Formatos de arquivo de impressão 3D comparados: OBJ, STL, AMF e 3MF

Todos os arquivos, sejam textos, músicas, imagens ou modelos 3D, são compostos de milhões de bits. Os dados que esses bits carregam, bem como a maneira como são codificados, determinam a natureza e o formato do arquivo. Dependendo do formato de arquivo de um arquivo CAD, o arquivo pode conter dados de geometria, material, textura, tamanho ou cor de um modelo.

Formatos de arquivo e impressão 3D

As impressoras 3D constroem peças camada por camada. Depois que um modelo foi criado e salvo em um formato de arquivo de impressão 3D, o modelo deve ser enviado para um software para ser fatiado, processo no qual um modelo sólido é dividido em várias camadas horizontais finas. O software de fatiamento varre as camadas e usa as informações para gerar o G-Code – conjunto de instruções sobre como a impressora 3D deve se mover para produzir o objeto necessário. Depois disso, o arquivo G-Code é enviado para a impressora. Algumas impressoras vêm com seu próprio software de fatiamento para que você possa enviar o modelo diretamente no formato de arquivo de impressão 3D.

As informações contidas no arquivo CAD são muito importantes para uma impressão bem-sucedida. Lembre-se de que o formato do arquivo determina as informações que o arquivo carrega. É com essas informações que é gerado o código de máquina necessário. Portanto, o formato do arquivo é muito importante. Existem tipos específicos de informações, como geometria, textura, cor e material, que são necessários para permitir o processo. Em formatos de arquivo CAD 3D normais, esses dados nem sempre estão contidos ou codificados para impressão 3D, daí a necessidade de formatos de arquivo que sejam exclusivamente para impressão 3D . Esses formatos de arquivo são conhecidos como formatos de arquivo de impressão 3D.

Além disso, o software de fatiamento não funciona com formatos de arquivo 3D regulares, como STEP, IPT e SLDPRT. Estes devem primeiro ser convertidos para um formato de arquivo de impressão 3D.

Existem vários formatos de arquivo de impressão 3D em uso hoje. No entanto, os mais onipresentes são STL, OBJ, AMF e 3MF. Então, qual é exatamente a razão de sua onipresença? Quais são esses formatos de arquivo, o que os diferencia e como eles diferem entre si e outros formatos de arquivo de impressão 3D são os seguintes.

STL

O formato de arquivo STL (Standard Tessellation Language) é o formato de arquivo de impressão 3D pioneiro. Foi inventado em 1987 por Chuck Hull, o inventor da impressão 3D. Três décadas depois, o formato de arquivo STL ainda é o mais utilizado e é considerado o formato de arquivo padrão na impressão 3D. Isso ocorre porque, com tanto tempo de existência, o STL é compatível com a maioria dos softwares CAD 3D e outros softwares e hardwares de impressão 3D.

Uma característica chave do STL é que ele salva geometria usando mosaicos. Tesselação é o processo de cobrir (telha) uma superfície com uma série de formas geométricas de tal forma que não haja lacunas ou sobreposições. Em um arquivo STL, a geometria de um modelo 3D é codificada por vários triângulos que cobrem as superfícies do modelo.

Para superfícies curvas, um grande número de triângulos arbitrariamente pequenos é necessário para cobrir as superfícies. No entanto, quanto maior o número de triângulos empregados em um modelo, maior o tamanho do arquivo.

Outra característica distintiva do formato de arquivo de impressão 3D STL é que ele armazena apenas dados de geometria. Outros dados relacionados a um modelo, como cor, textura e material, são deixados de fora. Isso não era um problema quando as impressoras só podiam imprimir em uma cor e um material por vez. Ainda pode não ser um problema se você precisar de um protótipo simples. No entanto, com os avanços na impressão 3D, como a impressão multicolorida e multimaterial, e com o uso da impressão 3D para a produção de objetos totalmente funcionais e prontos para uso, o formato de arquivo STL pode estar saindo.

Prós

• Compatível com praticamente todos os hardwares e softwares do mundo da impressão 3D
• Formato de arquivo mais usado e compartilhado para impressão 3D. Milhões de modelos STL estão disponíveis para download fácil online

Contras

• Só pode armazenar dados de geometria. Os dados de cor, textura e material são deixados de fora
• O nível de detalhe é limitado. Por exemplo, superfícies curvas são aproximadas
• Quanto maior a precisão do arquivo, maior será
• Pode haver furos e triângulos sobrepostos na tesselação, pois o formato do arquivo é propenso a erros. Observe que as imperfeições podem ser detectadas e corrigidas usando ferramentas de reparo STL. Isso, no entanto, é demorado
• Escala e unidades não são especificadas

OBJ

Desenvolvido pela WaveFront Technologies, o formato de arquivo OBJ foi originalmente usado em design gráfico como um formato de arquivo de intercâmbio neutro. Com o desenvolvimento da impressão multicolorida e multimaterial, o formato de arquivo foi posteriormente adotado pela indústria de impressão 3D.

Em termos de popularidade, OBJ perde apenas para STL. No entanto, ao contrário do STL, que armazena apenas dados de geometria, o OBJ pode armazenar dados de geometria, cor, textura e material. Os dados de cores são armazenados em um MTL (Material Template) complementar separado. Um arquivo OBJ deve ser compartilhado com seu arquivo MTL correspondente para que a impressão colorida seja possível.

Outra característica importante do formato de arquivo de impressão 3D OBJ é que ele permite que você escolha a forma como a geometria do seu modelo é codificada. Você pode criar mosaicos usando várias formas, como polígonos e quadriláteros, e não apenas triângulos. Você também pode usar métodos mais avançados e precisos, como curvas e superfícies de forma livre. Isso permite que os arquivos OBJ armazenem modelos com precisão muito maior.

Prós

• Armazena dados com precisão
• Armazena dados de geometria, cor, textura e material

Contras

• Não é tão popular quanto o STL, portanto, tem compatibilidade limitada
• Contém uma grande quantidade de dados complexos. Isso torna o compartilhamento ou edição demorado
• Os dados de cor e textura são armazenados em um arquivo separado

AMF

O formato de arquivo de impressão 3D AMF (Additive Manufacturing File) é considerado uma versão atualizada do STL. Foi desenvolvido exclusivamente para manufatura aditiva pela ASTM (American Society for Testing Materials) em 2013 para lidar com as limitações dos arquivos STL.

Assim como o STL, o AMF armazena dados geométricos usando tesselação triangular. No entanto, os triângulos em AMF podem se curvar, resultando em uma representação de dados precisa. Isso também resulta em tamanhos de arquivo muito menores, pois uma quantidade menor de triângulos é necessária para representar superfícies curvas com precisão.

Além disso, os arquivos AMF podem armazenar dados de cor, textura, material, duplicação, orientação e rede, bem como metadados. Isso os torna muito mais tecnicamente superiores do que suas contrapartes STL.

Prós

• Pode armazenar todos os dados e metadados possíveis sobre um modelo
• A escala pode ser especificada em várias unidades
• Possibilidade de erro muito baixa
• Tamanho de arquivo pequeno

Contras

• Tem suporte limitado
• A adoção tem sido lenta

3MF

Depois de analisar as deficiências e a lenta adoção do formato de arquivo AMF, alguns dos maiores nomes da impressão 3D, incluindo Autodesk, 3D Systems, Stratasys, HP e Microsoft, se uniram para formar um corpo conhecido como consórcio 3MF. Este órgão desenvolveu o formato de arquivo de impressão 3D 3MF que é muito semelhante, mas muito mais amplamente aceito do que o AMF.

A influência da indústria e a extensa base de clientes do consórcio 3MF, bem como a funcionalidade do formato de arquivo de impressão 3D 3MF, são responsáveis ​​por sua ampla aceitação.

O 3MF tem todas as propriedades técnicas do AMF. Ele usava mosaicos triangulares curvos para codificar a geometria. Ele também pode armazenar dados de cor, textura, material e orientação e é altamente preciso.

Os dados são armazenados no formato XML legível por humanos (em oposição ao binário) para facilitar o desenvolvimento e a modificação.

Os arquivos 3MF são, em sua maioria, livres de erros e considerados prontos para impressão, algo muito apreciado na impressão 3D.

Prós

• Relativamente popular e compatível com dezenas de empresas
• Armazena dados de geometria com precisão
• Pode armazenar todos os dados relacionados a um modelo
• Armazena todos os dados, metadados e propriedades em um único arquivo

Con

• Pode se tornar proprietário

Conclusão

Em conclusão, recomendamos os formatos STL para geometria simples e protótipos de cor única. Se pretende imprimir peças simples a cores, então o OBJ é a melhor opção. No entanto, o fato de os dados de textura e cor serem armazenados em um arquivo separado torna o compartilhamento de arquivos OBJ estressante. Os formatos de arquivo de impressão 3D 3MF e AMF são os mais tecnicamente superiores do lote, pois ambos armazenam todas as informações em um modelo. Eles são ótimos para objetos complexos de várias partes, multicoloridas e multimateriais. Eles também se destacam pela facilidade de compartilhamento de arquivos, pois todos os dados e metadados são armazenados em arquivos compactos e compactados. Se você tiver o software de suporte necessário compatível, sinta-se à vontade para optar pelo AMF. Caso contrário, o 3MF é a opção mais segura, pois é mais popular e mais compatível com o software de suporte.

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