Файлы STL: все, что вам нужно знать об этом формате и его альтернативах

Если вы вошли в мир 3D-печати, вы наверняка видели аббревиатуру STL более чем в одном месте. Эти сокращения относятся к тип формата файла (с расширением .stl) что было очень важно, хотя теперь есть некоторые альтернативы. А дело в том, что 3D-проекты не могут быть напечатаны как есть, как вы хорошо знаете, и для них нужны некоторые промежуточные этапы.

Когда у вас есть концепция 3D-модели, вы должны использовать программное обеспечение для проектирования САПР и создать визуализацию. Затем его можно экспортировать в формат STL, а затем пропустить через слайсер, который «нарезает» его, чтобы создать, например, GCode, который понятный 3D-принтер и чтобы слои можно было создавать до тех пор, пока произведение не будет завершено. Но не беспокойтесь, если вы не совсем это понимаете, здесь мы объясним все, что вам нужно знать.

обработка 3D модели

С обычными принтерами у вас есть программа, такая как программа для чтения PDF или текстовый редактор, текстовый процессор и т. д., в которой есть функция печати, при нажатии которой документ отправляется в очередь печати для его быть напечатаны. Однако в 3D-принтерах это немного сложнее, поскольку Нужны 3 категории софта Чтобы это работало:

• программное обеспечение для 3D-моделирования: Это могут быть инструменты моделирования или САПР, с помощью которых можно создать модель, которую вы хотите напечатать. Некоторые примеры:
  • TinkerCAD
  • смеситель
  • BRL-CAD
  • DesignSpark Mechanical
  • FreeCAD
  • OpenSCAD
  • Крылья3D
  • Autodesk AutoCAD
  • Autodesk Fusion 360
  • Autodesk Inventor
  • 3D слэш
  • Sketchup
  • 3D МВД
  • Rhino3D
  • Кино 4D
  • SolidWorks
  • Maya
  • 3ДС Макс
• Срезы: это тип программного обеспечения, которое берет файл, созданный одной из предыдущих программ, и нарезает его, то есть разрезает на слои. Таким образом, его может понять 3D-принтер, который, как вы знаете, строит его слой за слоем и преобразует в G-код (преобладающий язык среди большинства производителей 3D-принтеров). Эти файлы также включают в себя дополнительные данные, такие как скорость печати, температура, высота слоя, если есть мультиэкструзия и т. д. По сути, это инструмент CAM, который генерирует все инструкции для принтера, чтобы он мог сделать модель. Некоторые примеры:
  • Ультимейкер Кура
  • Повторитель
  • Simplify3D
  • slic3r
  • ПОЦЕЛУЙСлайсер
  • ИдеяСоздатель
  • Октопринт
  • 3DPrinterOS
• Хост-принтер или хост-программа: в 3D-печати это относится к программе, предназначенной для получения файла GCode от слайсера и доставки кода на сам принтер, обычно через порт USB или по сети. Таким образом, принтер может интерпретировать этот «рецепт» команд GCode с координатами X (0.00), Y (0.00) и Z (0.00), в которые необходимо переместить головку для создания объекта и необходимых параметров. Во многих случаях программное обеспечение хоста интегрировано в сам слайсер, поэтому они обычно представляют собой одну программу (см. примеры слайсеров).

Эти последние два пункта они обычно идут в комплекте с самим 3D-принтером, как обычные драйверы принтера. Однако, программное обеспечение для проектирования Вам придется выбирать его отдельно.

Нарезка: что такое 3D-слайдер

В предыдущем разделе вы узнали больше о слайдере, то есть о программном обеспечении, которое вырезает 3D-модель, предназначенное для получения необходимых слоев, ее форм и размеров, чтобы 3D-принтер знал, как ее создать. Однако, процесс нарезки в 3D-печати это довольно интересный и фундаментальный этап в процессе. Поэтому здесь вы можете получить больше информации об этом.

El пошаговый процесс нарезки немного отличается в зависимости от используемой технологии 3D-печати. И в основном вы можете различать:

• FDM-нарезка: В этом случае необходимо точное управление несколькими осями (X/Y), так как они двигают головку по двум осям и очень требуют движения печатающей головки для построения трехмерного объекта. Он также будет включать такие параметры, как температура сопла и охлаждение. Как только слайсер сгенерирует GCode, алгоритмы внутреннего контроллера принтера будут отвечать за выполнение необходимых команд.
• Нарезка SLA: В этом случае команды должны также включать время экспозиции и скорость подъема. И это потому, что вместо того, чтобы наносить слои экструзией, вы должны направлять луч света на разные части смолы, чтобы затвердеть и создавать слои, при этом поднимая объект, чтобы можно было создать еще один новый слой. Этот метод требует меньше движений, чем FDM, поскольку для направления лазера управляется только отражающее зеркало. Кроме того, необходимо подчеркнуть кое-что важное, а именно то, что эти типы принтеров обычно не используют GCode, а обычно имеют свои собственные проприетарные коды (поэтому им требуется собственное программное обеспечение для резки или слайсера). Тем не менее, есть некоторые дженерики для SLA, такие как ChiTuBox и FormWare, которые совместимы со многими 3D-принтерами этого типа.
• Нарезка DLP и MSLA: В этом другом случае это будет похоже на SLA, но с той разницей, что в них потребуется только движение рабочей пластины, которая будет перемещаться по оси Z во время процесса. Остальная информация будет ориентирована на выставочную панель или экран.
• Другой: Для остальных, таких как SLS, SLM, EBM и т. д., могут быть заметные различия в процессах печати. Имейте в виду, что в этих трех упомянутых случаях также добавляется еще одна переменная, такая как впрыск связующего, и требуется более сложный процесс нарезки. И к этому мы должны добавить, что модель SLS-принтера какой-либо марки не будет работать так же, как SLS-принтер конкурентов, поэтому требуется специальное программное обеспечение для резки (обычно это проприетарные программы, предоставляемые самим производителем).

Наконец, я хотел бы добавить, что есть бельгийская компания под названием Materialise кто создал сложное программное обеспечение, которое используется во всех технологиях 3D-печати и мощный драйвер для 3D-принтеров под названием Magics. Кроме того, это программное обеспечение может быть дополнено модулями для создания соответствующего файла резки для конкретных станков.

STL-файлы

До сих пор делались ссылки на STL-файлы, которые являются ядром этой статьи. Однако этот популярный формат еще недостаточно изучен. В этом разделе вы сможете узнать это подробно:

Что это за файл - STL?

Формат STL-файл это файл с тем, что нужно драйверу 3D-принтера, то есть для того, чтобы аппаратное обеспечение принтера могло напечатать нужную форму, иными словами, позволяет закодировать геометрию поверхности трехмерного объекта. Он был создан Чаком Халлом из 3D Systems в 80-х годах, и аббревиатура не совсем понятна.

Геометрическое кодирование может быть закодировано с помощью Мозаика, вставляя геометрические фигуры таким образом, чтобы не было наложений или пробелов, то есть как мозаика. Например, фигуры могут быть составлены из треугольников, как в случае с рендерингом на графическом процессоре. Мелкая сетка, состоящая из треугольников, будет формировать всю поверхность 3D-модели с количеством треугольников и координатами их 3-х точек.

Двоичный STL против ASCII STL

Он различает STL в двоичном формате и STL в формате ASCII. Два способа хранения и представления информации об этих тайлах и других параметрах. А Пример формата ASCII было бы:

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>

Где «vertex» будут нужные точки с соответствующими координатами XYZ. Например, для создания сферическая форма, вы можете использовать это пример кода ASCII.

Когда 3D-форма очень сложная или большая, это будет означать наличие множества маленьких треугольников, даже больше, если разрешение выше, что сделает треугольники меньше, чтобы сгладить формы. Это генерирует огромные файлы ASCII STL. Чтобы сжать это, мы используем STL-форматы двоичные файлы, такие как:

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

Если хочешь, здесь у вас есть файл STLB или пример бинарного STL для формирования простой куб.

Наконец, если вам интересно, лучше ASCII или бинарный, правда в том, что двоичные файлы всегда рекомендуются для 3D-печати из-за их меньшего размера. Однако, если вы хотите проверить код и отладить его вручную, у вас нет другого способа сделать это, кроме как с помощью ASCII и редактирования, так как это более интуитивно понятно для интерпретации.

Преимущества и недостатки STL

Файлы STL, как обычно, имеют свои преимущества и недостатки. Важно, чтобы вы знали их, чтобы определить, подходит ли этот формат для вашего проекта или когда его не следует использовать:

• преимущество:
  • Это универсальный и совместимый формат почти со всеми 3D-принтерами, поэтому он так популярен среди других, таких как VRML, AMF, 3MF, OBJ и т. д.
  • Имеет зрелая экосистема, а все необходимое легко найти в Интернете.
• недостатки:
  • Ограничения на количество информации, которую вы можете включить, так как его нельзя использовать для цветов, граней или других дополнительных метаданных, включая авторские права или авторские права.
  • La верность - еще одно из его слабых мест. Разрешение не очень хорошее при работе с принтерами с высоким разрешением (микрометры), так как количество треугольников, необходимых для плавного описания кривых, было бы огромным.

Не все STL подходят для 3D-печати.

Кажется, что любой файл STL можно использовать для 3D-печати, но правда в том, что не все .stl можно распечатать. Это просто файл, отформатированный для хранения геометрических данных. Для того, чтобы их можно было напечатать, они должны иметь подробную информацию о толщине и другие необходимые данные. Короче говоря, STL гарантирует, что модель будет хорошо видна на экране ПК, но геометрическая фигура может быть не цельной, если ее распечатать как есть.

Так что постарайтесь убедитесь, что STL (если вы не создали его самостоятельно) действителен для 3D-печати. Это сэкономит вам много потраченного времени, а также сэкономит нить или смолу на неправильной модели.

полемика

Чтобы закончить этот пункт, вы должны знать, что есть некоторые споры о том, использовать ли этот тип файла или нет. Хотя вокруг все еще роятся многие, некоторые уже считают STL мертвой по сравнению с альтернативами. И некоторые из причин, по которым они избегают STL для 3D-проектов:

• плохое разрешение так как при триангуляции будет потеряно некоторое качество по сравнению с CAD-моделью.
• Цвет и текстуры теряются., то, что уже позволяют другие, более современные форматы.
• Нет контроля заполнения продвинутый.
• Другие файлы более продуктивны при редактировании или просмотре их, чем STL, на случай, если потребуется какое-либо исправление.

Программное обеспечение для .stl

Некоторые из Часто задаваемые вопросы о формате файла STL они обычно имеют в виду, как этот формат может быть создан, или как его можно открыть, и даже как его можно изменить. Вот эти уточнения:

Как открыть файл STL

Если вам интересно, как открыть STL-файл, вы можете сделать это несколькими способами. Один из них — через какие-то онлайн-просмотрщики, а также с помощью программного обеспечения, установленного на вашем компьютере. Вот некоторые из лучших вариантов:

• В сети:
  • STL-просмотрSTL
  • Программа просмотра Autodesk Viewer
• Windows: Microsoft 3D-просмотрщик
• GNU / Linux: Гмш
• MacOS: предварительный просмотр или Приятный3D
• iOS / iPadOS: STL SimpleViewer
• Android-: Быстрый просмотрщик STL

Как создать файл STL

к создавать STL-файлы, у вас также есть хороший репертуар программного обеспечения для всех платформ и даже онлайн-вариантов, таких как:

• В сети: TinkerCAD, Sketchup, OnShape
• Windows: FreeCAD, Блендер, Сетевая Лаборатория
• GNU / Linux: FreeCAD, Блендер, Сетевая Лаборатория
• MacOS: FreeCAD, Блендер, Сетевая Лаборатория
• iOS / iPadOS*
• Андроиды: *

Как редактировать файл STL

В этом случае программное обеспечение, которое он способен создать, также позволяет редактировать файл STL, поэтому, чтобы увидеть программы, вы можете увидеть предыдущий пункт.

Альтернативы

Понемногу они появились некоторые альтернативные форматы для макетов для 3D-печати. Эти другие форматы также очень важны и включают в себя:

• PLY (формат файла многоугольника): Эти файлы имеют расширение .ply и представляют собой формат многоугольников или треугольников. Он был разработан для хранения трехмерных данных с 3D-сканеров. Это простое геометрическое описание объекта, а также другие свойства, такие как цвет, прозрачность, нормали поверхности, координаты текстуры и т. д. И так же, как STL, есть ASCII и бинарная версия.
• OBJ: файлы с расширением .obj также являются файлами определения геометрии. Они были разработаны Wavefront Technologies для программного обеспечения Advanced Visualizer. В настоящее время он имеет открытый исходный код и был принят многими программами 3D-графики. Он также хранит простую геометрическую информацию об объекте, такую ​​как положение каждой вершины, текстуры, нормали и т. д. Объявляя вершины против часовой стрелки, вам не нужно явно объявлять нормальные грани. Кроме того, координаты в этом формате не имеют единиц измерения, но могут содержать информацию о масштабе.
• 3MF (производственный формат 3D): этот формат хранится в файлах .3mf — стандарте с открытым исходным кодом, разработанном консорциумом 3MF. Формат геометрических данных для аддитивного производства основан на XML. Он может включать информацию о материалах, о цвете и т. д.
• VRML (язык моделирования виртуальной реальности): был создан консорциумом Web3D. Эти файлы имеют формат, целью которого является представление интерактивных трехмерных сцен или объектов, а также цвета поверхности и т. д. И они являются основой X3D (расширяемой 3D-графики).
• AMF (формат аддитивного производства): формат файла (.amf), который также является стандартом с открытым исходным кодом для описания объектов для процессов аддитивного производства для 3D-печати. Он также основан на XML и совместим с любым программным обеспечением для проектирования САПР. И он стал преемником STL, но с такими улучшениями, как встроенная поддержка цветов, материалов, узоров и созвездий.
• WRL: расширение VRML.

Что такое GCode?

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

Мы много говорили о языке программирования GCode, так как сегодня он является ключевой частью процесса 3D-печати, переходя от проектирования STL к G-код, представляющий собой файл с инструкциями и параметрами управления 3D-принтером.. Преобразование, которое будет выполняться автоматически программным обеспечением слайсера.

Этот код имеет командир которые сообщают принтеру, как и где выдавливать материал, чтобы получить деталь типа:

• G: эти коды понятны всем принтерам, использующим G-коды.
• M: это специальные коды для определенных серий 3D-принтеров.
• прочее: есть и другие родные коды других машин, такие как функции F, T, H и т.д.

Как вы можете видеть на предыдущем изображении примера, ряд строки кода которые являются не чем иным, как координатами и другими параметрами, чтобы сказать 3D-принтеру, что делать, как если бы это был рецепт:

• Х, Y, Z: - координаты трех осей печати, то есть то, что экструдер должен перемещать в ту или иную сторону, при этом исходные координаты равны 0,0,0. Например, если в X есть число больше 0, оно будет двигаться к этой координате в направлении ширины 3D-принтера. В то время как если в Y есть число выше 0, головка будет двигаться наружу и в направлении зоны печати. Наконец, любое значение больше 0 в Z приведет к прокрутке до указанной координаты снизу вверх. То есть в отношении куска можно сказать, что X будет шириной, Y глубиной или длиной, а Z высотой.
• F: укажет скорость, с которой движется печатающая головка, указанную в мм/мин.
• E: относится к длине экструзии в миллиметрах.
• ;: весь текст, которому предшествует ; это комментарий, и принтер его игнорирует.
• G28: обычно выполняется в начале, чтобы голова двигалась до упора. Если оси не указаны, принтер будет перемещать все 3, но если указана конкретная, он применит ее только к ней.
• G1: это одна из самых популярных G-команд, поскольку именно она приказывает 3D-принтеру наносить материал при линейном перемещении к отмеченной координате (X, Y). Например, G1 X1.0 Y3.5 F7200 указывает на нанесение материала по площади, отмеченной координатами 1.0 и 3.5, и со скоростью 7200 мм/мин, то есть со скоростью 120 мм/с.
• G0: делает то же, что и G1, но без выдавливания материала, то есть перемещает головку без отложения материала для тех движений или областей, где ничего не должно откладываться.
• G92: указывает принтеру установить текущее положение его осей, что удобно, когда вы хотите изменить положение осей. Очень используется в самом начале каждого слоя или в ретракции.
• M104: команда на нагрев экструдера. Он используется в начале. Например, М104 С180 Т0 будет означать, что экструдер T0 нагревается (если есть двойное сопло, это будут T0 и T1), а S определяет температуру, в данном случае 180ºC.
• M109: аналогично приведенному выше, но указывает, что печать должна ждать, пока экструдер не нагреется до температуры, прежде чем приступать к любым другим командам.
• М140 и М190: аналогичны двум предыдущим, но в них нет параметра Т, так как в данном случае он относится к температуре слоя.

Конечно, этот G-код работает для принтеров типа FDM, так как для смоляных потребуются другие параметры, но на этом примере достаточно, чтобы вы поняли, как это работает.

Преобразования: STL в…

Наконец, еще одна вещь, которая вызывает у пользователей больше всего сомнений, учитывая количество существующих различных форматов, добавление форматов 3D-проектов САПР и кодов, созданных различными слайсерами, — это способ преобразования из одного в другой. Здесь у вас есть некоторые из самых желанных конверсий:

• Преобразование из STL в GCode: Его можно преобразовать с помощью программного обеспечения для нарезки, поскольку это является одной из его целей.
• Перейти от STL к Solidworks: можно сделать с помощью самого Solidworks. открытый > в проводнике изменить формат STL (* .stl) > опции > изменить импортировать как a твердое тело o твердая поверхность > Принять > найдите и щелкните STL, который вы хотите импортировать > открытый > теперь вы можете видеть открытую модель и дерево характеристик слева > Импортированный > FeatureWorks > Признать особенности > И было бы готово.
• Преобразование изображения в STL или JPG/PNG/SVG в STL: вы можете использовать онлайн-сервисы, такие как Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D и т. д., или использовать некоторые инструменты искусственного интеллекта и даже программное обеспечение, такое как Blender и т. д., для создания 3D-модели из изображения и последующего экспорта в STL.
• Преобразование из DWG в STL: это файл САПР, и для преобразования можно использовать многие программы САПР. Например:
  • AutoCAD: «Вывод» > «Отправить» > «Экспорт» > введите имя файла > выберите тип «Литография» (*.stl) > «Сохранить».
  • SolidWorks: «Файл» > «Сохранить как» > «Сохранить как STL» > «Параметры» > «Разрешение» > «Хорошо» > «ОК» > «Сохранить».
• От OBJ к STL: можно использовать как онлайн-сервисы конвертации, так и некоторые локальные программные средства. Например, с помощью Spin3D вы можете сделать следующее: Добавить файлы > Открыть > выбрать папку назначения в поле Сохранить в папке > Выбрать формат вывода > stl > нажать кнопку Преобразовать и дождаться завершения процесса.
• Перейти от Sketchup к STL: Вы можете легко сделать это с помощью самого Sketchup, так как он имеет функции импорта и экспорта. В этом случае вам нужно экспортировать, выполнив шаги, когда у вас открыт файл Sketchup: «Файл»> «Экспорт»> «3D-модель»> выберите, где сохранить STL> «Сохранить как файл STereolithography (.stl)»> «Экспорт».

Больше информации

• Лучшие полимерные 3D-принтеры
• 3D сканер
• запасные части для 3D-принтеров
• Нити и смола для 3D-принтеров
• Лучшие промышленные 3D-принтеры
• Лучшие 3D-принтеры для дома
• Лучшие дешевые 3D-принтеры
• Как выбрать лучший 3D-принтер
• Типы 3D-принтеров
• Руководство по началу работы с 3D-печатью