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STL與3MF:3D打印模型該選擇哪種格式? 

2023-04-26 09:31
盡管所有增材制造技術(shù)的工作方式各不相同且各有特點,但任何一種3D打印工藝始終以相同的方式開始:計算機(jī)輔助設(shè)計。這個步驟是在兩個或三個維度上對零件進(jìn)行建模,以確定零件的幾何形狀。完成3D模型后,需要將其導(dǎo)出為切片器可以讀取的文件格式。

切片器是一種充當(dāng)3D打印機(jī)中介的軟件。在此過程中,會向用戶提供幾種格式的選擇,包括OBJ、STL、PLY、3MF和許多其他格式。有時,用戶很難在提供的不同格式之間做出選擇。在這篇文章中,我們將深入討論STL和3MF文件,這兩種文件可能是增材制造愛好者中最受歡迎的。

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STL格式是由第一家專門從事3D打印的公司3D Systems于1987年推出的,現(xiàn)在是市場上應(yīng)用最廣泛的格式。它代表立體光刻(或標(biāo)準(zhǔn)三角形語言),可以在大多數(shù)提供3D模型的平臺上找到,例如Thingiverse、MyMiniFactory和Cults。最近,由Microsoft領(lǐng)導(dǎo)的一個聯(lián)盟開發(fā)了3MF格式。該格式于2015年發(fā)布,因其一些獨特的屬性而變得越來越有吸引力。3MF模型也稱為3D制造格式,旨在易于理解并限制打印過程中的錯誤。
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目前,STL格式最為流行

STL文件的特征


自1987年創(chuàng)建以來,由于年代久遠(yuǎn),STL一直是最受3D打印用戶歡迎的格式。它與所有的切片機(jī)和CAD軟件兼容,現(xiàn)在主要用于快速成型行業(yè)。正如首字母縮略詞標(biāo)準(zhǔn)三角語言所示,該格式使用三角形來“復(fù)制”每個模型。換句話說,STL格式使用數(shù)千個三角形重新創(chuàng)建盡可能接近其形狀的3D模型。更具體地說,一個有4個邊的平面必然被分成2個三角形。因此,如果以立方體為例,假設(shè)它有6個面,它會被分成12個三角形。

三角形的數(shù)量也決定了3D打印的準(zhǔn)確性。例如,面部建模需要許多三角形。所有這些三角形都旨在盡可能接近3D模型定義的形狀。但是,它們不包含有關(guān)制造過程、材料、紋理或顏色的任何信息。這恰恰是STL格式的主要局限之一。
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STL格式越精確,包含的三角形越多

盡管它們很大,但STL文件僅包含允許建立零件幾何形狀的信息。然而,通過使用切片器,用戶仍然可以將各種打?。ㄇ衅﹨?shù)添加到模型/STL文件中。這些參數(shù)只能以3MF格式保存。

STL的另一個問題是損壞文件的頻率。當(dāng)文件有缺陷時,通常是由于轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)問題,用戶被迫修復(fù)它。這就是為什么存在多個修復(fù)程序,如Netfabb和Meshmixer。它們允許糾正3D文件的缺陷。但是,使用此類軟件會在打印過程中增加一個額外的步驟。最后,STL格式是人類不可讀的,只有兼容的軟件才能理解并解釋它。

3MF文件的特征

3MF 格式比 STL 格式更新得多,它是由 Microsoft 成立的一個聯(lián)盟開發(fā)的,該聯(lián)盟包括 Dassault、Autodesk、Stratasys 和 Ultimaker 等公司。 在啟動儀式上,3MF 聯(lián)盟執(zhí)行董事 Adrian Lannin 公布了該項目的目標(biāo):“3MF 賦予人們權(quán)力,最大限度地提高生產(chǎn)力,并釋放3D打印的全部功能?!?3MF 格式旨在為專業(yè)人士提供一種可行的3D文件存儲解決方案,其特點是文件重量輕,但包含的信息量大。

與 STL 格式不同,3MF 格式不僅僅包含網(wǎng)格,它們是一種存檔文件,包含3D模型(作為網(wǎng)格)以及與制造相關(guān)的信息,如制造方法、材料或組件。微軟解釋道:“3MF 是專門為 3D 打印和 Windows 設(shè)計的文件格式。3MF 包括顏色、紋理、縮放以及許多其他增強(qiáng)功能和推薦打印選項?!?此外,3MF 文件使用 XML 編碼,這使得它可以被人類理解,而不僅僅是機(jī)器。因此,如果將 .3MF 擴(kuò)展名替換為 .ZIP 擴(kuò)展名,就可以打開存檔中的每個文件以發(fā)現(xiàn)其特征。此外,3MF 格式比 STL 格式更智能,因為它可以更好地理解網(wǎng)格劃分錯誤。 它避免了與幾何品種(流形)相關(guān)的問題,這些問題可以防止自相交、“非流形”模型和網(wǎng)格中的孔洞。
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3MF格式比STL格式輕得多

目前,3MF格式的主要限制不在于它的屬性,而在于它不夠流行。盡管它具有各種特性,但在今天的 Thingiverse、Cults 或 Printables 等各種共享網(wǎng)站上,STL 比 3MF 更為民主化。此外,3MF 仍存在一些缺點。例如,缺少與當(dāng)前不兼容的一些切片器和 CAD 軟件的集成。不同切片器之間也缺乏相互兼容性,因為在一個切片器中配置的某些參數(shù)在打開同一項目時不一定會傳輸?shù)搅硪粋€切片器。不過,我們可以期待未來3MF能夠得到更廣泛的應(yīng)用,并且努力解決這些問題。特別是因為它是一個帶有 XML 代碼的存檔文件,所以可以進(jìn)行改進(jìn)??梢韵胂笠环N交叉兼容性,這樣可以更輕松地共享可以被不同切片器正確解釋的文件。

3MF相比與STL的具體優(yōu)勢

假設(shè)您擁有一臺3D打印機(jī)并需要打印一個復(fù)雜的模型。如果您需要外部幫助,例如來自打印服務(wù)的幫助,他們可以在切片軟件中配置模型的所有適當(dāng)參數(shù),然后以3MF格式導(dǎo)出此配置。這樣,您將在一個文件中找到您的模型,還有打印配置文件、可能的修改器和其他參數(shù)。在同樣的情況下,如果使用STL格式,則除了網(wǎng)格之外,制造商還必須導(dǎo)出打印配置文件,但即使共享這些配置文件,修改器等信息也會丟失。

現(xiàn)在假設(shè)您是一名設(shè)計師,想要在互聯(lián)網(wǎng)上分享您的3D模型,例如在Thingiverse、Printables或Cults上。使用3MF格式,您可以嵌入材料信息或修改器,從而簡化3D打印過程。3MF格式還允許您定義許可證和相關(guān)版權(quán),以及將您的姓名和描述添加到文件中。因此,由于所有這些信息都存儲在文件中,而不僅僅是站點的下載頁面,如果您的模型在您最初共享它的站點之外共享,所有這些信息都將被保留。
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3MF是未來的格式嗎?

可以看出,未來3MF格式可能會成為標(biāo)準(zhǔn)。許多技術(shù)專家已經(jīng)開始使用它,因為它存儲的信息更加詳細(xì)。與STL格式相比,3MF格式不僅包含3D模型,還包含方向、支撐和打印參數(shù)等信息。這使得3MF格式在多次迭代需求時更為實用。由于能夠限制錯誤風(fēng)險并促進(jìn)模型共享,3MF格式似乎更適合并且可以隨著時間的推移而存在。3D Systems,這個創(chuàng)建STL格式的美國巨頭,于2015年加入了3MF聯(lián)盟,這是一個有希望的跡象。許多人相信,3MF格式將成為共享打印項目的標(biāo)準(zhǔn)格式,因為它自然地限制了錯誤風(fēng)險,并在制造零件時節(jié)省了時間。
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