Файли STL: все, що вам потрібно знати про цей формат та його альтернативи

STL візуалізації

Якщо ви увійшли в світ 3D-друку, напевно, ви бачили абревіатуру STL в більш ніж одному місці. Ці скорочення відносяться до тип формату файлу (з розширенням .stl) що було дуже важливо, хоча зараз є деякі альтернативи. І справа в тому, що, як ви добре знаєте, 3D-дизайн не можна друкувати як є, і вони потребують деяких проміжних кроків.

Коли у вас є концепція 3D-моделі, ви повинні використовувати програмне забезпечення для проектування САПР і створити візуалізацію. Потім його можна експортувати у формат STL, а потім передати через слайсер, який «нарізає» його, щоб створити, наприклад, GCode, який зрозуміло для 3D-принтера і так, щоб шари можна було створювати, поки шматок не буде завершено. Але не хвилюйтеся, якщо ви не повністю розумієте це, тут ми пояснимо все, що вам потрібно знати.

Обробка 3D моделі

змішувач

У звичайних принтерах у вас є програма, така як програма для зчитування PDF-файлів або текстовий редактор, текстовий процесор тощо, у якій є функція друку, яка при натисканні документ потрапляє до черги друку, щоб бути надрукованим. Однак у 3D-принтерах це трохи складніше, т.к Необхідні 3 категорії програмного забезпечення Щоб це запрацювало:

  • Програмне забезпечення для 3D-моделювання: Це можуть бути інструменти моделювання або CAD, за допомогою яких можна створити модель, яку потрібно надрукувати. Деякі приклади:
    • TinkerCAD
    • змішувач
    • BRL-CAD
    • Дизайн Spark Механічний
    • FreeCAD
    • OpenSCAD
    • wings3d
    • Autodesk AutoCAD
    • Autodesk Fusion 360
    • Autodesk Inventor
    • 3D коса риса
    • Sketchup
    • 3D МВС
    • Rhino3D
    • Кіно 4D
    • SolidWorks
    • майя
    • 3DS Макс
  • Слайсери: це тип програмного забезпечення, яке бере файл, розроблений однією з попередніх програм, і розрізає його, тобто розрізає на шари. Таким чином, це може зрозуміти 3D-принтер, який, як відомо, будує його шар за шаром і перетворює його в G-код (переважна мова серед більшості виробників 3D-принтерів). Ці файли також містять додаткові дані, такі як швидкість друку, температура, висота шару, якщо є мультиекструзія тощо. По суті, CAM-інструмент, який генерує всі інструкції для принтера, щоб мати можливість створити модель. Деякі приклади:
    • Ultimaker Cure
    • Повторювач
    • Спростіть3D
    • slic3r
    • KISSlicer
    • IdeMaker
    • Octo Print
    • 3DPrinterOS
  • Хост принтера або програмне забезпечення хоста: у 3D-друкі це означає програму, корисність якої полягає в отриманні файлу GCode від слайсера та доставці коду на сам принтер, як правило, через порт USB або по мережі. Таким чином, принтер може інтерпретувати цей «рецепт» команд GCode з координатами X (0.00), Y (0.00) і Z (0.00), до яких потрібно перемістити головку для створення об’єкта та необхідних параметрів. У багатьох випадках програмне забезпечення хоста інтегровано в сам слайсер, тому вони зазвичай є однією програмою (див. приклади слайсерів).
У той час як у програмному забезпеченні для дизайну ви маєте свободу вибирати те, що вам підходить, у випадку двох інших це не так. 3D-принтери зазвичай підтримують лише один або кілька з них, але вони не підтримують усі.

Ці два останні пункти зазвичай вони поставляються разом із самим 3D-принтером, як і звичайні драйвери принтера. однак, програмне забезпечення для проектування Його доведеться вибирати окремо.

Нарізка: що таке 3D слайдер

У попередньому розділі ви дізналися більше про слайдер, тобто програмне забезпечення, яке вирізає 3D-модель, призначене для отримання необхідних шарів, її форм і розмірів, щоб 3D-принтер знав, як її створити. однак, процес нарізки в 3D-друкі це досить цікавий і фундаментальний етап процесу. Тому тут ви можете отримати більше інформації про це.

зріз, зріз 3D

El покроковий процес нарізки дещо відрізняється в залежності від використовуваної технології 3D-друку. І в основному ви можете розрізняти:

  • Нарізка FDM: У цьому випадку потрібне точне керування кількома осями (X/Y), оскільки вони переміщують головку по двох осях і дуже вимагають руху друкуючої головки для побудови тривимірного об’єкта. Він також включатиме такі параметри, як температура сопла та охолодження. Після того, як слайсер згенерує GCode, алгоритми внутрішнього контролера принтера будуть відповідати за виконання необхідних команд.
  • Нарізка SLA: У цьому випадку команди також повинні включати час експозиції та швидкість підйому. І це тому, що замість нанесення шарів шляхом екструзії, ви повинні направити промінь світла на різні частини смоли, щоб затвердити її та створити шари, одночасно піднімаючи об’єкт, щоб створити новий новий шар. Ця техніка вимагає менше рухів, ніж FDM, оскільки для спрямування лазера керують лише відбиваючим дзеркалом. Крім того, необхідно виділити щось важливе, а саме те, що ці типи принтерів зазвичай не використовують GCode, а зазвичай мають власні власні коди (тому їм потрібне власне програмне забезпечення для вирізання або нарізки). Однак існують деякі загальні засоби для SLA, такі як ChiTuBox і FormWare, які сумісні з багатьма 3D-принтерами цього типу.
  • Нарізка DLP і MSLA: У цьому іншому випадку це буде схоже на SLA, але з тією різницею, що єдиним потрібним рухом у них буде рух будівельної плити, яка буде рухатися вздовж осі Z під час процесу. Інша інформація буде орієнтована на виставкову панель або екран.
  • Інші: Для інших, таких як SLS, SLM, EBM тощо, можуть бути помітні відмінності в процесах друку. Майте на увазі, що в цих трьох згаданих випадках також додається інша змінна, наприклад, ін’єкція зв’язуючого, що вимагає більш складного процесу нарізки. І до цього ми повинні додати, що модель принтера SLS фірми не буде працювати так само, як принтер SLS конкурентів, тому потрібне спеціальне програмне забезпечення для різання (зазвичай це власні програми, надані самим виробником).

Наостанок хотів би додати, що є бельгійська компанія під назвою Матеріалізувати який створив a комплексне програмне забезпечення, яке обслуговує всі технології 3D-друку і потужний драйвер для 3D-принтерів називається Магія. Крім того, це програмне забезпечення можна розширити за допомогою модулів для створення відповідного файлу вирізання для конкретних машин.

STL файли

STL-файл

До цього часу були зроблені посилання на STL файли, які є основою цієї статті. Однак цей популярний формат ще не вивчений детально. У цьому розділі ви зможете детально ознайомитися з цим:

Що таке файл STL?

Формат STL-файл це файл з тим, що потрібно драйверу 3D-принтера, тобто для того, щоб апаратне забезпечення принтера могло надрукувати потрібну форму, іншими словами, він дозволяє закодувати геометрію поверхні тривимірного об’єкта. Його створив Чак Халл з 3D Systems у 80-х, і абревіатура не зовсім зрозуміла.

Геометричне кодування може бути закодовано за допомогою Теселяція, вставляючи геометричні фігури таким чином, щоб не було перекриттів або пробілів, тобто як мозаїка. Наприклад, фігури можна створювати за допомогою трикутників, як у випадку з рендерингом GPU. Тонка сітка, що складається з трикутників, утворить всю поверхню 3D-моделі з кількістю трикутників і координатами їх 3 точок.

Двійковий STL проти ASCII STL

Він розрізняє STL у двійковому форматі та STL у форматі ASCII. Два способи зберігання та представлення інформації цих плиток та інших параметрів. А Приклад формату ASCII би:

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>

Де «вершина» буде необхідними точками з відповідними координатами XYZ. Наприклад, для створення сферичну форму, ви можете скористатися цим приклад коду ASCII.

Якщо тривимірна форма дуже складна або велика, це означатиме наявність багатьох маленьких трикутників, навіть більше, якщо роздільна здатність вища, що зробить трикутники меншими, щоб згладити форми. Це створює величезні файли ASCII STL. Щоб ущільнити це, ми використовуємо Формати STL двійкові файли, такі як:

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

Якщо ви хочете, ось у вас є файл STLB або приклад двійкового STL для формування простий куб.

Нарешті, якщо вам цікаво, чи краще ASCII або двійковий, правда полягає в тому, що двійкові файли завжди рекомендуються для 3D-друку через їх менший розмір. Однак, якщо ви хочете перевірити код і налагодити його вручну, у вас немає іншого способу зробити це, окрім використання ASCII та редагування, оскільки це більш інтуїтивно зрозуміло для інтерпретації.

Переваги та недоліки STL

Як зазвичай, файли STL мають свої переваги і недоліки. Важливо, щоб ви їх знали, щоб визначити, чи це правильний формат для вашого проекту, чи коли вам не варто його використовувати:

  • Перевага:
    • це універсальний і сумісний формат майже з усіма 3D-принтерами, тому він настільки популярний серед інших, як VRML, AMF, 3MF, OBJ тощо.
    • Володіє a зріла екосистема, і в Інтернеті легко знайти все необхідне.
  • Недоліки:
    • Обмеження кількості інформації, яку ви можете включати, оскільки його не можна використовувати для кольорів, граней або інших додаткових метаданих, щоб включати авторські права чи авторство.
    • La вірність є ще одним із його слабких місць. Роздільна здатність не дуже хороша при роботі з принтерами з високою роздільною здатністю (мікрометричними), оскільки кількість трикутників, необхідних для плавного опису кривих, буде величезною.

Не всі STL підходять для 3D-друку

Здається, що будь-який файл STL можна використовувати для друку в 3D, але правда така не всі файли .stl можна друкувати. Це просто файл, відформатований для розміщення геометричних даних. Для того, щоб вони були надруковані, вони повинні мати відомості про товщину та інші необхідні деталі. Коротше кажучи, STL гарантує, що модель добре видно на екрані ПК, але геометрична фігура може бути не суцільною, якби вона була надрукована як є.

Тож спробуйте переконайтеся, що STL (якщо ви не створили його самостійно) підходить для 3D-друку. Це заощадить багато втраченого часу, а також даремно витрачати нитку або смолу на неправильну модель.

Суперечка

Щоб завершити цей пункт, ви повинні знати, що деякі є суперечки щодо того, чи використовувати цей тип файлу чи ні. Хоча навколо все ще багато людей, деякі вже вважають STL мертвим порівняно з альтернативами. І деякі з причин, які вони наводять для уникнення STL для 3D-дизайну:

  • погана роздільна здатність оскільки під час тріангуляції деяка якість буде втрачено порівняно з моделлю CAD.
  • Колір і текстура втрачаються, що вже дозволяють інші більш сучасні формати.
  • Без контролю заповнення передовий.
  • Інші файли є більш продуктивними при редагуванні або перегляді їх, ніж STL у разі необхідності будь-якого виправлення.

Програмне забезпечення для .stl

CAD проти STL

Деякі з Поширені запитання про формат файлу STL зазвичай вони мають на увазі, як цей формат можна створити, або як його можна відкрити, і навіть як його можна змінити. Ось ці уточнення:

Як відкрити файл STL

Якщо вам цікаво, як відкрити файл STL, це можна зробити кількома способами. Один із них — через деякі онлайн-переглядачі, або також із програмним забезпеченням, встановленим на вашому комп’ютері. Ось деякі з найкращих варіантів:

Як створити файл STL

в створювати файли STL, у вас також є хороший репертуар програмного забезпечення для всіх платформ і навіть онлайн-варіантів, таких як:

*Існують програми для редагування та моделювання 3D для мобільних пристроїв, таких як AutoCAD Mobile, Morphi, OnShape, Prisma3D, Putty, Sculptura, Shapr3D тощо, хоча вони не можуть працювати з STL.

Як відредагувати файл STL

У цьому випадку також дозволяє програмне забезпечення, яке він здатний створити редагувати файл STL, отже, щоб побачити програми, ви можете побачити попередній пункт.

Альтернативи

3D дизайн, формати файлів

Потроху вони з'явилися деякі альтернативні формати для дизайну для 3D-друку. Ці інші формати також дуже важливі, і включають:

Файли з цим типом мови не тільки мають одне розширення, але можуть бути представлені кількома. Деякі з них: .gcode, .mpt, .mpf, .nc тощо.
  • PLY (формат багатокутника): Ці файли мають розширення .ply і є форматом для багатокутників або трикутників. Він був розроблений для зберігання тривимірних даних з 3D-сканерів. Це простий геометричний опис об’єкта, а також інші властивості, такі як колір, прозорість, нормалі поверхні, координати текстури тощо. І, як і STL, існує ASCII і двійкова версія.
  • OBJ: файли з розширенням .obj також є файлами визначення геометрії. Вони були розроблені Wavefront Technologies для програмного забезпечення під назвою Advanced Visualizer. Наразі він є відкритим вихідним кодом і був прийнятий багатьма програмами для 3D-графіки. Він також зберігає просту геометричну інформацію про об’єкт, таку як положення кожної вершини, текстури, нормалі тощо. Оголошуючи вершини проти годинникової стрілки, вам не потрібно явно оголошувати нормальні грані. Також координати в цьому форматі не мають одиниць, але можуть містити інформацію про масштаб.
  • 3MF (3D-формат виробництва): Цей формат зберігається у файлах .3mf, стандарті з відкритим вихідним кодом, розробленому консорціумом 3MF. Формат геометричних даних для адитивного виробництва заснований на XML. Він може містити інформацію про матеріали, про колір тощо.
  • VRML (мова моделювання віртуальної реальності): створено консорціумом Web3D. Ці файли мають формат, метою якого є представлення інтерактивних тривимірних сцен або об’єктів, а також кольору поверхні тощо. І вони є основою X3D (extensible 3D Graphics).
  • AMF (формат аддитивного виробництва): Формат файлу (.amf), який також є стандартом з відкритим вихідним кодом для опису об’єктів для адитивних виробничих процесів для 3D-друку. Він також заснований на XML і сумісний з будь-яким програмним забезпеченням для проектування САПР. І він став наступником STL, але з покращеннями, такими як вбудована підтримка кольорів, матеріалів, візерунків та сузір’їв.
  • WRL: розширення VRML.

Що таке GCode?

Приклад GCode

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

Ми багато говорили про мову програмування GCode, оскільки сьогодні вона є ключовою частиною процесу 3D-друку, переходячи від дизайну STL до G-код, який є файлом з інструкціями та параметрами керування 3D-принтером. Перетворення, яке буде виконуватися автоматично програмним забезпеченням для слайсера.

Детальніше про ці коди ми побачимо в статті про ЧПУ, оскільки 3D-принтер – це не що інше, як машина з ЧПУ, яка друкує…

Цей код має команди, які повідомляють принтеру, як і куди видавлювати матеріал, щоб отримати деталь типу:

  • G: Ці коди зрозумілі всім принтерам, які використовують коди G.
  • M: Це конкретні коди для певної серії 3D-принтерів.
  • Інше: є також інші власні коди інших машин, наприклад функції F, T, H тощо.
Ви можете побачити приклади G-кодів і графічні результати ця посилання.

Як видно на попередньому зображенні прикладу, серія рядки коду які є не що інше, як координати та інші параметри, які вказують 3D-принтеру, що робити, ніби це був рецепт:

  • X І Z: – координати трьох осей друку, тобто те, що екструдер повинен рухатися в тому чи іншому напрямку, з координатами початку координат 0,0,0. Наприклад, якщо в X є число більше 0, воно переміститься до цієї координати в напрямку ширини 3D-принтера. Тоді як якщо в Y є число вище 0, головка буде рухатися у напрямку до зони друку. Нарешті, будь-яке значення більше 0 у Z призведе до прокручування до вказаної координати знизу вгору. Іншими словами, щодо частини можна сказати, що X буде шириною, Y — глибиною або довжиною, а Z — висотою.
  • F: буде вказувати швидкість, з якою рухається друкувальна головка, зазначену в мм/хв.
  • E: відноситься до довжини екструзії в міліметрах.
  • ;: весь текст, якому передує ; це коментар, і принтер його ігнорує.
  • G28: Зазвичай виконується на початку так, щоб голова рухалася до упорів. Якщо не вказано жодну осі, принтер перемістить усі 3, але якщо вказано конкретну, він застосуватиме її лише до цієї.
  • G1: Це одна з найпопулярніших команд G, оскільки вона наказує 3D-принтеру наносити матеріал, рухаючись лінійно до позначеної координати (X,Y). Наприклад, G1 X1.0 Y3.5 F7200 вказує на осадження матеріалу вздовж області, позначеної координатами 1.0 і 3.5, і зі швидкістю 7200 мм/хв, тобто 120 мм/с.
  • G0: виконує те ж саме, що і G1, але без видавлювання матеріалу, тобто переміщує головку без нанесення матеріалу, для тих рухів або ділянок, де нічого не слід осаджувати.
  • G92: повідомляє принтеру встановити поточне положення його осей, що зручно, якщо ви хочете змінити розташування осей. Дуже часто використовується на початку кожного шару або при втягуванні.
  • M104: команда нагріти екструдер. Використовується на початку. Наприклад, M104 S180 T0 буде вказувати, що екструдер T0 нагрівається (якщо є подвійне сопло, то це будуть T0 і T1), тоді як S визначає температуру, в даному випадку 180ºC.
  • M109: подібне до вищенаведеного, але вказує на те, що друк має зачекати, поки екструдер нагріється до температури, перш ніж продовжувати виконувати будь-які інші команди.
  • M140 і M190: аналогічні двом попереднім, але вони не мають параметра Т, оскільки в даному випадку він відноситься до температури ліжка.

Звичайно, цей G-код працює для принтерів типу FDM, оскільки смоляним знадобляться інші параметри, але цього прикладу достатньо, щоб ви зрозуміли, як це працює.

Перетворення: STL в…

Перетворення файлів STL

Нарешті, ще одна з речей, яка викликає найбільше сумнівів у користувачів, враховуючи кількість різних форматів, які існують, додаючи проекти 3D CAD та коди, створені різними слайсерами, — це те, як конвертувати один в інший. Ось вам деякі з найбільш затребуваних конверсій:

Якщо ви зробите пошук у Google, ви побачите, що існує багато онлайн-сервісів перетворення, таких як AnyConv або MakeXYZ, які можуть конвертувати практично будь-який формат, хоча не всі вони добре працюють, і не всі безкоштовні.
  • Конвертувати з STL в GCode: Його можна конвертувати за допомогою програмного забезпечення для нарізки, оскільки це одна з його цілей.
  • Перейдіть від STL до Solidworks: можна зробити за допомогою самого Solidworks. Відкрито > у провіднику файлів змінити на формат STL (*.stl) > опції > змінити імпортувати як a тверде тіло o тверда поверхня > Прийняти > перегляньте та клацніть на STL, який потрібно імпортувати > Відкрито > тепер ви можете побачити відкриту модель та дерево функцій ліворуч > Імпортований > FeatureWorks > Розпізнати особливості > і було б готово.
  • Перетворіть зображення в STL або JPG/PNG/SVG в STL: Ви можете використовувати онлайн-сервіси, такі як Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D тощо, або використовувати деякі інструменти штучного інтелекту та навіть програмне забезпечення, наприклад Blender тощо, щоб створити 3D-модель із зображення, а потім експортувати в STL.
  • Конвертувати з DWG в STL: Це файл CAD, і для перетворення можна використовувати багато програмного забезпечення для проектування CAD. Наприклад:
    • AutoCAD: Виведення > Надіслати > Експорт > введіть назву файлу > виберіть тип літографії (*.stl) > Зберегти.
    • SolidWorks: Файл > Зберегти як > Зберегти як STL > Параметри > Роздільна здатність > Добре > OK > Зберегти.
  • Від OBJ до STL: Можна використовувати обидві онлайн-служби конвертації, а також деякі локальні програмні інструменти. Наприклад, за допомогою Spin3D ви можете зробити наступне: Додати файли > Відкрити > вибрати папку призначення в папці Зберегти в папці > Виберіть Формат виведення > stl > натисніть кнопку Конвертувати та дочекайтеся завершення процесу.
  • Перейдіть від Sketchup до STL: Ви можете зробити це за допомогою самого Sketchup простим способом, оскільки він має функції імпорту та експорту. У цьому випадку вам потрібно експортувати, виконавши кроки, коли у вас відкритий файл Sketchup: Файл > Експорт > 3D-модель > виберіть, де зберегти STL > Зберегти як файл STereolithography (.stl) > Експортувати.

Подальша інформація


2 коментарі, залиште свій

Залиште свій коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований. Обов'язкові для заповнення поля позначені *

*

*

  1. Відповідальний за дані: Мігель Анхель Гатон
  2. Призначення даних: Контроль спаму, управління коментарями.
  3. Легітимація: Ваша згода
  4. Передача даних: Дані не передаватимуться третім особам, за винятком юридичних зобов’язань.
  5. Зберігання даних: База даних, розміщена в мережі Occentus Networks (ЄС)
  6. Права: Ви можете будь-коли обмежити, відновити та видалити свою інформацію.

  1.   Рубен - сказав він

    Дуже добре пояснюється і дуже зрозуміло.
    Дякую за синтез.

    1.    Ісаак - сказав він

      Велике спасибі!