STL与3MF:3D打印模型该选择哪种格式? 

2023-04-26 09:31
尽管所有增材制造技术的工作方式各不相同且各有特点,但任何一种3D打印工艺始终以相同的方式开始:计算机辅助设计。这个步骤是在两个或三个维度上对零件进行建模,以确定零件的几何形状。完成3D模型后,需要将其导出为切片器可以读取的文件格式。

切片器是一种充当3D打印机中介的软件。在此过程中,会向用户提供几种格式的选择,包括OBJ、STL、PLY、3MF和许多其他格式。有时,用户很难在提供的不同格式之间做出选择。在这篇文章中,我们将深入讨论STL和3MF文件,这两种文件可能是增材制造爱好者中最受欢迎的。

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STL格式是由第一家专门从事3D打印的公司3D Systems于1987年推出的,现在是市场上应用最广泛的格式。它代表立体光刻(或标准三角形语言),可以在大多数提供3D模型的平台上找到,例如Thingiverse、MyMiniFactory和Cults。最近,由Microsoft领导的一个联盟开发了3MF格式。该格式于2015年发布,因其一些独特的属性而变得越来越有吸引力。3MF模型也称为3D制造格式,旨在易于理解并限制打印过程中的错误。
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目前,STL格式最为流行

STL文件的特征


自1987年创建以来,由于年代久远,STL一直是最受3D打印用户欢迎的格式。它与所有的切片机和CAD软件兼容,现在主要用于快速成型行业。正如首字母缩略词标准三角语言所示,该格式使用三角形来“复制”每个模型。换句话说,STL格式使用数千个三角形重新创建尽可能接近其形状的3D模型。更具体地说,一个有4个边的平面必然被分成2个三角形。因此,如果以立方体为例,假设它有6个面,它会被分成12个三角形。

三角形的数量也决定了3D打印的准确性。例如,面部建模需要许多三角形。所有这些三角形都旨在尽可能接近3D模型定义的形状。但是,它们不包含有关制造过程、材料、纹理或颜色的任何信息。这恰恰是STL格式的主要局限之一。
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STL格式越精确,包含的三角形越多

尽管它们很大,但STL文件仅包含允许建立零件几何形状的信息。然而,通过使用切片器,用户仍然可以将各种打印(切片)参数添加到模型/STL文件中。这些参数只能以3MF格式保存。

STL的另一个问题是损坏文件的频率。当文件有缺陷时,通常是由于转换过程中出现问题,用户被迫修复它。这就是为什么存在多个修复程序,如Netfabb和Meshmixer。它们允许纠正3D文件的缺陷。但是,使用此类软件会在打印过程中增加一个额外的步骤。最后,STL格式是人类不可读的,只有兼容的软件才能理解并解释它。

3MF文件的特征

3MF 格式比 STL 格式更新得多,它是由 Microsoft 成立的一个联盟开发的,该联盟包括 Dassault、Autodesk、Stratasys 和 Ultimaker 等公司。 在启动仪式上,3MF 联盟执行董事 Adrian Lannin 公布了该项目的目标:“3MF 赋予人们权力,最大限度地提高生产力,并释放3D打印的全部功能。” 3MF 格式旨在为专业人士提供一种可行的3D文件存储解决方案,其特点是文件重量轻,但包含的信息量大。

与 STL 格式不同,3MF 格式不仅仅包含网格,它们是一种存档文件,包含3D模型(作为网格)以及与制造相关的信息,如制造方法、材料或组件。微软解释道:“3MF 是专门为 3D 打印和 Windows 设计的文件格式。3MF 包括颜色、纹理、缩放以及许多其他增强功能和推荐打印选项。” 此外,3MF 文件使用 XML 编码,这使得它可以被人类理解,而不仅仅是机器。因此,如果将 .3MF 扩展名替换为 .ZIP 扩展名,就可以打开存档中的每个文件以发现其特征。此外,3MF 格式比 STL 格式更智能,因为它可以更好地理解网格划分错误。 它避免了与几何品种(流形)相关的问题,这些问题可以防止自相交、“非流形”模型和网格中的孔洞。
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3MF格式比STL格式轻得多

目前,3MF格式的主要限制不在于它的属性,而在于它不够流行。尽管它具有各种特性,但在今天的 Thingiverse、Cults 或 Printables 等各种共享网站上,STL 比 3MF 更为民主化。此外,3MF 仍存在一些缺点。例如,缺少与当前不兼容的一些切片器和 CAD 软件的集成。不同切片器之间也缺乏相互兼容性,因为在一个切片器中配置的某些参数在打开同一项目时不一定会传输到另一个切片器。不过,我们可以期待未来3MF能够得到更广泛的应用,并且努力解决这些问题。特别是因为它是一个带有 XML 代码的存档文件,所以可以进行改进。可以想象一种交叉兼容性,这样可以更轻松地共享可以被不同切片器正确解释的文件。

3MF相比与STL的具体优势

假设您拥有一台3D打印机并需要打印一个复杂的模型。如果您需要外部帮助,例如来自打印服务的帮助,他们可以在切片软件中配置模型的所有适当参数,然后以3MF格式导出此配置。这样,您将在一个文件中找到您的模型,还有打印配置文件、可能的修改器和其他参数。在同样的情况下,如果使用STL格式,则除了网格之外,制造商还必须导出打印配置文件,但即使共享这些配置文件,修改器等信息也会丢失。

现在假设您是一名设计师,想要在互联网上分享您的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,从而简化3D打印过程。3MF格式还允许您定义许可证和相关版权,以及将您的姓名和描述添加到文件中。因此,由于所有这些信息都存储在文件中,而不仅仅是站点的下载页面,如果您的模型在您最初共享它的站点之外共享,所有这些信息都将被保留。
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3MF是未来的格式吗?

可以看出,未来3MF格式可能会成为标准。许多技术专家已经开始使用它,因为它存储的信息更加详细。与STL格式相比,3MF格式不仅包含3D模型,还包含方向、支撑和打印参数等信息。这使得3MF格式在多次迭代需求时更为实用。由于能够限制错误风险并促进模型共享,3MF格式似乎更适合并且可以随着时间的推移而存在。3D Systems,这个创建STL格式的美国巨头,于2015年加入了3MF联盟,这是一个有希望的迹象。许多人相信,3MF格式将成为共享打印项目的标准格式,因为它自然地限制了错误风险,并在制造零件时节省了时间。
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