STLファイル：この形式とその代替について知っておくべきことすべて

Isaac

20分

STLレンダリング

3D印刷の世界に入った場合、頭字語STLが複数の場所で見られたことは確かです。 これらの頭字語は ファイル形式のタイプ（拡張子は.stl） これは非常に重要ですが、現在はいくつかの選択肢があります。 そして、ご存知のように、3Dデザインをそのまま印刷することはできず、いくつかの中間ステップが必要です。

3Dモデルの概念がある場合は、CAD設計ソフトウェアを使用してレンダリングを生成する必要があります。 次に、STL形式にエクスポートしてから、「スライス」するスライサーを通過させて、たとえば、次のようなGCodeを作成できます。 3Dプリンターで理解できる ピースが完成するまでレイヤーを作成できるようにします。 ただし、完全に理解していなくても心配しないでください。ここでは、知っておく必要のあるすべてのことを説明します。

3Dモデル処理

ブレンダー

従来のプリンタでは、PDFリーダー、テキストエディタ、ワードプロセッサなどのプログラムがあり、押すとドキュメントが印刷キューに送られ、印刷する機能があります。印刷されます。 ただし、3Dプリンターでは、それは少し複雑です。 3つのカテゴリのソフトウェアが必要です それを機能させるには：

  • 3Dモデリングソフトウェア：これらは、印刷するモデルを作成するためのモデリングまたはCADツールです。 いくつかの例は次のとおりです。
    • ティンカーキャド
    • ブレンダー
    • BRL-CAD
    • DesignSpark Mechanical
    • FreeCAD
    • OpenSCAD
    • 翼3D
    • オートデスクAutoCADの
    • Autodesk Fusion 360
    • Autodesk Inventor
    • 3Dスラッシュ
    • SketchUpの
    • 3D MoI
    • Rhino3D
    • シネマ4D
    • SolidWorks
    • Maya
    • 3DS Max
  • スライサー：これは、以前のプログラムの3つによって設計されたファイルを取得してスライスする、つまり、レイヤーにカットするソフトウェアの一種です。 このように、3Dプリンターで理解できます。XNUMXDプリンターは、ご存知のように、レイヤーごとに構築し、Gコード（ほとんどのXNUMXDプリンターメーカーで主流の言語）に変換します。 これらのファイルには、印刷速度、温度、レイヤーの高さ、複数の押し出しがある場合などの追加データも含まれています。 基本的に、モデルを作成できるようにするためのプリンターのすべての命令を生成するCAMツール。 いくつかの例は次のとおりです。
    • アルティメイカー・キュラ
    • リピータ
    • Simplify3D
    • slic3r
    • キスライサー
    • アイデアメーカー
    • オクトプリント
    • 3DプリンターOS
  • プリンタホストまたはホストソフトウェア：3D印刷では、スライサーからGCodeファイルを受信し、通常はUSBポートを介して、またはネットワークを介してコードをプリンター自体に配信することを目的としたプログラムを指します。 このようにして、プリンターは、オブジェクトと必要なパラメーターを作成するためにヘッドを移動する必要があるX（0.00）、Y（0.00）、およびZ（0.00）座標を使用して、GCodeコマンドのこの「レシピ」を解釈できます。 多くの場合、ホストソフトウェアはスライサー自体に統合されているため、通常は単一のプログラムです（スライサーの例を参照）。
設計ソフトウェアでは、自分に合ったものを自由に選択できますが、他の3つの場合はそうではありません。 XNUMXDプリンターは通常、それらのXNUMXつまたはいくつかのみをサポートしますが、すべてをサポートするわけではありません。

これらの最後のXNUMXつのポイント 通常、3Dプリンター自体が付属しています、従来のプリンタドライバのように。 しかし、 設計ソフトウェア 別途選択する必要があります。

スライス：3Dスライダーとは

前のセクションでは、スライダー、つまり、3Dプリンターがスライダーの作成方法を認識できるように、必要なレイヤー、その形状、および寸法を取得するように設計された3Dモデルをカットするソフトウェアについて詳しく学びました。 しかし、 3Dプリントでのスライスプロセス それは非常に興味深く、プロセスの基本的な段階です。 したがって、ここでそれについてのより多くの情報を得ることができます。

スライス、スライス3D

El ステップバイステップのスライスプロセス 使用する3Dプリント技術によって若干異なります。 そして基本的にあなたは区別することができます：

  • FDMスライシング：この場合、複数の軸（X / Y）を正確に制御する必要があります。これは、XNUMXつの軸でヘッドを移動し、XNUMX次元オブジェクトを作成するためにプリントヘッドを移動する必要があるためです。 また、ノズル温度や冷却などのパラメータも含まれます。 スライサーがGCodeを生成すると、内部プリンターコントローラーのアルゴリズムが必要なコマンドの実行を担当します。
  • SLAスライシング：この場合、コマンドには露出時間と仰角速度も含める必要があります。 これは、押し出しによって層を堆積する代わりに、光線を樹脂のさまざまな部分に向けて固化させて層を作成し、オブジェクトを持ち上げて別の新しい層を作成できるようにする必要があるためです。 この技術は、反射鏡のみがレーザーを向けるために制御されるため、FDMよりも少ない動きで済みます。 さらに、重要な点を強調する必要があります。つまり、これらのタイプのプリンターは通常GCodeを使用せず、通常は独自のコードを持っています（したがって、独自のカッティングまたはスライサーソフトウェアが必要です）。 ただし、ChiTuBoxやFormWareなど、このタイプの多くの3Dプリンターと互換性のあるSLAのジェネリックがいくつかあります。
  • DLPおよびMSLAスライシング：この他のケースでは、SLAに似ていますが、これらで必要な移動はビルドプレートの移動のみであるという違いがあります。ビルドプレートは、プロセス中にZ軸に沿って移動します。 その他の情報は、展示パネルまたはスクリーンに向けられます。
  • その他：SLS、SLM、EBMなどの残りの部分では、印刷プロセスに顕著な違いがある場合があります。 上記のXNUMXつのケースでは、バインダーの注入などの別の変数も追加され、より複雑なスライスプロセスが必要になることに注意してください。 さらに、ブランドのSLSプリンターモデルは競合他社のSLSプリンターと同じようには機能しないため、特定の切断ソフトウェアが必要です（通常、これらはメーカー自身が提供する独自のプログラムです）。

最後に、ベルギーの会社と呼ばれる会社があることを付け加えたいと思います マテリア 作成した人 すべての3D印刷技術で機能する複雑なソフトウェア と呼ばれる3Dプリンター用の強力なドライバー 魔法。 さらに、このソフトウェアは、特定のマシンに適切なカットファイルを生成するためのモジュールで拡張できます。

STLファイル

STLファイル

これまで、 STLファイル、この記事の核心です。 ただし、この人気のある形式はまだ詳細に研究されていません。 このセクションでは、それを深く知ることができます。

STLファイルとは何ですか？

フォーマット STLファイル これは、3Dプリンタードライバーが必要とするもの、つまり、プリンターハードウェアが目的の形状を印刷できるようにするためのファイルです。つまり、3次元オブジェクトの表面のジオメトリをエンコードすることができます。 これは80年代にXNUMXDSystemsのChuckHullによって作成されたものであり、頭字語は完全には明確ではありません。

幾何学的エンコーディングは、によってエンコードすることができます テッセレーション、重なりやスペースがないように、つまりモザイクのように幾何学的形状を挿入します。 たとえば、GPUレンダリングの場合と同様に、三角形を使用して形状を構成できます。 三角形で構成される細かいメッシュは、三角形の数と3点の座標を使用して、3Dモデルの表面全体を形成します。

バイナリSTLとASCIISTL

バイナリ形式のSTLとASCII形式のSTLを区別します。 これらのタイルおよびその他のパラメータの情報を保存および表現するXNUMXつの方法。 A ASCII形式の例 だろう：

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>

ここで、«vertex»はそれぞれのXYZ座標を持つ必要なポイントになります。 たとえば、作成するには 球形、これを使用できます ASCIIコードの例.

3D形状が非常に複雑または大きい場合、小さな三角形が多数あることを意味します。解像度が高い場合はさらに多く、三角形が小さくなり、形状が滑らかになります。 それは巨大なASCIISTLファイルを生成します。 それをコンパクトにするために、 STLフォーマット 次のようなバイナリ：

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

ご希望の場合、 ここにSTLBファイルがあります または作成するバイナリSTLの例 シンプルなキューブ.

最後に、もしあなたが疑問に思っているなら ASCIIまたはバイナリの方が良い、真実は、バイナリはサイズが小さいため、3D印刷には常に推奨されるということです。 ただし、コードを検査して手動でデバッグする場合は、より直感的に解釈できるため、ASCIIと編集を使用する以外に方法はありません。

STLの長所と短所

STLファイルには、いつものように長所と短所があります。 それがプロジェクトに適した形式であるかどうか、またはいつ使用すべきでないかを判断するために、それらを知っていることが重要です。

  • 利点:
    • それはです ユニバーサルで互換性のあるフォーマット ほとんどすべての3Dプリンターで、VRML、AMF、3MF、OBJなどの他のプリンターに対して非常に人気があるのはそのためです。
    • を所有している 成熟した生態系、そしてインターネット上で必要なものすべてを簡単に見つけることができます。
  • デメリット:
    • 含めることができる情報量の制限、色、ファセット、または著作権や著作権を含むその他の追加のメタデータには使用できないため。
    • La 忠実度はその弱点のもうXNUMXつです。 高解像度（マイクロメートル）プリンターで作業する場合、曲線をスムーズに描くために必要な三角形の数が膨大になるため、解像度はあまり良くありません。

すべてのSTLが3D印刷に適しているわけではありません

どのSTLファイルでも3Dでの印刷に使用できるようですが、実際は すべての.stlが印刷可能というわけではありません。 これは、幾何学的データを含むようにフォーマットされたファイルです。 それらを印刷するためには、厚さの詳細、およびその他の必要な詳細が必要になります。 つまり、STLは、モデルがPC画面でよく見えることを保証しますが、そのまま印刷した場合、幾何学的図形がしっかりしない場合があります。

だから試してみてください STLを確認します （自分で作成していない場合）3Dプリントに有効です。 それはあなたに多くの無駄な時間を節約し、また間違ったモデルで無駄なフィラメントや樹脂を節約します。

紛争

この点を終えるには、いくつかあることを知っておく必要があります このファイルタイプを使用するかどうかについての論争。 まだ多くの群れがありますが、代替案と比較してSTLが死んでいるとすでに考えている人もいます。 また、3D設計でSTLを回避する理由のいくつかは次のとおりです。

  • 解像度が悪い なぜなら、三角測量を行うと、CADモデルと比較して品質がいくらか失われるからです。
  • 色と質感が失われます、他のより新しいフォーマットがすでに許可しているもの。
  • パディングコントロールなし 進んだ。
  • 他のファイルはより生産的です 修正が必要な場合に備えて、STLよりも編集またはレビューする場合。

.stl用のソフトウェア

CADとSTL

いくつかの STLファイル形式に関するよくある質問 彼らは通常、このフォーマットを作成する方法、開く方法、さらには変更する方法についても言及しています。 これらの説明は次のとおりです。

STLファイルを開く方法

どうしたらいいのか STLファイルを開く、いくつかの方法でそれを行うことができます。 それらのXNUMXつは、いくつかのオンラインビューアを介して、またはコンピュータにソフトウェアがインストールされている場合です。 最良のオプションのいくつかを次に示します。

STLファイルの作成方法

へ STLファイルを作成する、すべてのプラットフォームに対応するソフトウェアの優れたレパートリーがあり、次のようなオンラインオプションもあります。

* AutoCAD Mobile、Morphi、OnShape、Prisma3D、Putty、Sculptura、Shapr3Dなどのモバイルデバイス用の3D編集およびモデリングアプリがいくつかありますが、STLでは動作しません。

STLファイルを編集する方法

この場合、それが作成できるソフトウェアはまた許可します STLファイルを編集するしたがって、プログラムを見るには、前のポイントを見ることができます。

選択肢

3Dデザイン、ファイル形式

少しずつ現れてきました いくつかの代替フォーマット 3Dプリント用のデザイン用。 これらの他の形式も非常に重要であり、次のものが含まれます。

このタイプの言語のファイルには、拡張子がXNUMXつだけでなく、複数のファイルを表示できます。 いくつかは.gcode、.mpt、.mpf、.ncなどです。
  • PLY（ポリゴンファイル形式）：これらのファイルの拡張子は.plyで、ポリゴンまたは三角形の形式です。 3DスキャナーからのXNUMX次元データを保存するように設計されました。 これは、オブジェクトの単純な幾何学的記述、および色、透明度、表面法線、テクスチャ座標などの他のプロパティです。 そして、STLと同じように、ASCIIバージョンとバイナリバージョンがあります。
  • OBJ：拡張子が.objのファイルもジオメトリ定義ファイルです。 これらは、AdvancedVisualizerと呼ばれるソフトウェア用にWavefrontTechnologiesによって開発されました。 現在オープンソースであり、多くの3Dグラフィックプログラムに採用されています。 また、各頂点の位置、テクスチャ、法線など、オブジェクトに関する単純なジオメトリ情報も格納されます。 頂点を反時計回りに宣言することにより、通常の面を明示的に宣言する必要はありません。 また、この形式の座標には単位はありませんが、スケール情報を含めることができます。
  • 3MF（3D製造フォーマット）：この形式は、3MFコンソーシアムによって開発されたオープンソース標準である.3mfファイルに保存されます。 アディティブマニュファクチャリングの幾何学的データ形式はXMLに基づいています。 素材や色などの情報を含めることができます。
  • VRML（仮想現実モデリング言語）：Web3Dコンソーシアムによって作成されました。 これらのファイルの形式は、インタラクティブな3次元のシーンやオブジェクト、および表面の色などを表すことを目的としています。 そしてそれらはX3D（eXtensible XNUMXD Graphics）の基礎です。
  • AMF（アディティブマニュファクチャリングフォーマット）：3D印刷の積層造形プロセスのオブジェクト記述のオープンソース標準でもあるファイル形式（.amf）。 また、XMLに基づいており、CAD設計ソフトウェアと互換性があります。 そして、STLの後継として登場しましたが、色、素材、パターン、星座のネイティブサポートなどの改善が加えられています。
  • WRL：VRML拡張。

GCodeとは何ですか？

GCodeの例

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

GCodeプログラミング言語については、今日の3D印刷プロセスの重要な部分であり、STL設計から 3Dプリンターの命令と制御パラメーターを含むファイルであるGコード。 スライサーソフトウェアによって自動的に実行される変換。

これらのコードの詳細については、 CNCに関する記事、3Dプリンターは、印刷するCNCタイプのマシンにすぎないので…

このコードには コマンド、 これは、次のタイプのパーツを取得するために、材料を押し出す方法と場所をプリンターに指示します。

  • G：これらのコードは、Gコードを使用するすべてのプリンターで広く理解されています。
  • M：これらは、特定のシリーズの3Dプリンターに固有のコードです。
  • Otros： 関数F、T、Hなど、他のマシンの他のネイティブコードもあります。
Gコードの例とグラフィックの結果を見ることができます このリンク.

例の前の画像でわかるように、一連の コード行 これは、レシピであるかのように、3Dプリンターに何をすべきかを指示するための座標とその他のパラメーターにすぎません。

  • X、Y、Z： は、0,0,0つの印刷軸の座標です。つまり、原点座標が0で、押出機が一方向または別の方向に移動する必要があるものです。 たとえば、Xに3より大きい数値がある場合、0Dプリンターの幅方向にその座標に移動します。 一方、Yに0より大きい数字がある場合、ヘッドは印刷ゾーンの外側および方向に移動します。 最後に、Zの値がXNUMXより大きい場合は、指定された座標まで下から上にスクロールします。 つまり、ピースに関しては、Xは幅、Yは奥行きまたは長さ、Zは高さであると言えます。
  • F: プリントヘッドの移動速度をmm / minで表示します。
  • E: 押し出しの長さをミリメートルで表したものです。
  • ;：前にあるすべてのテキスト; これはコメントであり、プリンタはそれを無視します。
  • G28：通常、頭が止まるように最初に実行されます。 軸が指定されていない場合、プリンタは3つすべてを移動しますが、特定の軸が指定されている場合は、その軸にのみ適用されます。
  • G1：これは、マークされた座標（X、Y）に直線的に移動しながら、3Dプリンターに材料を堆積するように命令するコマンドであるため、最も人気のあるGコマンドの1つです。 たとえば、G1.0 X3.5 Y7200 F1.0は、座標3.5と7200でマークされた領域に沿って、120 mm / minの速度、つまりXNUMX mm / sで材料を堆積することを示します。
  • G0： G1と同じように動作しますが、材料を押し出すことなく、つまり、何も堆積してはならない動きや領域に対して、材料を堆積せずにヘッドを移動します。
  • G92： 軸の現在位置を設定するようにプリンタに指示します。これは、軸の位置を変更する場合に便利です。 各レイヤーの最初または撤回時に非常に使用されます。
  • M104： 押出機を加熱するコマンド。 最初に使用します。 例えば、 M104 S180 T0 押出機T0が加熱されていることを示し（ダブルノズルがある場合はT0とT1になります）、Sが温度（この場合は180ºC）を決定します。
  • M109： 上記と同様ですが、他のコマンドに進む前に、印刷機が温度に達するまで印刷を待機する必要があることを示します。
  • M140およびM190： 前のXNUMXつと似ていますが、パラメータTはありません。これは、この場合、ベッドの温度を参照しているためです。

もちろん、このGコードは機能します FDMタイプのプリンター用、樹脂のものには他のパラメータが必要になるためですが、この例では、それがどのように機能するかを理解するだけで十分です。

変換：STLから…

STLファイル変換

最後に、存在するさまざまな形式の数、3D CAD設計の形式の追加、およびさまざまなスライサーによって生成されたコードを考えると、ユーザーの間で最も疑問を引き起こすもうXNUMXつのことは、相互に変換する方法です。 ここにあります 最も求められているコンバージョンのいくつか:

Google検索を行うと、AnyConvやMakeXYZなど、ほとんどすべての形式を変換できるオンライン変換サービスが多数あることがわかりますが、すべてがうまく機能するわけではなく、すべてが無料であるとは限りません。
  • STLからGCodeに変換する：目的の一つであるため、スライスソフトで変換できます。
  • STLからSolidworksに移行：Solidworks自体で実行できます。 オープン >ファイルエクスプローラーでフォーマットに変更 STL（* .stl） > オプション >変更 としてインポート a ソリッドボディ o 固体表面 > 受け入れます >インポートするSTLを参照してクリックします> オープン >これで、左側に開いているモデルと機能ツリーが表示されます> 輸入された > フィーチャーワークス > 機能を認識する >そしてそれは準備ができているでしょう。
  • 画像をSTLに変換するか、JPG / PNG / SVGをSTLに変換します：Imagetostl、Selva3D、Smoothie-3Dなどのオンラインサービスを使用するか、一部のAIツール、さらにはBlenderなどのソフトウェアを使用して、画像から3Dモデルを生成し、STLにエクスポートできます。
  • DWGからSTLに変換する：これはCADファイルであり、多くのCAD設計ソフトウェアを使用して変換を行うことができます。 例えば：
    • AutoCAD：出力>送信>エクスポート>ファイル名を入力>タイプLithography（* .stl）を選択>保存。
    • SolidWorks：ファイル>名前を付けて保存> STLとして保存>オプション>解像度>ファイン> OK>保存。
  • OBJからSTLへ：両方のオンライン変換サービスと、一部のローカルソフトウェアツールを使用できます。 たとえば、Spin3Dを使用すると、次の操作を実行できます。ファイルの追加>開く>フォルダに保存で保存先フォルダを選択>出力形式の選択> stl>変換ボタンを押して、プロセスが終了するのを待ちます。
  • SketchupからSTLに移行：インポート機能とエクスポート機能の両方を備えているため、Sketchup自体を使用して簡単に行うことができます。 この場合、Sketchupファイルを開いた状態で次の手順に従ってエクスポートする必要があります。[ファイル]> [エクスポート]> [3Dモデル]> STLの保存場所を選択> [ステレオリソグラフィーファイル（.stl）として保存]> [エクスポート]。

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      ルベン 同
    HACE 3年

    非常によく説明され、非常に明確です。
    合成してくれてありがとう。

    Rubénに返信する
         アイザック 同
      HACE 3年

      心より感謝申し上げます。

      Isaacに返信する