Was ist eine STL-Datei für 3D-Druck und wie wird sie erstellt?

Was ist eine .STL-Datei?

STL ist ein Standardformat für 3D-Modelle. Die 3D-Geometrie wird durch ein Mesh von Dreiecken beschrieben, und die Dimensionsinformationen sind in jedem einzelnen Dreieck enthalten. Im Gegensatz zu anderen CAD-Formaten wird das Objekt nur durch die äußere Oberfläche oder "Haut" gebildet.

Die Information, wo sich das Innere des Bauteils befindet, wird in jedem einzelnen Dreieck gespeichert, indem die Normale, eine Linie, die das Dreieck verlässt und senkrecht zu ihm steht, definiert wird.

Es ist wichtig zu betonen, dass das STL-Format, im Gegensatz zu CAD-Formaten wie Step, nicht weiß, wie das Objekt modelliert und konstruiert wurde oder wie die Oberflächen, die es bilden, mathematisch definiert sind. Die STL-Datei speichert für jedes Dreieck nur die Koordinaten der drei Scheitelpunkte im Raum (Koordinaten x, y, z) und die Richtung der Normalen. Dies führt zu einer Reihe von Problemen, wie das hier als Beispiel gezeigte Bild zeigt, das durch die Annäherung von gekrümmten Konturen mit gestrichelten geraden Linien diktiert wird.

In diesem Artikel werden wir diese Probleme analysieren.

Welches Format ist zu wählen, binär oder ASCII?

Das STL-Format hat zwei verschiedene Speicherstandards: ASCII und binär.

Es handelt sich hierbei um zwei verschiedene Arten der Speicherung und Formatierung von Dreiecksmeshinformationen. Der binäre Dateityp ist der bequemste und wird wegen seiner besseren Effizienz in Bezug auf den belegten Platz verwendet (er kann bis zu einem Viertel der entsprechenden Datei im ASCII-Format betragen) und wird für Anwendungen im Zusammenhang mit der additiven Fertigung empfohlen.

Das ASCII-Format hat dagegen den Vorteil, dass es auch für einen Operator leicht verständlich und lesbar ist, was aber nur dann sinnvoll ist, wenn Sie Koordinaten oder Informationen über einzelne Dreiecke manuell bearbeiten wollen.

Wofür verwenden Sie eine STL-Datei?

STL-Dateien werden häufig von Programmen verwendet, die mit der Welt der additiven Fertigung zu tun haben, als Zwischenschritt zwischen der perfekt und mathematisch beschriebenen Geometrie des CAD und der Maschinensprache des Druckers. Die meisten Auftragsvorbereitungs- und Schneideprogramme verwenden dieses Format für ihre Arbeit.

Es ist daher notwendig, die Vorzüge und Grenzen dieses Formats genau zu kennen, um die bestmöglichen Druckergebnisse zu erzielen.

Wie öffne ich eine STL-Datei?

STL-Dateien werden inzwischen von den meisten 3D-Modellierungsprogrammen erkannt und korrekt importiert, da sie sehr einfach sind.

In Windows 10 gibt es ein Tool namens 3DBuilder, das diese und andere Arten von 3D-Dateien öffnen und anzeigen kann.

Wo kann man kostenlose oder kostenpflichtige STL-Dateien herunterladen?

Es gibt eine Reihe von Websites zur Verbreitung von 3D-Modellen, sowohl kostenlose als auch kostenpflichtige. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die am häufigsten verwendeten und beliebtesten.

• Thingiverse: Es ist die ultimative Website für den Online-Austausch von 3D-Modellen. Sie hat die größte Community und alle Modelle, die Sie hier finden, sind kostenlos. Achten Sie jedoch auf die Qualität der heruntergeladenen Dateien, die oft Mesh-Probleme aufweisen.

• Myminifactory: Diese Seite hat sich als eine Plattform mit höheren Standards etabliert, die die hochgeladenen Objekte überprüft. Sie können sowohl kostenlose als auch kostenpflichtige Dateien finden, letztere oft mit Anleitungen, um die besten Ergebnisse beim Drucken zu erzielen.

• Yeggi: Yeggi ist eine Google-ähnliche Suchmaschine, die die Suche nach 3D-Modellen auf einigen der populärsten Websites gleichzeitig erleichtert. Es ist ein nützliches Werkzeug für eine schnelle und effektive Suche.

• Prusa printers: Die berühmte tschechische Druckermarke hat eine Alternative zu "thingiverse" vorgeschlagen, allerdings mit einer interessanten Variante: das Herunterladen von Dateien, die bereits bearbeitet und für den Druck auf "Prusa"-Maschinen bereit sind. Alle Entwürfe sind kostenlos, und die Integration in das "Prusa"-Ökosystem ist ein großer Vorteil, wenn Sie eine ihrer Maschinen besitzen.

• Thangs: Diese Website ist ein 'thingiverse 2.0' mit einer Reihe neuer und interessanter Funktionen. Einige davon sind die Möglichkeit, mit mehreren Personen an einem Projekt zusammenzuarbeiten und die Möglichkeit, die Website anhand einer 3D-Geometrie/Datei zu durchsuchen.

• Cults3D
• Pinshape
• Grabcad: Im Gegensatz zu den anderen hier vorgeschlagenen Websites ist "Grabcad" eine Plattform, die nicht nur dem Austausch von stl-Dateien, sondern von tatsächlichen cad-Dateien in den gängigsten Formaten gewidmet ist. 

• NASA:  Die US Space Exploration Agency hat eine Sammlung von Materialien zum Thema Weltraum für 3D-Druck-Enthusiasten zusammengestellt. Die Modelle sind wirklich gut und gut gemacht.
• CGTrader: Dabei handelt es sich um einen Marktplatz für die gemeinsame Nutzung von Assets nicht nur für den 3D-Druck, sondern auch für die Architektur und das Game-Development.

Wie exportiert man .STL-Dateien?

Als Beispiel für diese Anleitung verwenden wir Autodesk Fusion360, aber die Überlegungen, die wir anstellen, sind auf jede andere Software übertragbar, die die Konvertierung sowohl beim Import als auch beim Export von anderen 3D-Formaten in STL vornimmt.

Nachdem wir mit der rechten Maustaste auf unser Objekt geklickt und "Als Mesh speichern" gewählt haben, erscheint die folgende Schnittstelle, über die wir die wichtigsten Parameter für den Export und die Erstellung der Triangulation festlegen können.

Wie oben beschrieben, wählen wir das Binärformat, das effizienter ist und die Erstellung kleinerer Dateien ermöglicht. Wir wählen auch unsere Maßeinheit, den Millimeter.

Das Box "Meshvorschau" ermöglicht es uns, die Triangulation in Echtzeit auf dem Bauteil zu betrachten, aber es ist eine sehr PC-intensive Funktion, insbesondere im Fall von dichten Meshen mit einer hohen Anzahl von Dreiecken.

Im Abschnitt "Endbearbeitungsoptionen" finden Sie die 4 grundlegenden Parameter, die bestimmen, wie die Triangulation erstellt wird:

• Abweichung von der Oberfläche - definiert den maximalen Abstand zwischen Facettenkanten und Oberflächenkanten - empfohlener Wert 0,005 mm.
• Senkrechte Abweichung - definiert den maximalen Winkel zwischen den senkrechten Vektoren der Facetten - empfohlener Wert 1.
• Maximale Kantenlänge - wie der Name schon sagt, begrenzt dieser Parameter die maximale Länge der Seiten von Dreiecken - empfohlener Wert 10 mm.
• Perspektivisches Verhältnis - gibt das maximale Verhältnis an, das zwei Seiten desselben Dreiecks haben können. Dieser Parameter begrenzt die Erstellung von entarteten Dreiecken, z. B. mit einer sehr kleinen Basis (0,01 mm) und einer sehr großen Höhe (20 mm) - empfohlener Wert 15.

Durch Variation dieser vier Parameter können wir die Erstellung des Meshes an unser Objekt anpassen und beispielsweise eine spärlichere Triangulierung für Bauteile mit flachen Oberflächen oder eine dichtere Triangulierung im Falle von "freiform curve" Oberflächen erzielen.

In anderer Software können wir diese Parameter auf die gleiche Weise identifizieren (vielleicht unter anderen Namen) und sie spielen die gleiche Rolle. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Sie mit einer bestimmten Software vorgehen sollen, empfehlen wir Ihnen, das Handbuch oder den technischen Support des Softwareherstellers zu nutzen oder auf die große Bibliothek der Online-Tutorials zurückzugreifen.