Waarom heeft iemand polyedrische formaten nodig?

Na de ontwerp- en analysefase worden CAD-bestanden (computer aided design) meestal omgezet in veelvlakkige bestandsindelingen voor voorbereiding en productie in 3D-printers. STL (STereoLithography of Standard Tessellation Language) is het meest voorkomende veelvlakkige bestandsformaat, dat oorspronkelijk werd ontwikkeld om CAD-bestanden te vertalen naar een leesbaar formaat voor 3D-printers in 1987.

Over het algemeen lijdt het geen twijfel dat STL zijn limieten heeft wat betreft het behouden van de ontwerpintentie. In feite kan STL alleen de oppervlaktegeometrie van een 3D-object lezen zonder kleur, textuur of andere ontwerpelementen. Om deze reden proberen Microsoft en anderen 3MF als alternatief te pushen.

De universaliteit en het duurzame gebruik van STL maken het echter tot een beproefd formaat, een formaat waar veel technische teams, fabrikanten en universiteiten tegenwoordig op vertrouwen.

Wat is STL?

STL werd 30 jaar geleden geïntroduceerd om 3D-objecten te vertalen die zijn ontworpen in CAD-suites voor gebruik door stereolithografische 3D-printers. Sindsdien heeft STL zich verspreid over meerdere generaties 3D-printers, inclusief de printers die zijn gebouwd op verschillende technologieën, zoals extrusie en jetting.

Het voordeel van STL, net als IGES, is dat het op grote schaal wordt toegepast in de additieve productie-industrie. Dit maakt het mogelijk om bestanden te delen tussen verschillende organisaties (en workflows) - zoals een productontwerper en productiepartner - met minimale behoefte aan bestandsherstel (op voorwaarde dat de juiste software is geïntegreerd in de tools die door elke partij worden gebruikt).

STL codeert in een van de twee formaten - binair en ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Met binair kunt u kleinere bestandsgroottes opslaan (waardoor het gemakkelijk in een 3D-printer kan worden geladen), maar ASCII wordt gezocht omdat het gemakkelijker te lezen is en verfijning mogelijk maakt.

STL heeft echter zijn limieten.

Ten eerste codeert STL alleen - via mozaïekpatroon - de oppervlaktegeometrie van het 3D-object, d.w.z. het zal de kleuren, texturen en andere ontwerpelementen van het oorspronkelijke ontwerp weglaten.

Ten tweede keren wijzigingen die in STL zijn gedaan - zoals het wijzigen van de ondersteuningsstructuren of andere bewerkingen voor afdrukbaarheid - niet automatisch terug naar het oorspronkelijke bestand dat in CAD is gemaakt. Om consistentie te behouden zou men eerst het CAD-bestand moeten wijzigen, wat een eenrichtings- en inefficiënt proces is.

Ten derde kan STL geen mesh-topologie opslaan. Als u bijvoorbeeld het ASCII-formaat gebruikt om de grofheid van een 3D-object te verminderen (d.w.z. door het aantal driehoeken te vergroten), kan het resulterende bestand onbetaalbaar zijn voor de meeste 3D-printers om te verwerken. Je bent in feite een bottleneck in het moeten compromissen sluiten tussen de ideale verfijning en de praktische limieten van STL.

Ten slotte bevat STL niet de metadata van het originele CAD-bestand, inclusief intellectueel eigendom en informatie over de oorspronkelijke ontwerper van het 3D-object.

Alternatieve bestandsindelingen voor STL

Er zijn tal van alternatieve bestandsindelingen voor STL, waaronder OBJ, VRML, FBX en andere. Maar waarschijnlijk wordt de leidende beweging om STL te vervangen aangevoerd door het 3MF Consortium.

Het 3MF Consortium promoot het 3MF-bestandsformaat, dat - in tegenstelling tot STL - de volledige ontwerpintentie van het originele 3D-object kan lezen. Dit omvat de kleur, textuur en metadata, die opkomende en volgende generatie 3D-printers in staat moeten stellen om gemakkelijk - en in volledige getrouwheid - gedetailleerde 3D-objecten te lezen die zijn gemaakt in geavanceerde CAD-suites zoals SolidWorks.

Technisch gezien is 3MF veelbelovend. Ten eerste verdubbelt het ASCII in XML (in plaats van binair) om zowel volledige details als verfijning mogelijk te maken zonder de grootte van het uiteindelijke bestand te vergroten. Ten tweede is het ontworpen om uitbreidbaar te zijn voor opkomende 3D-printtechnologie en concepten.

3MF is echter een factor voor de toekomst. Vandaag de dag is STL nog steeds het werkpaard van het voorbereiden van bestanden die zijn gemaakt in CAD-suites voor 3D-printen. Het is dus absoluut noodzakelijk dat uw applicaties en 3D-printers zich richten op het perfectioneren van het gebruik van de huidige standaarden, terwijl ze idealiter ook de toekomst in het oog houden.

Workflows maken nog steeds gebruik van STL

Ondanks de beperkingen van STL, maken veel workflows voor additive manufacturing nog steeds gebruik van STL. In feite moet men ook overwegen hoe de inherente beperkingen van STL in sommige opzichten ook gunstig zijn.

Ten eerste kan een barebones 3D-objectbestand zonder de volledige ontwerpintentie en gecodeerd in binair (d.w.z. met weinig aandacht voor grofheid) er in de prototypingfase niet toe doen. In plaats daarvan worden prototypes gezocht voor testen, verificatie en iteratie die in het uiteindelijke ontwerp worden verwerkt.

Download onze gratis casestudy over hoe 3D InterOpHelped Renishaw STL-bestanden geneest

Nu downloaden

Ten tweede, omdat STL al meer dan 30 jaar in gebruik is, heeft de additieve productie-industrie een omvangrijk ecosysteem van expertise opgebouwd, evenals hardware- en softwaretools om het gebruik ervan houdbaar te maken. Vanwege beperkingen, zoals kosten, is het onwaarschijnlijk dat bedrijven snel overstappen op 3MF; in plaats daarvan zou die verschuiving (als die zou plaatsvinden) alleen plaatsvinden via een geleidelijk en langdurig proces.

Tegenwoordig zou de focus van softwaretoepassingen en hardware voor 3D-printen moeten zijn om tegemoet te komen aan de zorgen van de gebruikers van vandaag bij het beheren van STL-bestanden. Het zou niet alleen zakelijk gezien logisch zijn omdat het een actueel probleem is, maar u kunt ook gebruikmaken van volwassen softwareoplossingen die tegenwoordig beschikbaar zijn om op kosteneffectieve wijze concurrerende oplossingen voor additieve productie te bouwen.

Gebruik 3D InterOp in uw apps en 3D-printers

U kunt uw gebruikers helpen de tijd die ze besteden aan het herstellen van STL-bestanden te verminderen. Denk om te beginnen aan de 3D InterOp-softwareontwikkelingskit (SDK) van Spatial, waarmee uw eindgebruikers CAD-bestanden naar STL kunnen exporteren met geïntegreerde bestandsherstel. Hierdoor kunnen ze de tijd die ze besteden aan het repareren van bestanden en meer aan het ontwerp en/of het printproces van 3D-objecten verminderen.

Niet alleen maakt 3D InterOp bestandsexport mogelijk van CAD naar STL, maar u kunt uw eindgebruikers ook uitrusten met toepassingen die andere CAD-formaten kunnen lezen, waaronder SolidWorks, Autodesk en andere toonaangevende CAD-suites.

Ten slotte is het moederbedrijf van Spatial - Dassault Systèmes - ook een van de oprichters van het 3MF Consortium, dat Spatial positioneert als een partner die zich bezighoudt met de huidige en toekomstige ontwikkeling van additive manufacturing.