Co to są pliki STL ?
Struktura plików STL to absolutna podstawa, aby lepiej móc zrozumieć możliwości jakie niesie druk 3D. W tym materiale dowiesz się absolutnie wszystkiego co powinieneś wiedzieć na temat plików STL i to w maksymalnie zrozumiały sposób. Dla preferujących formę wideo, nagrałem również film – linki znajdziesz w opisie. Zaczynamy!
STL to plik powszechnie używany w metodach szybkiego prototypowania. Format ten został zapoczątkowany przez firmę 3D Systems w 1987 roku. Format STL jest triangulacyjnym (trójkątnym) przedstawieniem geometrii powierzchni w przestrzeni trójwymiarowej, tak aby nie było szczelin, ani zakładek. Każda powierzchnia podzielona jest na szereg małych trójkątów, a następnie każdy wierzchołek trójkąta opisany jest przez 3 punkty w przestrzeni reprezentujące ich położenie względem osi współrzędnych.
Im większa liczba trójkątów w pliku STL tym dokładniejsze odwzorowanie modelu.
Czy plik STL jest edytowalny?
Na forum Reddit, do którego lubię zaglądać, znalazłem kiedyś bardzo fajne porównanie, które utkwiło mi w pamięci. Plik STL dla druku 3D jest tym samym co PDF dla zwykłego druku 2D. Myślę, że to genialne porównanie i już tłumaczę dlaczego.
Wszyscy wiemy, że plik PDF nie jest formatem do edycji, to dokument końcowy. Tworzymy dokument w jakimś programie na przykład w MS Office lub Google Docs i po zakończonej pracy generujemy plik PDF, który jest finalnym plikiem. Przy otwieraniu w innym programie lub wydruku na drukarce zachowuje swój nadany wcześniej wygląd. Analogicznie zachowuje się plik STL. Jest to gotowy format przeznaczony do generowania plików do druku 3D. Tworzymy plik w jakimś programie np. Fusion360, Blender, SolidWorks itd. A następnie gdy kończymy pracę generujemy plik STL, aby nie zmienił swojej formy przy otwieraniu go w innym programie lub w trakcie przesyłu do slicera.
Oczywiście jesteśmy w stanie nałożyć jakieś delikatne modyfikacje zarówno w przypadku PDF jak i STL ale nie jest to format domyślny do edycji. Wykonuje się to tylko w wyjątkowych przypadkach, gdy nie mamy dostępu do pliku źródłowego w którym powstawał model.
Jeśli potrzebujemy pliku edytowalnego to uniwersalnym formatem będzie plik STEP, ale w nim nie uzyskamy historii operacji jakie zostały wykonane na danym modelu. Otrzymamy model bryłowy, który będziemy mogli edytować podstawowymi operacjami do modelowania przestrzennego. Najlepszym formatem do edycji gotowego modelu, będzie natywny format w którym został ten model stworzony, wtedy uzyskamy historię wszystkich operacji jakie zostały zrobione na danym modelu.
Eksport do pliku STL
Po zaprojektowaniu modelu w programie do modelowania 3D, można zapisać projekt jako plik STL, ponieważ większość takich programów zapewnia taką opcję zapisu.
Ilość i wielkość trójkątów określa się w zależności od złożoności powierzchni. Przy utworzeniu pliku STL można kontrolować wygląd wydruku za pomocą kilku parametrów, na przykład:
Odchylenie powierzchni:
Maksymalna odległość pomiędzy oryginalną powierzchnią, a tą utworzoną z trójkątów.
Odchylenie normalne:
Odchylenie kątowe pomiędzy sąsiednimi trójkątami. Ustawienie to pozwala na zwiększenie lub zmniejszenie teselacji (czyli podziału modelu na trójkąty), w zależności od poziomu skomplikowania i wielkości obiektu.
Ale szczerze mówiąc w zupełności wystarcza użycie predefiniowanych opcji zagęszczenia siatki trójkątów, zazwyczaj mamy do wyboru parę opcji w tym wysoką, średnią i niską wartość tego parametru.
Istotne jest również wybranie odpowiedniego formatu pliku STL. Zazwyczaj w programach do modelowania 3D istnieje możliwość zapisania pliku STL w formacie binarnym lub ASCII. Pliki binarne są mniejsze, dzięki czemu zwykle zapisuje się do tego formatu.
Sprawdzenie geometrii
Po wyeksportowaniu pliku, może się zdarzyć, że płaszczyzny modelu zostały źle zinterpretowane przez program. Dlatego należy sprawdzić geometrię plików STL przed wygenerowaniem pliku G-code, czyli bezpośrednim kodem widzianym przez drukarkę. Istnieje szereg programów robiących to automatycznie łącznie ze współczesnymi slicerami.
Czy każdy plik stl można wydrukować?
I to jest bardzo istotne pytanie. Generalnie z każdego pliku STL można wygenerować G-Code i spróbować go wydrukować, jednak nie każdy wydruk się uda ponieważ przy generowaniu plików STL mogą pojawić się w nim dziury, niezamknięte krawędzie, odwrócone płaszczyzny czy modele nachodzące na siebie są to tzw. błędy w plikach STL. Plik STL to surowy opis punktów z których składa się bryła. Dlatego tak ważne jest wykrywanie ewentualnych błędów.
Co istotne, sam plik stl jest bez jednostkowy, dlatego należy się upewnić, że jednostka eksportowa jest zsynchronizowana z jednostkami oprogramowania odbiorczego. Przykładowo gdy eksportujesz z programu do modelowania w milimetrach, a importujesz w slicerze w calach to skala nie będzie się zgadzać. Dlatego tak istotne jest każdorazowo upewnienie się, że eksport nie spowodował zmiany wielkości modelu.
Należy pamiętać, że oprócz braku jednostki, plik stl nie przenosi również informacji o teksturze, kolorze oraz materiału. Dlatego wydruk może się różnić w zależności jaki filament użyjemy i jakie będą ustawienia drukarki.
Co jest bardzo istotne nie jesteśmy w stanie wysłać pliku STL do drukarki. Drukarka 3D musi otrzymać plik G-Code który jest znormalizowanym językiem zapisu poleceń dla urządzeń takich jak CNC czy drukarek 3D. Oprogramowanie do krojenia czyli slicer dzieli na warstwy plik STL i na tej podstawie generuje G-Code. W ten sposób definiuje podstawowe operacje, które powinna wykonać maszyna, aby otrzymać pożądany obiekt.
Podsumowując, zasadniczo z każdego pliku STL można wygenerować G-code, ale istnieją pewne wyjątki. Jeśli plik STL zawiera błędy lub ustawienia slicera są nieprawidłowe. Dlatego tak ważne jest zweryfikowanie poprawności pliku STL przed wysłaniem go do slicera.
Dlaczego akurat plik stl jest używany w druku 3D?
Przy powstawaniu pierwszej technologii dotyczącej druku 3D jaką była stereolitografia w skrócie SLA firma 3D System opracowała format pliku STL. Co ciekawe skrót STL pochodzi właśnie od nazwy STereoLithography, a nie jak się często uważa od nazwy: Standard Triangulation Language. Przez 3 dekady każdy drukarz 3D korzystał właśnie z tego formatu w niezmienionej formie. W 2009 powstał jednak nowy format do druku trójwymiarowego – format AMF niekiedy nazywany STL 2.0 ale więcej o nim w jednym z kolejnych odcinków.
Format pliku STL jest wciąż najszerzej stosowanym formatem w druku 3D. Jego prostota i uniwersalność gdzie system zapisu geometrii za pomocą teselacji sprawiają, że jest akceptowalny przez wszystkie programy do druku 3D niezależnie od metody FDM, SLS, SLA itd. Z drugiej strony format pliku STL jest światowym standardem akceptowalnym przez większość programów graficznych używanych do tworzenia modeli trójwymiarowych: Fusion360, SolidWorks, Blender, Zbrusha, Sketchup. Onshape, OpenSCAD i wiele wiele innych.
Popularność plików STL na stronach z modelami 3D
Pliki STL są plikami gotowymi do druku 3D. Istnieje wiele stron z tysiącami darmowych modeli do pobrania przeznaczonych do drukowania trójwymiarowego. Jeśli chcesz je poznać to zapraszam do zapoznania się z moim wcześniejszym filmem o 12 stronach z modelami do druku 3D.
Większość osób chce mieć gotowy projekt do pobrania, nie chce projektować nowych rozwiązań, ani edytować sprawdzonych, dlatego STL jest bardzo wygodnym plikiem oferującym finalną wersję.
Mam nadzieję, że materiał okazał się przydatny i będzie dobrą bazą do bardziej skomplikowanych tematów na tym kanale. Jeśli jesteś przed zakupem drukarki, polecam zobaczyć film na temat możliwości i ograniczeń związanych z technologią FDM używaną w domowych drukarkach 3D. Cześć!
