Por Que Formatos de Arquivo Poliédricos São Cruciais para Impressão 3D

Após as fases de design e análise, arquivos de design assistido por computador (CAD) são geralmente convertidos em formatos de arquivo poliédricos para preparação e fabricação em impressoras 3D. STL (STereoLithography ou Standard Tessellation Language) é o formato de arquivo poliédrico mais comum, tendo sido originalmente desenvolvido para traduzir arquivos CAD em um formato legível para impressoras 3D em 1987.

No geral, não há dúvida de que o STL tem seus limites em termos de retenção da intenção do design. Na verdade, o STL só pode ler a geometria de superfície de um objeto 3D sem cor, textura ou outros elementos de design. É por isso que a Microsoft e outros estão tentando impulsionar o 3MF como alternativa.

No entanto, a universalidade e uso duradouro do STL o tornam um formato testado e comprovado, no qual muitas equipes de engenharia, fabricantes e universidades confiam hoje.

O Que é STL?

STL foi introduzido há 30 anos para traduzir objetos 3D projetados em suites CAD para uso por impressoras 3D de estereolitografia. Desde então, o STL se espalhou por múltiplas gerações de impressoras 3D, incluindo aquelas construídas em diferentes tecnologias, como extrusão e jateamento.

A vantagem do STL, muito semelhante ao IGES, é que é amplamente adotado na indústria de manufatura aditiva. Isso permite compartilhamento de arquivos entre diferentes organizações (e fluxos de trabalho) — como um designer de produto e parceiro de fabricação — com necessidade mínima de correção de arquivos (desde que o software certo esteja integrado às ferramentas usadas por cada parte).

STL codifica em um de dois formatos — binário e ASCII (American Standard Code for Information Interchange). O binário permite salvar tamanhos de arquivo menores (facilitando o carregamento em uma impressora 3D), mas o ASCII é procurado porque é mais fácil de ler e permite refinamento.

No entanto, o STL tem seus limites.

Primeiro, o STL só codificará — via tesselação — a geometria de superfície do objeto 3D, ou seja, omitirá as cores, texturas e outros elementos de design do design original.

Segundo, modificações feitas no STL — como modificar estruturas de suporte ou outras edições para impressibilidade — não retornam automaticamente ao arquivo original feito no CAD. Para manter a consistência, seria necessário modificar o arquivo CAD primeiro, o que é um processo unidirecional e ineficiente.

Terceiro, o STL não pode salvar topologia de malha. Por exemplo, se você usar o formato ASCII para reduzir a grosseira de um objeto 3D (ou seja, aumentando o número de triângulos), o arquivo resultante pode ser proibitivamente grande para a maioria das impressoras 3D lidar. Você fica basicamente limitado a ter que comprometer entre o refinamento ideal e os limites práticos do STL.

Finalmente, o STL não inclui os metadados do arquivo CAD original, incluindo propriedade intelectual e informações sobre o designer original do objeto 3D.

Formatos de Arquivo Alternativos ao STL

Existem numerosos formatos de arquivo alternativos ao STL, incluindo OBJ, VRML, FBX e outros. Mas, arguivelmente, o movimento principal para suplantar o STL está sendo liderado pelo Consórcio 3MF.

O Consórcio 3MF está promovendo o formato de arquivo 3MF, que — ao contrário do STL — pode ler a intenção total do design do objeto 3D original. Isso inclui sua cor, textura e metadados, o que deve permitir que impressoras 3D emergentes e de próxima geração leiam fácil e completamente — e em fidelidade total — objetos 3D detalhados feitos em suites CAD avançadas como SolidWorks.

Tecnicamente, o 3MF é muito promissor. Primeiro, ele aposta no ASCII em XML (em vez de binário) para permitir detalhes de fidelidade total e refinamento sem inflar o tamanho do arquivo final. Segundo, foi projetado para ser extensível para tecnologia e conceitos emergentes de impressão 3D.

No entanto, o 3MF é um fator para o futuro. Hoje, o STL ainda é o cavalo de batalha da preparação de arquivos feitos em suites CAD para impressão 3D. Assim, é imperativo que suas aplicações e impressoras 3D foquem em aperfeiçoar o uso dos padrões de hoje, mantendo, idealmente, um olho no futuro.

Fluxos de Trabalho Ainda Aproveitam o STL

Apesar das limitações do STL, muitos fluxos de trabalho de manufatura aditiva ainda aproveitam o STL. Na verdade, também se deve considerar como as limitações inerentes do STL também são favoráveis em alguns aspectos.

Primeiro, um arquivo de objeto 3D básico sem a intenção completa do design e codificado em binário (ou seja, com pouca preocupação com a grosseira) pode não importar na fase de prototipagem. Em vez disso, protótipos são buscados para teste, verificação e iteração alimentando o design final.

 

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Segundo, como o STL está em uso há mais de 30 anos, a indústria de manufatura aditiva construiu um ecossistema considerável de expertise, bem como ferramentas de hardware e software para tornar seu uso viável. Devido a restrições como custo, as empresas provavelmente não pivotarão rapidamente para o 3MF; em vez caso, essa mudança (se ocorrer) ocorreria apenas através de um processo gradual e de longo prazo.

Hoje, o foco de aplicações de software de impressão 3D e hardware deve ser atender às preocupações dos usuários de hoje no gerenciamento de arquivos STL. Não apenas faria bom sentido comercial, pois é um problema atual, mas você pode aproveitar soluções de software maduras disponíveis hoje para construir soluções de manufatura aditiva competitivas de forma econômica.

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Você pode ajudar seus usuários a reduzir o tempo que gastam corrigindo arquivos STL. Comece considerando o kit de desenvolvimento de software (SDK) 3D InterOp da Spatial, que permitirá que seus usuários finais exportem arquivos CAD para STL com correção de arquivos integrada. Isso permitirá que eles reduzam o tempo gasto corrigindo arquivos e foquem mais no design do objeto 3D principal e/ou processo de impressão.

Não apenas o 3D InterOp permite exportação de arquivos de CAD para STL, mas você também pode equipar seus usuários finais com aplicações capazes de ler outros formatos CAD, incluindo SolidWorks, Autodesk e outras suites CAD líderes da indústria.

Finalmente, a empresa-mãe da Spatial — Dassault Systèmes — também é membro fundador do Consórcio 3MF, o que posiciona a Spatial como parceira engajada no desenvolvimento atual e futuro de manufatura aditiva.