímetros.
• ;: todo o texto que é precedido por ; é um comentário e a impressora o ignora.
• G28: Geralmente é executado no início para que a cabeça se mova para as paradas. Se nenhum eixo for especificado, a impressora moverá todos os 3, mas se um eixo específico for especificado, só o aplicará a esse.
• G1: É um dos comandos G mais populares, pois é o que ordena à impressora 3D que deposite o material movendo-se linearmente para a coordenada marcada (X,Y). Por exemplo, o G1 X1.0 Y3.5 F7200 indica depositar material ao longo da área marcada pelas coordenadas 1.0 e 3.5, e a uma velocidade de 7200 mm/min, ou seja, a 120 mm/s.
• G0: faz o mesmo que G1, mas sem extrusão de material, ou seja, movimenta o cabeçote sem depositar material, para aqueles movimentos ou áreas onde nada deve ser depositado.
• G92: instrui a impressora a definir a posição atual de seus eixos, o que é útil quando você deseja alterar a localização dos eixos. Muito usado logo no início de cada camada ou na retração.
• M104: comando para aquecer a extrusora. É usado no início. Por exemplo, M104 S180 T0 indicaria que a extrusora T0 seja aquecida (se houver um bico duplo seria T0 e T1), enquanto S determina a temperatura, neste caso 180ºC.
• M109: semelhante ao acima, mas indica que a impressão deve esperar até que a extrusora atinja a temperatura antes de prosseguir com qualquer outro comando.
• M140 e M190: semelhantes aos dois anteriores, mas não possuem um parâmetro T, pois neste caso se refere à temperatura do leito.

Claro, este G-Code funciona para impressoras do tipo FDM, já que os de resina precisarão de outros parâmetros, mas com este exemplo basta você entender como funciona.

Conversões: STL para…

Finalmente, outra das coisas que gera mais dúvidas entre os usuários, dado o número de formatos diferentes que existem, somando os de desenhos CAD 3D, e os códigos gerados pelos diferentes slicers, é como converter de um para outro. Aqui tens algumas das conversões mais desejadas:

• Converter de STL para GCode: Pode ser convertido com software de fatiamento, pois é um de seus objetivos.
• Vá de STL para Solidworks: pode ser feito com o próprio Solidworks. aberto > no explorador de arquivos mude para o formato STL (*.stl) > opções > mudar importar como a corpo sólido o superfície sólida > Aceitar > navegue e clique no STL que deseja importar > aberto > agora você pode ver o modelo aberto e a árvore de recursos à esquerda > Importado > Funcionalidades > Reconhecer recursos > e estaria pronto.
• Converter uma imagem para STL ou JPG/PNG/SVG para STL: você pode usar serviços online como Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D, etc, ou usar algumas ferramentas de IA, e até softwares como Blender etc, para gerar um modelo 3D da imagem e depois exportar para STL.
• Converter de DWG para STL: É um arquivo CAD, e muitos softwares de design CAD podem ser usados ​​para fazer a conversão. Por exemplo:
  • AutoCAD: Saída > Enviar > Exportar > digite o nome do arquivo > selecione o tipo Litografia (*.stl) > Salvar.
  • SolidWorks: Arquivo > Salvar como > Salvar como STL > Opções > Resolução > Fino > OK > Salvar.
• De OBJ para STL: Ambos os serviços de conversão online podem ser usados, assim como algumas ferramentas de software locais. Por exemplo, com o Spin3D você pode fazer o seguinte: Adicionar arquivos > Abrir > escolher uma pasta de destino em Salvar na pasta > Selecionar formato de saída > stl > pressionar o botão Converter e esperar que o processo termine.
• Vá do Sketchup para o STL: Você pode fazer isso com o próprio Sketchup de maneira fácil, pois possui funções de importação e exportação. Nesse caso, você precisa exportar seguindo os passos quando tiver o arquivo do Sketchup aberto: Arquivo > Exportar > Modelo 3D > escolha onde salvar o STL > Salvar como arquivo estereolitográfico (.stl) > Exportar.

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