Fișiere STL: tot ce trebuie să știți despre acest format și alternativele sale

Dacă ați intrat în lumea imprimării 3D, cu siguranță ați văzut acronimul STL în mai multe locuri. Aceste acronime se referă la un tip de format de fișier (cu extensia .stl) ceea ce a fost foarte important, deși acum există câteva alternative. Și este că, modelele 3D nu pot fi imprimate așa cum sunt, așa cum știți bine, și au nevoie de niște pași intermediari.

Când aveți conceptul unui model 3D, trebuie să utilizați software de design CAD și să generați randamentul. Apoi poate fi exportat într-un format STL și apoi trecut printr-un slicer care îl „făie” pentru a crea, de exemplu, un GCode care este de înțeles de imprimanta 3D și astfel încât straturile să poată fi create până la finalizarea piesei. Dar nu vă faceți griji dacă nu îl înțelegeți pe deplin, aici vă vom explica tot ce trebuie să știți.

Procesare model 3D

La imprimantele convenționale ai un program, cum ar fi un cititor PDF, sau un editor de text, un procesor de text etc., în care există o funcție de tipărire care, atunci când este apăsat, documentul va merge în coada de imprimare pentru ca acesta să poată fi imprimat. fi tipărit. Cu toate acestea, în imprimantele 3D este ceva mai complex, deoarece Sunt necesare 3 categorii de software Pentru ca acesta să funcționeze:

• Software de modelare 3D: Acestea pot fi instrumente de modelare sau CAD în care să creați modelul pe care doriți să-l imprimați. Câteva exemple sunt:
  • TinkerCAD
  • Blender
  • BRL-CAD
  • Design Spark Mechanical
  • FreeCAD
  • OpenSCAD
  • aripi3d
  • Autodesk AutoCAD
  • Autodesk Fusion 360
  • Autodesk Inventor
  • Slash 3D
  • Sketchup
  • MoI 3D
  • Rhino3D
  • Cinema 4D
  • SolidWorks
  • maya
  • 3DS Max
• Slicers: este un tip de software care preia fișierul proiectat de unul dintre programele anterioare și îl felie, adică îl taie în straturi. În acest fel, poate fi înțeles de imprimanta 3D, care, după cum știți, o construiește strat cu strat și o convertește în G-Code (un limbaj predominant printre majoritatea producătorilor de imprimante 3D). Aceste fișiere includ și date suplimentare, cum ar fi viteza de imprimare, temperatura, înălțimea stratului, dacă există extrudare multiplă etc. Practic un instrument CAM care generează toate instrucțiunile pentru ca imprimanta să poată realiza modelul. Câteva exemple sunt:
  • Cura Ultimaker
  • Repetor
  • Simplificați 3D
  • slic3r
  • KISSlicer
  • creator de idei
  • Octo Print
  • 3DPrinterOS
• Gazdă de imprimantă sau software gazdă: în imprimarea 3D se referă la un program a cărui utilitate este să primească fișierul GCode de la slicer și să livreze codul către imprimanta însăși, de obicei printr-un port USB, sau prin rețea. În acest fel, imprimanta poate interpreta această „rețetă” de comenzi GCode cu coordonatele X (0.00), Y (0.00) și Z (0.00) la care trebuie mutat capul pentru a crea obiectul și parametrii necesari. În multe cazuri, software-ul gazdă este integrat în slicer-ul propriu-zis, astfel încât acestea sunt de obicei un singur program (vezi exemple de slicere).

Aceste ultime două puncte de obicei vin cu imprimanta 3D în sine, precum driverele de imprimantă convenționale. In orice caz, software de proiectare Va trebui să-l alegeți separat.

Tăiere: ce este un glisor 3D

În secțiunea anterioară ați aflat mai multe despre un slider, adică despre software-ul care decupează modelul 3D conceput pentru a obține straturile necesare, formele și dimensiunile acestuia pentru ca imprimanta 3D să știe să-l creeze. In orice caz, procesul de tăiere în imprimarea 3D este destul de interesant și o fază fundamentală a procesului. Prin urmare, aici puteți obține mai multe informații despre acesta.

El proces de feliere pas cu pas diferă ușor în funcție de tehnologia de imprimare 3D utilizată. Și, practic, puteți distinge între:

• Tăiere FDM: În acest caz, este necesar un control precis al mai multor axe (X/Y), deoarece acestea mișcă capul în două axe și necesită foarte mult mișcarea capului de imprimare pentru a construi obiectul tridimensional. Acesta va include, de asemenea, parametri precum temperatura duzei și răcirea. Odată ce slicerul a generat GCode, algoritmii controlerului intern al imprimantei vor fi responsabili de executarea comenzilor necesare.
• Tăiere SLA: În acest caz, comenzile trebuie să includă și timpii de expunere și vitezele de înălțime. Și asta pentru că, în loc să depuneți straturi prin extrudare, trebuie să direcționați fasciculul de lumină către diferite părți ale rășinii pentru a-l solidifica și a crea straturi, ridicând în același timp obiectul pentru a permite crearea unui alt strat nou. Această tehnică necesită mai puține mișcări decât FDM, deoarece doar o oglindă reflectorizantă este controlată pentru a direcționa laserul. În plus, trebuie evidențiat ceva important și anume că aceste tipuri de imprimante nu folosesc de obicei GCode, ci mai degrabă au propriile coduri proprietare (prin urmare, au nevoie de propriul software de tăiere sau tăiere). Cu toate acestea, există câteva generice pentru SLA, cum ar fi ChiTuBox și FormWare, care sunt compatibile cu multe imprimante 3D de acest tip.
• Tăierea DLP și MSLA: În acest alt caz, va fi similar cu SLA, dar cu diferența că singura mișcare necesară în acestea va fi aceea a plăcii de construcție, care se va deplasa de-a lungul axei Z în timpul procesului. Celelalte informatii vor fi orientate catre panoul sau ecranul expozitiei.
• Alte: În rest, cum ar fi SLS, SLM, EBM etc., pot exista diferențe notabile în procesele de imprimare. Rețineți că, în aceste trei cazuri menționate, se adaugă și o altă variabilă, precum injectarea liantului și necesită un proces de feliere mai complex. Și la asta trebuie să adăugăm că modelul de imprimantă SLS al unei mărci nu va funcționa la fel ca imprimanta SLS a concurenței, așa că este necesar un software de tăiere specific (de obicei sunt programe proprietare furnizate chiar de producător).

În sfârșit, aș dori să adaug că există o companie belgiană numită Materializa care a creat un software complex care servește în toate tehnologiile de imprimare 3D și un driver puternic pentru imprimante 3D numit Magii. În plus, acest software poate fi îmbunătățit cu module pentru a genera fișierul de tăiere adecvat pentru anumite mașini.

fișiere STL

Până acum s-au făcut referiri la fișiere STL, care sunt nucleul acestui articol. Cu toate acestea, acest format popular nu a fost încă studiat în profunzime. În această secțiune îl vei putea cunoaște în profunzime:

Ce este un fișier STL?

Formatul fișier STL este un fișier cu ceea ce are nevoie driverul de imprimantă 3D, adică astfel încât hardware-ul imprimantei să poată imprima forma dorită, cu alte cuvinte, permite codificarea geometriei suprafeței unui obiect tridimensional. A fost creat de Chuck Hull de la 3D Systems în anii 80, iar acronimul nu este complet clar.

Codificarea geometrică poate fi codificată prin Teselare, interpunând formele geometrice în așa fel încât să nu existe suprapuneri sau spații, adică ca un mozaic. De exemplu, formele pot fi compuse folosind triunghiuri, așa cum este cazul redării GPU. O plasă fină compusă din triunghiuri va forma întreaga suprafață a modelului 3D, cu numărul de triunghiuri și coordonatele celor 3 puncte ale acestora.

STL binar vs ASCII STL

Face diferența între STL în format binar și STL în format ASCII. Două moduri de a stoca și reprezenta informațiile acestor plăci și alți parametri. A Exemplu de format ASCII ar putea:

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>

Unde „vertex” vor fi punctele necesare cu coordonatele XYZ respective. De exemplu, pentru a crea o formă sferică, poți folosi asta exemplu de cod ASCII.

Când o formă 3D este foarte complexă sau mare, va însemna să aveți multe triunghiuri mici, chiar mai multe dacă rezoluția este mai mare, ceea ce va face triunghiurile mai mici pentru a netezi formele. Aceasta generează fișiere ASCII STL uriașe. Pentru a compacta, folosim formatele STL binare, cum ar fi:

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

Daca doresti, aici aveți un fișier STLB sau exemplu binar STL pentru a forma un simplu cub.

În sfârșit, dacă vă întrebați dacă este mai bine un ASCII sau un binar, adevărul este că binarele sunt întotdeauna recomandate pentru imprimarea 3D datorită dimensiunilor mai mici. Cu toate acestea, dacă doriți să inspectați codul și să-l depanați manual, atunci nu aveți altă modalitate de a face acest lucru decât folosind ASCII și o editare, deoarece este mai intuitiv de interpretat.

Avantajele și dezavantajele STL

Fișierele STL au avantajele și dezavantajele lor, ca de obicei. Este important să le cunoașteți pentru a determina dacă este formatul potrivit pentru proiectul dvs. sau când nu ar trebui să îl utilizați:

• Avantaj:
  • Este a format universal și compatibil cu aproape toate imprimantele 3D, de aceea este atât de popular față de altele precum VRML, AMF, 3MF, OBJ etc.
  • Detine un ecosistem matur, și este ușor să găsiți tot ce aveți nevoie pe Internet.
• Dezavantaje:
  • Limitări privind cantitatea de informații pe care o puteți include, deoarece nu poate fi folosit pentru culori, fațete sau alte metadate suplimentare pentru a include drepturile de autor sau calitatea de autor.
  • La fidelitatea este un alt punct slab al acesteia. Rezoluția nu este foarte bună atunci când lucrați cu imprimante de înaltă rezoluție (micrometru), deoarece numărul de triunghiuri necesare pentru a descrie curbele fără probleme ar fi imens.

Nu toate STL-urile sunt potrivite pentru imprimarea 3D

Se pare că orice fișier STL poate fi folosit pentru a imprima în 3D, dar adevărul este că nu toate .stl sunt imprimabile. Este pur și simplu un fișier formatat pentru a conține date geometrice. Pentru ca acestea să fie tipărite ar trebui să aibă detalii despre grosimi și alte detalii necesare. Pe scurt, STL garantează că modelul poate fi văzut bine pe ecranul computerului, dar figura geometrică poate să nu fie solidă dacă ar fi imprimată așa cum este.

Deci încearcă verificați dacă STL (dacă nu l-ați creat singur) este valabil pentru imprimarea 3D. Acest lucru vă va economisi mult timp pierdut și, de asemenea, risipă de filament sau rășină pe modelul greșit.

Controversă

Pentru a termina acest punct, ar trebui să știți că există unele controversă cu privire la utilizarea sau nu a acestui tip de fișier. Deși sunt încă mulți care roiesc în jur, unii consideră deja STL-ul mort în comparație cu alternativele. Și unele dintre motivele pe care le oferă pentru a evita STL pentru modelele 3D sunt:

• rezoluție slabă deoarece, la triangulare, se va pierde o oarecare calitate în comparație cu modelul CAD.
• Culoarea și texturile se pierd, ceva ce permit deja alte formate mai actuale.
• Fără control de umplutură avansat.
• Alte fișiere sunt mai productive la editarea sau revizuirea acestora decât un STL în cazul în care este necesară orice rectificare.

Software pentru .stl

Unele dintre Întrebări frecvente despre formatul fișierului STL ele se referă de obicei la modul în care acest format poate fi creat, sau la modul în care poate fi deschis și chiar la modul în care poate fi modificat. Iată aceste clarificări:

Cum se deschide un fișier STL

Dacă vă întrebați cum deschideți un fișier STL, o poți face în mai multe moduri. Una dintre ele este prin intermediul unor vizualizatoare online, sau, de asemenea, cu software-ul instalat pe computer. Iată câteva dintre cele mai bune opțiuni:

• online:
  • STL ViewSTL
  • Autodesk Viewer
• ferestre din: Microsoft 3D Viewer
• GNU/Linux: gmsh
• MACOS: Previzualizare sau Plăcut3D
• iOS / iPadOS: STL SimpleViewer
• Android: Vizualizator STL rapid

Cum se creează un fișier STL

la creați fișiere STL, aveți, de asemenea, un repertoriu bun de software pentru toate platformele și chiar și opțiuni online precum:

• online: TinkerCAD, Sketchup, OnShape
• ferestre din: FreeCAD, blender, MeshLab
• GNU/Linux: FreeCAD, blender, MeshLab
• MACOS: FreeCAD, blender, MeshLab
• iOS / iPadOS:*
• Androidi: *

Cum se editează un fișier STL

În acest caz, software-ul pe care este capabil să îl creeze permite și editați un fișier STL, prin urmare, pentru a vedea programe, puteți vedea punctul anterior.

Alternative

Încetul cu încetul au apărut unele formate alternative pentru modele pentru imprimare 3D. Aceste alte formate sunt, de asemenea, foarte importante și includ:

• PLY (format de fișier poligon): Aceste fișiere au extensia .ply și este un format pentru poligoane sau triunghiuri. A fost conceput pentru a stoca date tridimensionale de la scanere 3D. Aceasta este o descriere geometrică simplă a unui obiect, precum și alte proprietăți, cum ar fi culoarea, transparența, normalele suprafeței, coordonatele texturii etc. Și, la fel ca STL, există o versiune ASCII și o versiune binară.
• OBJ: Fișierele cu extensia .obj sunt, de asemenea, fișiere de definire a geometriei. Au fost dezvoltate de Wavefront Technologies pentru software numit Advanced Visualizer. În prezent este open source și a fost adoptat de multe programe de grafică 3D. De asemenea, stochează informații simple despre geometrie despre un obiect, cum ar fi poziția fiecărui vârf, textura, normalul etc. Prin declararea vârfurilor în sens invers acelor de ceasornic, nu trebuie să declarați în mod explicit fețele normale. De asemenea, coordonatele în acest format nu au unități, dar pot conține informații de scară.
• 3MF (format de producție 3D): Acest format este stocat în fișiere .3mf, un standard open source dezvoltat de Consorțiul 3MF. Formatul de date geometrice pentru fabricarea aditivă se bazează pe XML. Poate include informații despre materiale, despre culoare etc.
• VRML (Limbaj de modelare a realității virtuale): a fost creat de Consorțiul Web3D. Aceste fișiere au un format al cărui obiectiv este să reprezinte scene sau obiecte tridimensionale interactive, precum și culoarea suprafeței etc. Și ele sunt baza X3D (eXtensible 3D Graphics).
• AMF (Format de fabricație aditivă): Un format de fișier (.amf) care este, de asemenea, un standard open source pentru descrierea obiectelor pentru procesele de fabricație aditivă pentru imprimarea 3D. De asemenea, se bazează pe XML și este compatibil cu orice software de proiectare CAD. Și a ajuns ca succesor al STL, dar cu îmbunătățiri precum includerea suportului nativ pentru culori, materiale, modele și constelații.
• WRL: extensia VRML.

Ce este GCode?

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

Am vorbit mult despre limbajul de programare GCode, deoarece este o parte cheie a procesului de imprimare 3D astăzi, trecând de la designul STL la un G-Code care este un fișier cu instrucțiuni și parametri de control ai imprimantei 3D. O conversie care va fi efectuată automat de software-ul slicer.

Acest cod are comenzi, care spun imprimantei cum și unde să extruda materialul pentru a obține piesa, de tipul:

• G: Aceste coduri sunt înțelese universal de toate imprimantele care folosesc coduri G.
• M: Acestea sunt coduri specifice pentru anumite serii de imprimante 3D.
• Altele: există și alte coduri native ale altor mașini, precum funcțiile F, T, H etc.

După cum puteți vedea în imaginea anterioară a exemplului, o serie de linii de cod care nu sunt altceva decât coordonate și alți parametri pentru a spune imprimantei 3D ce să facă, de parcă ar fi o rețetă:

• X și Z: sunt coordonatele celor trei axe de imprimare, adică ceea ce trebuie să se deplaseze extruderul într-o direcție sau alta, coordonatele originii fiind 0,0,0. De exemplu, dacă există un număr mai mare decât 0 în X, acesta se va muta la acea coordonată în direcția lățimii imprimantei 3D. În timp ce dacă există un număr peste 0 în Y, capul se va mișca în afara și în direcția zonei de imprimare. În cele din urmă, orice valoare mai mare de 0 în Z va determina derularea la coordonatele specificate de jos în sus. Adică, în ceea ce privește piesa, se poate spune că X ar fi lățimea, Y adâncimea sau lungimea și Z înălțimea.
• F: va indica viteza cu care se deplasează capul de imprimare indicată în mm/min.
• E: se referă la lungimea extrudării în milimetri.
• ;: tot textul care este precedat de ; este un comentariu și imprimanta îl ignoră.
• G28: Se execută de obicei la început astfel încât capul să se miște la opriri. Dacă nu sunt specificate axe, imprimanta le va muta pe toate 3, dar dacă este specificată una anume, o va aplica doar aceleia.
• G1: Este una dintre cele mai populare comenzi G, deoarece este cea care ordonă imprimantei 3D să depună material în timp ce se deplasează liniar la coordonatele marcate (X,Y). De exemplu, G1 X1.0 Y3.5 F7200 indică depunerea materialului de-a lungul zonei marcate de coordonatele 1.0 și 3.5 și la o viteză de 7200 mm/min, adică la 120 mm/s.
• G0: face la fel ca G1, dar fara a extruda material, adica misca capul fara a depune material, pentru acele miscari sau zone in care nu trebuie depus nimic.
• G92: spune imprimantei să seteze poziția curentă a axelor sale, ceea ce este util atunci când doriți să schimbați locația axelor. Foarte folosit chiar la începutul fiecărui strat sau în retragere.
• M104: comanda de încălzire a extruderului. Se foloseste la inceput. De exemplu, M104 S180 T0 ar indica faptul că extruderul T0 să fie încălzit (dacă există o duză dublă ar fi T0 și T1), în timp ce S determină temperatura, în acest caz 180ºC.
• M109: similar cu mai sus, dar indică faptul că imprimarea ar trebui să aștepte până când extruderul ajunge la temperatura înainte de a continua cu orice alte comenzi.
• M140 și M190: asemănătoare celor două anterioare, dar nu au un parametru T, deoarece în acest caz se referă la temperatura patului.

Desigur, acest cod G funcționează pentru imprimante de tip FDM, deoarece cele din rășină vor avea nevoie de alți parametri, dar cu acest exemplu este suficient să înțelegeți cum funcționează.

Conversii: STL în...

În sfârșit, un alt dintre lucrurile care generează cele mai multe îndoieli în rândul utilizatorilor, având în vedere numărul de formate diferite care există, adăugându-le pe cele ale modelelor CAD 3D și codurile generate de diferitele slicere, este modul de conversie de la unul la altul. Ai aici unele dintre cele mai dorite conversii:

• Convertiți din STL în GCode: Poate fi convertit cu software de tăiere, deoarece este unul dintre obiectivele sale.
• Treceți de la STL la Solidworks: se poate face cu Solidworks în sine. Deschide > în exploratorul de fișiere schimbați în format STL (*.stl) > opțiuni > schimbare import ca a corp solid o suprafață tare > accepta > răsfoiți și faceți clic pe STL-ul pe care doriți să îl importați > Deschide > acum puteți vedea modelul deschis și arborele de caracteristici din stânga > Importate > FeatureWorks > Recunoașteți caracteristicile > si ar fi gata.
• Convertiți o imagine în STL sau JPG/PNG/SVG în STL: Puteți utiliza servicii online precum Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D etc. sau puteți utiliza unele instrumente AI și chiar software precum Blender etc., pentru a genera un model 3D din imagine și apoi exportați în STL.
• Convertiți din DWG în STL: Este un fișier CAD și multe programe de proiectare CAD pot fi folosite pentru a face conversia. De exemplu:
  • AutoCAD: Ieșire > Trimitere > Exportare > introduceți numele fișierului > selectați tipul Litografie (*.stl) > Salvare.
  • SolidWorks: File > Save As > Save As STL > Options > Resolution > Fine > OK > Save.
• De la OBJ la STL: Pot fi utilizate atât serviciile de conversie online, cât și unele instrumente software locale. De exemplu, cu Spin3D puteți face următoarele: Adăugați fișiere > Deschideți > alegeți un folder de destinație în Salvare în folder > Selectați formatul de ieșire > stl > apăsați butonul Convertiți și așteptați ca procesul să se termine.
• Treceți de la Sketchup la STL: O puteți face cu Sketchup în sine într-un mod ușor, deoarece are atât funcții de import, cât și de export. În acest caz, trebuie să exportați urmând pașii când aveți fișierul Sketchup deschis: Fișier > Export > Model 3D > alegeți unde să salvați STL > Salvare ca fișier STereolithography (.stl) > Export.

mai multe informații

• Cele mai bune imprimante 3D din rășină
• Scaner 3D
• Piese de schimb pentru imprimante 3D
• Filamente și rășină pentru imprimante 3D
• Cele mai bune imprimante 3D industriale
• Cele mai bune imprimante 3D pentru acasă
• Cele mai bune imprimante 3D ieftine
• Cum să alegi cea mai bună imprimantă 3D
• Tipuri de imprimante 3D
• Ghid introductiv pentru imprimarea 3D