STL файлове: Всичко, което трябва да знаете за този формат и неговите алтернативи

Ако сте навлезли в света на 3D печата, със сигурност сте виждали акронима STL на повече от едно място. Тези акроними се отнасят за вид файлов формат (с разширение .stl) което беше много важно, въпреки че сега има някои алтернативи. И това е, че 3D дизайните не могат да бъдат отпечатани, както е, както добре знаете, и те се нуждаят от някои междинни стъпки.

Когато имате концепцията за 3D модел, трябва да използвате CAD софтуер за проектиране и да генерирате рендера. След това може да бъде експортиран във формат STL и след това прекаран през слайсер, който го „нарязва“, за да създаде, например, GCode, който е разбираемо от 3D принтер и така, че слоевете да могат да се създават, докато парчето не бъде завършено. Но не се притеснявайте, ако не го разбирате напълно, тук ще ви обясним всичко, което трябва да знаете.

Обработка на 3D модел

При конвенционалните принтери имате програма, като PDF четец или текстов редактор, текстообработваща програма и т.н., в която има функция за отпечатване, която при натискане документът отива в опашката за печат, за да бъде бъде отпечатан. При 3D принтерите обаче е малко по-сложно, т.к Необходими са 3 категории софтуер За да работи:

• Софтуер за 3D моделиране: Това могат да бъдат инструменти за моделиране или CAD, в които да създадете модела, който искате да отпечатате. Някои примери са:
  • TinkerCAD
  • бъркачка
  • BRL-CAD
  • Дизайн Spark Механичен
  • FreeCAD
  • OpenSCAD
  • wings3d
  • Autodesk AutoCAD
  • Autodesk Fusion 360
  • Autodesk Inventor
  • 3D наклонена черта
  • Sketchup
  • 3D МВР
  • Rhino3D
  • Cinema 4D
  • SolidWorks
  • маи
  • 3DS Макс
• нарязване: това е вид софтуер, който взема файла, проектиран от една от предишните програми, и го нарязва, тоест го нарязва на слоеве. По този начин той може да бъде разбран от 3D принтера, който, както знаете, го изгражда слой по слой и го преобразува в G-Code (преобладаващ език сред повечето производители на 3D принтери). Тези файлове включват и допълнителни данни като скорост на печат, температура, височина на слоя, ако има многократно екструдиране и т.н. По принцип CAM инструмент, който генерира всички инструкции за принтера, за да може да направи модела. Някои примери са:
  • Ultimaker Cure
  • Повторител
  • Опростете 3D
  • slic3r
  • KISSlicer
  • Създател на идеи
  • Окто печат
  • 3DPrinterOS
• Хост за принтер или софтуер за хост: в 3D печата се отнася до програма, чиято полезност е да получи GCode файла от слайсера и да достави кода до самия принтер, обикновено през USB порт или по мрежа. По този начин принтерът може да интерпретира тази «рецепта» от GCode команди с координатите X (0.00), Y (0.00) и Z (0.00), към които трябва да се премести главата, за да се създаде обектът и необходимите параметри. В много случаи хост софтуерът е интегриран в самия слайсер, така че те обикновено са една програма (вижте примери за слайсери).

Тези последни две точки обикновено идват със самия 3D принтер, като обикновените драйвери за принтер. Но въпреки това, софтуер за проектиране Ще трябва да го изберете отделно.

Нарязване: какво е 3D плъзгач

В предишния раздел научихте повече за плъзгача, тоест софтуера, който изрязва 3D модела, предназначен да получи необходимите слоеве, неговите форми и размери, така че 3D принтерът да знае как да го създаде. Но въпреки това, процеса на нарязване в 3D печат това е доста интересна и фундаментална фаза в процеса. Ето защо тук можете да получите повече информация за него.

El стъпка по стъпка процес на нарязване се различава леко в зависимост от използваната технология за 3D печат. И по принцип можете да правите разлика между:

• FDM нарязване: В този случай е необходим прецизен контрол на няколко оси (X/Y), тъй като те движат главата по две оси и изискват значително движение на печатащата глава за изграждане на триизмерния обект. Той също така ще включва параметри като температура на дюзата и охлаждане. След като слайсерът генерира GCode, алгоритмите на вътрешния драйвер на принтера ще отговарят за изпълнението на необходимите команди.
• SLA нарязване: В този случай командите трябва да включват също времената на експозиция и скоростите на издигане. И това е така, защото вместо да отлагате слоеве чрез екструдиране, трябва да насочите светлинния лъч към различни части на смолата, за да я втвърдите и да създадете слоеве, като същевременно повдигате обекта, за да позволите да се създаде друг нов слой. . Тази техника изисква по-малко движения от FDM, тъй като само отразяващо огледало се управлява, за да насочва лазера. Освен това трябва да се подчертае нещо важно, а това е, че тези типове принтери обикновено не използват GCode, а обикновено имат свои собствени кодове (следователно се нуждаят от собствен софтуер за рязане или нарязване). Въпреки това, има някои генерици за SLA като ChiTuBox и FormWare, които са съвместими с много 3D принтери от този тип.
• DLP и MSLA нарязване: В този друг случай ще бъде подобно на SLA, но с тази разлика, че единственото движение, което се изисква в тях, ще бъде това на изграждащата плоча, която ще се движи по оста Z по време на процеса. Другата информация ще бъде ориентирана към изложбения панел или екран.
• Друг: За останалите, като SLS, SLM, EBM и др., може да има забележими разлики в процесите на печат. Имайте предвид, че в тези три споменати случая се добавя и друга променлива, като например инжектирането на свързващото вещество и изисква по-сложен процес на нарязване. И към това трябва да добавим, че моделът SLS принтер на марката няма да работи по същия начин като SLS принтера на конкуренцията, така че е необходим специфичен софтуер за рязане (те обикновено са собствени програми, предоставени от самия производител).

Накрая бих искал да добавя, че има белгийска компания, наречена Материализирайте се който е създал а сложен софтуер, който обслужва всички технологии за 3D печат и мощен драйвер за 3D принтери, наречен магии. Освен това този софтуер може да бъде подобрен с модули за генериране на подходящия файл за изрязване за конкретни машини.

STL файлове

Досега са правени препратки към STL файлове, които са в основата на тази статия. Този популярен формат обаче все още не е проучен задълбочено. В този раздел ще можете да го разберете в дълбочина:

Какво е STL файл?

Форматът на STL-файл това е файл с това, от което се нуждае драйверът на 3D принтера, тоест, така че хардуерът на принтера да може да отпечата желаната форма, с други думи, позволява да се кодира геометрията на повърхността на триизмерен обект. Създаден е от Чък Хъл от 3D Systems през 80-те години на миналия век, а акронимът не е напълно ясен.

Геометричното кодиране може да бъде кодирано от Теселация, поставяйки геометричните фигури по такъв начин, че да няма припокривания или интервали, тоест като мозайка. Например, формите могат да бъдат съставени с помощта на триъгълници, какъвто е случаят с изобразяването на GPU. Фина мрежа, съставена от триъгълници, ще формира цялата повърхност на 3D модела, с броя на триъгълниците и координатите на техните 3 точки.

Двоичен STL срещу ASCII STL

Той прави разлика между STL в двоичен формат и STL в ASCII формат. Два начина за съхраняване и представяне на информацията за тези плочки и други параметри. А Пример за формат ASCII би се:

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>

Където «връх» ще бъдат необходимите точки със съответните им XYZ координати. Например за създаване сферична форма, можете да използвате това примерен ASCII код.

Когато една 3D форма е много сложна или голяма, това ще означава, че има много малки триъгълници, дори повече, ако разделителната способност е по-висока, което ще направи триъгълниците по-малки, за да изглади формите. Това генерира огромни ASCII STL файлове. За да го уплътним, използваме STL формати двоични файлове, като:

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

Ако желаете, тук имате STLB файл или примерен двоичен STL за формиране обикновен куб.

И накрая, ако се чудите дали е по-добре ASCII или двоичен файл, истината е, че двоичните файлове винаги се препоръчват за 3D печат поради по-малкия им размер. Въпреки това, ако искате да проверите кода и да го отстраните ръчно, тогава няма друг начин да го направите освен да използвате ASCII и редактиране, тъй като е по-интуитивно за интерпретиране.

Предимства и недостатъци на STL

STL файловете имат своите предимства и недостатъци, както обикновено. Важно е да ги познавате, за да определите дали това е правилният формат за вашия проект или кога не трябва да го използвате:

• Предимство:
  • Това е универсален и съвместим формат с почти всички 3D принтери, ето защо е толкова популярен срещу други като VRML, AMF, 3MF, OBJ и т.н.
  • Притежава a зряла екосистема, и е лесно да намерите всичко необходимо в Интернет.
• Недостатъци:
  • Ограничения за количеството информация, която можете да включите, тъй като не може да се използва за цветове, фасети или други допълнителни метаданни, включващи авторско право или авторство.
  • La верността е друга от слабите му страни. Разделителната способност не е много добра при работа с принтери с висока разделителна способност (микрометър), тъй като броят на триъгълниците, необходими за плавно описване на кривите, би бил огромен.

Не всички STL са подходящи за 3D печат

Изглежда, че всеки STL файл може да се използва за печат в 3D, но истината е такава не всички .stl могат да се отпечатват. Това е просто файл, форматиран да съдържа геометрични данни. За да бъдат отпечатани, те ще трябва да имат подробности за дебелините и други необходими подробности. Накратко, STL гарантира, че моделът може да се види добре на екрана на компютъра, но геометричната фигура може да не е плътна, ако е отпечатана както е.

Така че опитайте проверете дали STL (ако не сте го създали сами) е валидно за 3D печат. Това ще ви спести много загубено време, а също и загуба на нишка или смола за грешен модел.

Противоречие

За да завършите тази точка, трябва да знаете, че има някои противоречие дали да се използва този тип файл или не. Въпреки че все още има много роещи се наоколо, някои вече смятат STL за мъртъв в сравнение с алтернативите. И някои от причините, които те дават за избягване на STL за 3D дизайни, са:

• лоша резолюция тъй като при триангулиране ще се загуби известно качество в сравнение с CAD модела.
• Цветът и текстурата се губят, нещо, което други по-актуални формати вече позволяват.
• Без контрол на пълнежа напреднали.
• Други файлове са по-продуктивни когато ги редактирате или преглеждате, отколкото STL, в случай че е необходима корекция.

Софтуер за .stl

Някои от Често задавани въпроси относно файловия формат STL те обикновено се отнасят за това как този формат може да бъде създаден или как може да бъде отворен и дори как може да бъде модифициран. Ето тези уточнения:

Как да отворите STL файл

Ако се чудите как отворете STL файл, можете да го направите по няколко начина. Един от тях е чрез някои онлайн зрители или също със софтуер, инсталиран на вашия компютър. Ето някои от най-добрите опции:

• онлайн:
  • STL ViewSTL
  • Преглед на Autodesk
• Windows: Microsoft 3D Viewer
• GNU/Linux: Гмш
• macOS: Визуализация или Приятно 3D
• iOS / iPadOS: STL SimpleViewer
• Android: Бърз STL Viewer

Как да създадете STL файл

за създаване на STL файлове, също така имате добър репертоар от софтуер за всички платформи и дори онлайн опции като:

• онлайн: TinkerCAD, Sketchup, OnShape
• Windows: FreeCAD, Блендер, мрежеста лаборатория
• GNU/Linux: FreeCAD, Блендер, мрежеста лаборатория
• macOS: FreeCAD, Блендер, мрежеста лаборатория
• iOS / iPadOS:*
• android: *

Как да редактирате STL файл

В този случай софтуерът, който може да създаде, също позволява редактирате STL файл, следователно, за да видите програми, можете да видите предишната точка.

алтернативи

Малко по малко те се появиха някои алтернативни формати за дизайни за 3D печат. Тези други формати също са много важни и включват:

• PLY (многоъгълен файлов формат): Тези файлове имат разширение .ply и това е формат за многоъгълници или триъгълници. Той е проектиран да съхранява триизмерни данни от 3D скенери. Това е просто геометрично описание на обект, както и други свойства като цвят, прозрачност, повърхностни нормали, текстурни координати и т.н. И, точно като STL, има ASCII и двоична версия.
• OBJ: Файловете с разширение .obj също са файлове с дефиниция на геометрията. Те са разработени от Wavefront Technologies за софтуер, наречен Advanced Visualizer. Понастоящем е с отворен код и е приет от много програми за 3D графика. Той също така съхранява проста геометрична информация за обект, като позицията на всеки връх, текстура, нормал и т.н. Като декларирате върховете обратно на часовниковата стрелка, не е необходимо изрично да декларирате нормалните лица. Освен това координатите в този формат нямат единици, но могат да съдържат информация за мащаба.
• 3MF (3D производствен формат): Този формат се съхранява във файлове .3mf, стандарт с отворен код, разработен от 3MF Consortium. Форматът на геометричните данни за адитивното производство е базиран на XML. Може да включва информация за материалите, за цвета и т.н.
• VRML (език за моделиране на виртуална реалност): е създаден от консорциума Web3D. Тези файлове имат формат, чиято цел е да представят интерактивни триизмерни сцени или обекти, както и цвят на повърхността и т.н. И те са в основата на X3D (разширяема 3D графика).
• AMF (формат за адитивно производство): Файлов формат (.amf), който също е стандарт с отворен код за описание на обекти за адитивни производствени процеси за 3D печат. Той също така е базиран на XML и е съвместим с всеки CAD софтуер за проектиране. И той пристигна като наследник на STL, но с подобрения като включването на естествена поддръжка за цветове, материали, модели и съзвездия.
• WRL: VRML разширение.

Какво е GCode?

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

Говорихме много за езика за програмиране GCode, тъй като той е ключова част от процеса на 3D печат днес, преминавайки от STL дизайн към G-код, който е файл с инструкции и контролни параметри на 3D принтера. Преобразуване, което ще се извърши автоматично от софтуера за изрязване.

Този код има команди, които казват на принтера как и къде да екструдира материала, за да получи частта от вида:

• G: Тези кодове са универсално разбрани от всички принтери, които използват G кодове.
• M: Това са специфични кодове за определени серии 3D принтери.
• Други: има и други собствени кодове на други машини, като функции F, T, H и т.н.

Както можете да видите в предишното изображение на примера, серия от редове код които не са нищо повече от координати и други параметри, за да кажат на 3D принтера какво да прави, сякаш е рецепта:

• X И Z: са координатите на трите печатни оси, тоест това, което екструдерът трябва да се движи в една или друга посока, като началните координати са 0,0,0. Например, ако има число, по-голямо от 0 в X, то ще се премести към тази координата в посоката на ширината на 3D принтера. Докато ако има число над 0 в Y, главата ще се движи навън и в посока на зоната за печат. И накрая, всяка стойност, по-голяма от 0 в Z, ще я накара да превърти до тази определена координата отдолу нагоре. Тоест, по отношение на парчето, може да се каже, че X ще бъде ширината, Y дълбочината или дължината, а Z височината.
• F: ще покаже скоростта, с която се движи печатащата глава, посочена в mm/min.
• E: се отнася до дължината на екструдирането в милиметри.
• ;: целият текст, предхождан от ; това е коментар и принтерът го игнорира.
• G28: Обикновено се изпълнява в началото, така че главата да се движи до спирките. Ако не са посочени оси, принтерът ще премести всичките 3, но ако е посочена конкретна, ще я приложи само към тази.
• G1: Това е една от най-популярните G команди, тъй като е тази, която нарежда на 3D принтера да депозира материал, докато се движи линейно към маркираната координата (X,Y). Например, G1 X1.0 Y3.5 F7200 показва да се отлага материал по протежение на зоната, маркирана с координати 1.0 и 3.5, и със скорост 7200 mm/min, тоест при 120 mm/s.
• G0: прави същото като G1, но без екструдиране на материал, тоест премества главата, без да отлага материал, за онези движения или области, където нищо не трябва да се отлага.
• G92: казва на принтера да зададе текущата позиция на осите си, което е удобно, когато искате да промените местоположението на осите. Много се използва точно в началото на всеки слой или при прибиране.
• M104: команда за загряване на екструдера. Използва се в началото. Например, M104 S180 T0 ще покаже, че екструдерът T0 се нагрява (ако има двойна дюза, това ще бъде T0 и T1), докато S определя температурата, в този случай 180ºC.
• M109: подобно на по-горе, но показва, че печатът трябва да изчака, докато екструдерът достигне температура, преди да продължи с други команди.
• M140 и M190: подобни на предишните две, но те нямат параметър T, тъй като в този случай се отнася до температурата на леглото.

Разбира се, този G-код работи за принтери тип FDM, тъй като смолистите ще имат нужда от други параметри, но с този пример е достатъчно да разберете как работи.

Преобразувания: STL в…

И накрая, друго от нещата, които генерират най-много съмнения сред потребителите, като се има предвид броят на различните съществуващи формати, като се добавят тези на 3D CAD дизайни и кодовете, генерирани от различните слайкъри, е как да се преобразува от един в друг. Тук имате някои от най-търсените реализации:

• Конвертиране от STL в GCode: Може да се конвертира със софтуер за нарязване, тъй като това е една от неговите цели.
• Преминете от STL към Solidworks: може да се направи със самия Solidworks. Отворен > във файловия изследовател променете на формат STL (*.stl) > опции > промяна импортирайте като a твърдо тяло o твърда повърхност > приемам > прегледайте и щракнете върху STL, който искате да импортирате > Отворен > сега можете да видите отворения модел и дървото на функциите вляво > Внесен > FeatureWorks > Разпознаване на характеристики > и ще бъде готово.
• Преобразувайте изображение в STL или JPG/PNG/SVG в STL: Можете да използвате онлайн услуги като Imagetostl, Selva3D, Smoothie-3D и т.н. или да използвате някои инструменти за изкуствен интелект и дори софтуер като Blender и т.н., за да генерирате 3D модел от изображението и след това да експортирате в STL.
• Конвертиране от DWG в STL: Това е CAD файл и много софтуер за проектиране на CAD могат да се използват за извършване на преобразуването. Например:
  • AutoCAD: Изход > Изпращане > Експортиране > въведете името на файла > изберете тип Литография (*.stl) > Запиши.
  • SolidWorks: File > Save As > Save As STL > Options > Resolution > Fine > OK > Save.
• От OBJ до STL: Могат да се използват и двете онлайн услуги за преобразуване, както и някои локални софтуерни инструменти. Например, със Spin3D можете да направите следното: Добавяне на файлове > Отвори > изберете папка местоназначение в Запиши в папка > Изберете Изходен формат > stl > натиснете бутона Конвертиране и изчакайте процеса да приключи.
• Преминете от Sketchup към STL: Можете да го направите със самия Sketchup по лесен начин, тъй като има функции за импортиране и експортиране. В този случай трябва да експортирате, като следвате стъпките, когато имате отворен файл Sketchup: Файл > Експорт > 3D модел > изберете къде да запишете STL > Запиши като STereolithography File (.stl) > Експортиране.

повече информация

• Най-добрите 3D принтери със смола
• 3D скенер
• Резервни части за 3D принтер
• Филаменти и смола за 3D принтери
• Най-добрите индустриални 3D принтери
• Най-добрите 3D принтери за дома
• Най-добрите евтини 3D принтери
• Как да изберем най-добрия 3D принтер
• Видове 3D принтери
• Начално ръководство за 3D печат