Nicht jede digitale Datei ist gleich. Obwohl STL lange Zeit das wichtigste Arbeitspferd des 3D-Drucks war, sind verschiedene andere Formate aufgetaucht, von denen jedes seine eigenen Vorteile und Nachteile hat. Die Verwendung des falschen Formats kann zu fehlerhaften Drucken und Ärger führen, egal ob Sie ein vollfarbiges Kunstwerk oder einen funktionalen Prototyp drucken. Dieser Leitfaden behandelt die Grundlagen.
Was sind 3D-Druckdateien?
Im Grunde ist eine 3D-Modelldatei ein digitales Abbild eines dreidimensionalen Objekts. Das Programm Ihres 3D-Druckers, allgemein als Slicer bekannt, sieht Kurven und Oberflächen daher anders als ein Videospiel oder ein CAD-Tool. Stattdessen benötigt es einen bestimmten Satz an geometrischen Informationen.
Die gängigen 3D-Drucker-Dateiformate
Dieser Abschnitt ist zentral, um Ihre Optionen zu verstehen. Nachfolgend finden Sie eine Aufschlüsselung der vier am häufigsten verwendeten Dateiformate im Consumer- und professionellen 3D-Druck, von STL-Dateien für den 3D-Druck bis hin zu anderen, selteneren 3D-Druck-Dateitypen.
.STL-Datei
Seit den 1980er Jahren ist das STL-Dateiformat der Standard im 3D-Druck. Es stellt die Oberflächengeometrie eines 3D-Objekts mithilfe eines Netzes aus kleinen Dreiecken dar. Größere Dateien entstehen durch mehr Dreiecke, führen aber zu glatteren Oberflächen. Spezifisch bietet es weder Daten zu Skalierung, Farbe noch Textur.
Vorteile:
- Es wird von nahezu jeder 3D-Drucksoftware, jedem Slicer und Online-Datenbanken wie Thingiverse oder Printables unterstützt.
- Seine einfache Beschaffenheit macht es für Software leicht, sie zu verarbeiten und zu slicen.
- Es ist ein ausgereiftes, gut verstandenes Format mit einem riesigen Support-Ökosystem.
Nachteile:
- Es kann keine Farb-, Textur- oder Multimaterialdaten speichern.
- Der Triangulationsprozess approximiert gekrümmte Oberflächen, was bedeutet, dass er niemals perfekt genau sein kann. Bei der Konvertierung in STL verliert ein Modellformat mit sehr hoher Auflösung ein gewisses Maß an Details.
- Die Datei bietet keine Einheitsdefinition (mm oder Zoll), was gelegentlich zu Skalierungsproblemen führt, wenn sie nicht richtig im Slicer konfiguriert ist.
Anwendbare Szenarien:
STL-Dateien sind perfekt für Anfänger, die einfarbige Objekte aus einem Material drucken möchten. Das Format ist auch ideal für funktionale Teile, bei denen Farbe und Textur irrelevant sind. Schließlich ist es aufgrund seiner universellen Kompatibilität zum Standardformat für den Austausch von Designs im Internet geworden.
.OBJ-Datei
Das OBJ-Dateiformat bietet mehr Vielseitigkeit und ist ein Schritt weiter als STL. Es ist eine gängige Option beim Drucken und für fortschrittliche 3D-Visualisierungen. 3D-geometrische Informationen können in einer OBJ-Datei gespeichert werden, ähnlich wie bei STL. Es ist jedoch flexibler, da es Daten zu Texturen, Materialien und Farben enthalten kann. Es referenziert eine begleitende MTL-Datei, die das 3D-Druckermaterial und die Farbdefinitionen enthält, um dies zu erreichen.
Vorteile:
- Der Hauptvorteil besteht darin, dass OBJ-Dateien den Druck komplexer Figuren oder vollfarbiger Sandsteinmodelle ermöglichen, da sie Textur und Farbe aufnehmen können.
- Obwohl diese Funktionalität in 3D-Druckumgebungen nicht immer genutzt wird, kann es Kurven und Oberflächen mithilfe mathematischer Kurven präziser darstellen als STL.
Nachteile:
- Die Verwaltung eines OBJ-Modells ist etwas komplizierter, da es typischerweise aus der .obj-Datei, der .mtl-Datei und unabhängigen Bilddateien für Texturen besteht.
- Das Einbeziehen von Farb- und Texturinformationen kann die Dateigröße erheblich erhöhen.
- Es kann zwar Farbe verarbeiten, ist aber nicht so stark wie 3MF für die Einrichtung komplexer Multimaterial-Druckanordnungen (wie unterschiedliche Filamentzuweisungen).
Anwendbare Szenarien:
3D-gedruckte Skulpturen, Figuren oder topografische Karten, bei denen Farbinformationen wesentlich sind, profitieren von OBJ-Dateien. Sie funktionieren auch hervorragend, wenn die Oberfläche des Drucks eine bestimmte visuelle Textur erfordert, wie z.B. Holzmaserung oder Stoff.
.3MF-Datei
STLs zeitgemäßer, bewusst entworfener Nachfolger ist das 3MF-Format (3D Manufacturing Format). Dieses Format wird als XML-basiertes Datenpaket geliefert, normalerweise ein Zip, das alle Daten über ein Modell in einem Archiv enthält. Dazu gehören die Geometrie, Materialfarben, Texturen und sogar Druckeinstellungen wie Füllung, Spezifikationen für die Stützstruktur und Skalierung.
Vorteile:
- Alles, was zur Beschreibung des Druckauftrags erforderlich ist, ist in einer einzigen Datei enthalten, wodurch die Dateiverwaltungsprobleme von OBJ entfallen.
- Natürlich ermöglicht es eine Vielzahl von Farben, Texturen und Materialien.
- Es wurde so konzipiert, dass es "wasserdicht" und selbsterklärend ist, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Fehlern wie nicht-mannigfaltigen Kanten, die STL-Dateien plagen könnten, verringert wird.
- Da es XML-basiert ist, können die Daten bei Bedarf mit einem Texteditor untersucht und geändert werden.
Nachteile:
- Obwohl die Akzeptanz schnell wächst, ist es noch nicht so weit verbreitet wie STL, insbesondere bei sehr alten Computern oder Druckern.
- Es ist im Vergleich zu anderen Formaten auch komplexer und führt in vielen Fällen zu größeren Dateigrößen.
Anwendbare Szenarien:
Dieser Dateityp ist oft die beste Wahl für moderne Drucker mit dualen Extrudern oder MMU-Systemen. Er ist auch ideal für Benutzer geworden, die einen vollständigen, eindeutigen Druckauftrag mit einem Dienstleistungsbüro oder Kollegen teilen müssen. Er ist sogar perfekt, um ein Projekt zu speichern und dabei nicht nur die Geometrie, sondern auch die beabsichtigten Material- und Farbwahlen zu bewahren.
Was ist das beste Format für den 3D-Druck?
Hier ist eine Analyse nach verschiedenen Faktoren, die Ihnen bei der Entscheidung helfen soll.
Nach dem Faktor Benutzererfahrungsstufe:
STL ist der Standard und die beste Wahl. Aufgrund seiner Universalität wird es von jedem Slicer geöffnet und jede Lektion oder jedes Handbuch, dem Sie folgen, wird es verwenden. Es vereinfacht den Prozess und lässt Sie sich darauf konzentrieren, die Grundlagen des Druckens zu erlernen.
Sie werden auf Projekte stoßen, bei denen STL zu kurz greift, während Sie erfahrener werden. STL ist immer noch nützlich für den allgemeinen Druck, aber Sie sollten anfangen, mit 3MF zu experimentieren. Indem Druckeinstellungen mit dem Modell gespeichert werden, vereinfacht es Prozesse und verhindert, dass Sie Ihren Slicer jedes Mal neu konfigurieren müssen, wenn Sie eine Datei erneut öffnen.
Nach dem Faktor Modelltypen:
Für einfache und funktionale Teile ist STL absolut ausreichend. Farbe und Textur sind irrelevant, und die Einfachheit des Formats ist ein Pluspunkt. Wenn Sie eine vor-unterstützte Tischminiatur drucken, wird der Designer sie wahrscheinlich im STL-Format für maximale Kompatibilität bereitstellen. Wenn Sie jedoch Ihre eigene vollfarbige Skulptur erstellen, benötigen Sie OBJ, um die bemalten Texturen zu bewahren.
Nach dem Faktor Materialien:
STL ist ein makelloses Format, wenn es um das Drucken mit einem einzigen Material geht, da es einfach zu verwenden, weit verbreitet und insgesamt sehr effizient ist.
Im Gegensatz dazu ist 3MF die bessere Wahl für verschiedene Materialien oder Farben. Seine Fähigkeit, Materialeigenschaften zu kodieren, garantiert, dass das richtige Filament dem richtigen Abschnitt des Modells zugewiesen wird, was Fehler und Einrichtungszeit minimiert.
Unsere Empfehlung
Beginnen Sie mit STL. Selbst wenn man sich 3MF vs. STL ansieht, ist es die Standardsprache des 3D-Drucks. Meistern Sie die Grundlagen des Slicings und Druckens damit. Wechseln Sie für komplexe Projekte zu 3MF. Wenn Ihr Druck mehrere Farben, mehrere Materialien beinhaltet oder wenn Sie Ihre präzisen Slicer-Einstellungen zusammen mit dem Modell speichern möchten, wechseln Sie zu 3MF. Und bleiben Sie bei der Verwendung von OBJ für vollfarbige, texturierte Modelle.
Andere 3D-Druck-Dateiformate
Während STL, OBJ und 3MF für den eigentlichen Druckprozess am häufigsten sind, werden Sie in Ihrem Arbeitsablauf auf andere wichtige Dateitypen für verschiedene 3D-Drucker-Dateitypen stoßen.
.AMF-Datei
Das AMF-Format war ein weiterer Versuch, einen modernen Ersatz für STL zu schaffen. Eine AMF-Datei ist ein XML-basiertes Format, das die Geometrie, das Material, die Farbe und sogar Gitter und Verläufe des Objekts beschreibt. Wie 3MF ist es darauf ausgelegt, eine einzelne, umfassende Datei für die additive Fertigung zu sein. Es kann gekrümmte Dreiecke beschreiben, was eine genauere Darstellung einer Oberfläche mit kleineren Dateigrößen im Vergleich zu den flachen Dreiecken von STL ermöglicht. Und es unterstützt Funktionen wie Farbverläufe und variierende Materialeigenschaften über ein einzelnes Objekt hinweg.
Obwohl es ein ASTM-Standard (American Society for Testing and Materials) ist, erhielt es nie die umfassende Unterstützung, die 3MF von großen Software- und Hardwareunternehmen genießt. Im Vergleich zu 3MF ist es bei populären Slicern weniger wahrscheinlich, dass sie eine starke AMF-Unterstützung enthalten.
Es ist immer noch ein Format für bestimmte industrielle oder Forschungsanwendungen, die seine speziellen Gradienteneigenschaften in 3D-Druckerdateien erfordern, aber es wird nicht für den regulären Consumer-Gebrauch empfohlen, da die Akzeptanz und andere Elemente eine zu große Rolle spielen, die dieses Format obsolet machen.
.STEP- oder .STP-Datei
Das STEP-Format ist der Industriestandard für die Verbreitung von 3D-Modellen zwischen professionellen CAD-Anwendungen wie SolidWorks, Fusion 360 und Onshape. Eine STEP-Datei enthält das "Rezept" zum Aufbau von Festkörpern, Kurven und Abmessungen sowie die vollständige, korrekte parametrische Geometrie eines Modells, im Gegensatz zu STL.
Sie können keine STEP-Datei direkt ausgeben. Sie müssen sie zuerst in ein CAD- oder Slicer-Programm bringen, das sie dann als STL- oder 3MF-Datei für den Druck exportieren kann. Es ist die Anordnung, die Sie in einem professionellen Designkontext für die Bearbeitung und Zusammenarbeit verwenden, nicht für die letzte Druckphase.
.X3D-Datei
Das Open-Standard XML-basierte X3D-Format repräsentiert dreidimensionale Computergrafiken. Es folgt dem älteren VRML (Virtual Reality Modeling Language).
Webbasierte 3D-Anwendungen, interaktive Simulationen und Datenvisualisierung hängen hauptsächlich von X3D ab.
Obwohl es 3D-Geometrie und geeignete 3D-Dateien für den Druck darstellen kann, ist es kein weit verbreitetes Format in der 3D-Druckumgebung. Sie könnten ihm begegnen, wenn Sie 3D-Daten von einer wissenschaftlichen oder webbasierten Website extrahieren.
Fazit
Das traditionelle STL bleibt ein zuverlässiges und weltweites Arbeitspferd für die meisten gängigen Drucke. Das 3MF-Format repräsentiert die Zukunft und bietet eine robuste Alles-in-einem-Lösung, die Fehler reduziert und das Wissen maximiert.
Die Kenntnis der Vorteile und Nachteile von STL, OBJ und 3MF ermöglicht es Ihnen, mit Gewissheit das am besten geeignete 3D-Drucker-Dateiformat für die Aufgabe auszuwählen und sicherzustellen, dass Ihr endgültiger Druck genau das ist, was Sie beabsichtigt hatten.