Guia Completo de Formatos de Arquivo para Impressão 3D: OBJ, STL, AMF e 3MF

Todos os arquivos, sejam texto, música, imagem ou modelos 3D, são compostos por milhões de bits. Os dados que estes bits carregam, bem como a forma como são codificados, determinam a natureza e o formato do arquivo. Dependendo do formato de arquivo de um arquivo CAD, o arquivo pode conter geometria, material, textura, tamanho ou dados de cor de um modelo.

Formatos de Arquivo e Impressão 3D

Impressoras 3D constroem peças camada por camada. Após um modelo ser criado e salvo em um formato de arquivo de impressão 3D, o modelo deve ser enviado a um software para ser fatiado, um processo no qual um modelo sólido é dividido em numerosas camadas horizontais finas. O software de fatiamento então escaneia as camadas e usa as informações para gerar o G-Code – conjunto de instruções sobre como a impressora 3D deve mover-se para produzir o objeto requerido. Após isso, o arquivo G-Code é enviado à impressora. Algumas impressoras vêm com seu próprio software de fatiamento, então você pode enviar o modelo diretamente no formato de arquivo de impressão 3D.

A informação contida no arquivo CAD é muito importante para impressão bem-sucedida. Lembre-se que o formato do arquivo determina a informação que o arquivo carrega. É com esta informação que o código de máquina necessário é gerado. Portanto, o formato do arquivo é muito importante. Existem tipos específicos de informação como geometria, textura, cor e material que são necessários para permitir o processo. Em formatos regulares de arquivo CAD 3D, estes dados nem sempre estão contidos ou codificados para impressão 3D, daí a necessidade de formatos de arquivo exclusivos para impressão 3D. Estes formatos são conhecidos como formatos de arquivo de impressão 3D.

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

Existem vários formatos de arquivo de impressão 3D em uso hoje. No entanto, os mais ubíquos são STL, OBJ, AMF e 3MF. Qual exatamente a razão de sua ubiquidade? O que estes formatos de arquivo são, o que os faz destacar e como diferem entre si e de outros formatos de arquivo de impressão 3D são os seguintes.

STL

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

Uma característica chave do STL é que ele salva geometria usando tesselações. Tesselação é o processo de cobrir (ladrilhar) uma superfície com uma série de formas geométricas de forma que não haja lacunas ou sobreposições. Em um arquivo STL, a geometria de um modelo 3D é codificada por numerosos triângulos cobrindo 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 num modelo, maior o tamanho do arquivo.

Outra característica distintiva do formato STL de impressão 3D 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 problema quando impressoras só podiam imprimir em uma cor e um material por vez. Pode ainda não ser problema se você requer um protótipo simples. No entanto, com avanços na impressão 3D como impressão multicolor e multimaterial, e com o uso de impressão 3D para produzir objetos totalmente funcionais prontos para uso, o formato STL pode bem estar a caminho de se tornar obsoleto.

Prós

• Compatível com virtualmente todo hardware e software no mundo da impressão 3D
• Formato de arquivo mais amplamente usado e compartilhado para impressão 3D. Milhões de modelos STL estão disponíveis para download fácil online

Contras

• Pode armazenar apenas dados de geometria. Dados de cor, textura e material são deixados de fora
• Nível de detalhe é limitado. Por exemplo, superfícies curvas são aproximadas
• Quanto maior a precisão do arquivo, maior ele seria
• Podem haver buracos e triângulos sobrepostos na tesselação, pois o formato é propenso a erros. Note que 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 formato de arquivo de intercâmbio neutro. Com o desenvolvimento de impressão multicolor e multimaterial, o formato foi posteriormente adotado pela indústria de impressão 3D.

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

Outra característica chave do formato OBJ de impressão 3D é que ele permite escolher como a geometria do seu modelo é codificada. Você pode criar tesselações 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. Estes permitem que arquivos OBJ armazenem modelos com precisão muito maior.

Prós

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

Contras

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

AMF

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

Como o STL, o AMF armazena dados de geometria usando tesselação triangular. No entanto, os triângulos no AMF podem curvar, resultando em representação precisa de dados. 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, arquivos AMF podem armazenar cor, textura, material, duplicata, orientação, dados de treliça, bem como metadados. Isso os torna tecnicamente muito superiores aos seus equivalentes STL.

Prós

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

Contras

• Tem suporte limitado
• Adoção tem sido lenta

3MF

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

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

O 3MF tem todas as propriedades técnicas do AMF. Usa tesselações triangulares curvas para codificar geometria. Também pode armazenar dados de cor, textura, material e orientação, e é altamente preciso.

Dados são armazenados no formato XML legível por humanos (em oposição a binário) para facilidade de desenvolvimento e modificação.

Arquivos 3MF são praticamente 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 num único arquivo compactado

Contra

• Pode se tornar proprietário

Conclusão

Em conclusão, recomendamos o formato STL para geometria simples e protótipos de cor única. Se você pretende imprimir peças simples em cor, então o OBJ é uma opção melhor. No entanto, o fato de dados de textura e cor serem armazenados em arquivo separado torna o compartilhamento de arquivos OBJ estressante. Os formatos 3MF e AMF são os tecnicamente superiores, pois ambos armazenam toda informação de um modelo. São ótimos para objetos complexos multi-parte, multicolor e multimaterial. Também se destacam pela facilidade de compartilhamento de arquivos, pois todos os dados e metadados são armazenados em arquivos compactos e comprimidos. Se você tem software de suporte compatível necessário, sinta-se à vontade para escolher AMF. Caso contrário, 3MF é a opção mais segura pois é mais popular e mais propenso a ser compatível com software de suporte.

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