Comparación de formatos de ficheros de impresión 3D: STL, OBJ, AMF y 3MF

En este artículo se describen los formatos de fichero más habituales en la impresión 3D: STL, un estándar en el sector; OBJ, conocido por su capacidad para incluir información de color y textura; AMF, que ofrece una representación mejorada de la geometría y el color; y 3MF, que admite múltiples colores, materiales y otras características complejas.

Flujo de trabajo de impresión 3D: ¿Qué ficheros y software se necesitan?

Para entender mejor los formatos de fichero de impresión 3D, es esencial comprender cómo funciona la propia impresión 3D. Las impresoras 3D crean objetos construyéndolos capa a capa. Por lo tanto, después de diseñar un modelo y guardarlo en un formato de fichero de impresión 3D específico, el siguiente paso crucial es el laminado. El laminado es el proceso en el que el modelo sólido se divide en numerosas capas horizontales finas. Este paso sólo es imprescindible si usted mismo maneja una impresora 3D.

El software laminador escanea estas capas y utiliza la información para generar el G-Code, que es un conjunto de instrucciones detalladas que dictan cómo debe moverse la impresora 3D para producir el objeto deseado. A continuación, este fichero G-Code se envía a la impresora para su ejecución. El software de corte, esencial para preparar un modelo para la impresión, no funciona con formatos de fichero 3D estándar como STEP, IPT y SLDPRT. Estos formatos deben convertirse primero a un formato de fichero de fabricación aditiva.

Algunas impresoras 3D vienen equipadas con su propio software laminador nativo, lo que permite a los usuarios utilizar directamente el modelo en el formato de fichero de impresión 3D sin necesidad de software de terceros. Esta integración puede agilizar el proceso de impresión y mejorar la compatibilidad entre el fichero del modelo y las capacidades de la impresora.

Example of a G-code (Source: 3Dpea.com)
Example of a G-code (Source: 3Dpea.com)

La información contenida en el fichero CAD es crucial para el éxito de la impresión 3D. El formato del fichero determina los datos específicos que contiene, que se utilizan para generar el código de máquina necesario. La información esencial incluye geometría, textura, color y material. Los formatos de fichero CAD 3D normales no suelen codificar estos datos específicamente para la impresión 3D, de ahí la necesidad de formatos de fichero de impresión 3D especializados.

Entre los diversos formatos de fichero de impresión 3D disponibles en la actualidad, los más omnipresentes son STL, OBJ, AMF y 3MF. Hagamos una comparativa entre ellos.

Comparación de STL, OBJ, AMF y 3MF

Formato del fichero Extensión Caso de uso Características Limitaciones Tamaño del fichero*.
STL .stl Creación de prototipos y piezas sencillas, por ejemplo, componentes mecánicos básicos Almacena la geometría como una colección de triángulos; compatible universalmente con todas las plataformas de impresión 3D. No admite color, textura ni propiedades detalladas de los materiales. Típicamente 1-25 MB, puede ser optimizado hasta 100 KB con detalle reducido
3MF .3mf Aplicaciones modernas y versátiles, por ejemplo, productos de consumo con características detalladas, objetos de materiales mixtos Compacto y eficaz; admite funciones avanzadas como color, material y geometrías complejas Apoyo creciente, pero aún no tan universal como STL; puede requerir software moderno. 2-30 MB, la compresión eficaz mantiene los tamaños más pequeños
AMF .amf Aplicaciones avanzadas que requieren atributos detallados, por ejemplo, prototipos multimaterial, patrones de color complejos Admite múltiples materiales, colores y texturas; ideal para diseños intrincados Menos compatible con impresoras 3D y software; más complejo que STL Normalmente 10-100 MB, puede ser mayor con datos complejos
OBJ .obj Modelos detallados que requieren textura y color, por ejemplo, modelos de personajes en juegos, diseños arquitectónicos complejos Admite propiedades de textura, color y material; permite renderizar con gran detalle. Puede ser grande y complejo debido a los datos adicionales; puede requerir la gestión de varios ficheros (geometría, texturas) Sin texturas: 5-50 MB; con texturas: hasta varios cientos de MB

*Las estimaciones del tamaño de los ficheros se basan en casos de uso típicos y pueden variar significativamente en función de los detalles específicos y la complejidad del modelo.

Ficheros STL

El formato de fichero STL (STereoLithography) es el más utilizado en impresión 3D. Su sencillez y compatibilidad universal lo convierten en la opción preferida para una amplia gama de software CAD 3D y aplicaciones de impresión 3D.

Example of STL file
Ejemplo de fichero STL (Fuente: all3dp.com)

Una característica clave de STL es que guarda la geometría mediante teselaciones. La teselación es el proceso de cubrir (embaldosar) una superficie con una serie de formas geométricas de forma que no haya huecos ni solapamientos. En los ficheros STL, la geometría de un modelo 3D se codifica mediante numerosos triángulos que cubren las superficies del modelo.

En el caso de las superficies curvas, se necesita un gran número de triángulos arbitrariamente pequeños para cubrir las superficies. Sin embargo, cuanto mayor sea el número de triángulos empleados en un modelo, mayor será el tamaño del fichero.

Otra característica distintiva del formato STL es que sólo almacena datos de geometría. Los demás datos relacionados con un modelo, como el color, la textura y el material, quedan fuera. Esto no era un problema cuando las impresoras sólo podían imprimir en un color y un material a la vez. Puede que siga sin ser un problema si necesita un prototipo sencillo. Sin embargo, con los avances en la impresión 3D, como la impresión multicolor y multimaterial, y con el uso de la impresión 3D para producir objetos totalmente funcionales y listos para usar, el formato de fichero STL puede estar en vías de desaparición.

Pros

  • Compatible con prácticamente cualquier hardware y software del mundo de la impresión 3D
  • El formato de fichero más utilizado y compartido para la impresión 3D. Millones de modelos STL disponibles para descargar fácilmente en línea.

Contras

  • Sólo puede almacenar datos de geometría. Los datos de color, textura y material quedan fuera.
  • El nivel de detalle es limitado. Por ejemplo, las superficies curvas se calculan de forma aproximada
  • Cuanto mayor sea la precisión del fichero, mayor será su tamaño
  • Puede haber agujeros y triángulos superpuestos en la teselación, ya que el formato de fichero es propenso a errores. Las imperfecciones pueden detectarse y corregirse con herramientas de reparación STL. Sin embargo, esto lleva mucho tiempo.
  • No se especifica la escala ni las unidades

Ficheros AMF

El formato de fichero de impresión 3D AMF (Additive Manufacturing File) se considera una versión actualizada del STL. Fue desarrollado exclusivamente para la fabricación aditiva por la ASTM (American Society for Testing Materials) en 2013 para solventar las limitaciones de los ficheros STL.

Al igual que STL, AMF almacena datos geométricos mediante teselación triangular. Sin embargo, los triángulos en AMF pueden curvarse, lo que da como resultado una representación precisa de los datos. Esto también da como resultado ficheros mucho más pequeños, ya que se requiere una menor cantidad de triángulos para representar con precisión las superficies curvas.

Además, los ficheros AMF pueden almacenar datos de color, textura, material, duplicado, orientación y celosía, así como metadatos. Esto los hace mucho más superiores técnicamente que sus homólogos STL.

A curved triangle patch (Source: Wikipedia)
Un triángulo curvado (Fuente: Wikipedia)

Pros

  • Puede almacenar todos los datos y metadatos posibles sobre un modelo
  • La escala puede especificarse en varias unidades
  • Muy baja posibilidad de error
  • Tamaño de fichero pequeño

Contras

  • Tiene un nivel de soporte limitado
  • La adopción ha sido lenta
  • No es compatible con todas las plataformas y programas de impresión 3D

Ficheros 3MF

Tras analizar las deficiencias y la lenta adopción del formato de fichero AMF, algunos de los grandes nombres de la impresión 3D, como Autodesk, 3D Systems, Stratasys, HP y Microsoft, se unieron para formar un organismo conocido como el consorcio 3MF. Este organismo desarrolló el formato de fichero de impresión 3D 3MF, que es muy similar al AMF pero mucho más aceptado.

Example of 3MF file
Ejemplo de fichero 3MF (Fuente: ultimaker.com)

La influencia del sector y la amplia base de clientes del consorcio 3MF, así como la funcionalidad del formato de fichero de impresión 3D 3MF, son responsables de su gran aceptación.

3MF tiene todas las propiedades técnicas de AMF. Utiliza teselaciones triangulares curvas para codificar la geometría. También puede almacenar datos de color, textura, material y orientación, y es muy exacto.

Los datos se almacenan en formato XML legible (en lugar de binario) para facilitar su desarrollo y modificación. Los ficheros 3MF no contienen errores en su mayoría y se consideran listos para imprimir, algo muy apreciado en la impresión 3D.

Pros

  • Es bastante popular y compatible con decenas de programas
  • Almacena los datos geométricos con precisión
  • Puede almacenar todos los datos relacionados con un modelo
  • Almacena todos los datos, metadatos y propiedades en un único fichero

Contras

  • No es compatible con todas las plataformas
  • Demasiado complejo para aplicaciones sencillas
  • Puede convertirse en un formato de fichero patentado

Ficheros OBJ

Desarrollado por WaveFront Technologies, el formato de fichero OBJ se utilizó originalmente en diseño gráfico como formato de fichero de intercambio neutral. Con el desarrollo de la impresión multicolor y multimaterial, el formato de fichero fue adoptado posteriormente por la industria de la impresión 3D.

En términos de popularidad, OBJ es popular pero por detrás de STL. Sin embargo, a diferencia de STL, que sólo almacena datos de geometría, OBJ puede almacenar datos de geometría, color, textura y material. Los datos de color se almacenan en una plantilla de material (MTL) independiente. Un fichero OBJ debe compartirse con su correspondiente fichero MTL para que sea posible la impresión en color.

Otra característica clave del formato OBJ es que permite elegir la forma de codificar la geometría del modelo. Puede crear teselados utilizando diversas formas, como polígonos y cuadriláteros, y no sólo triángulos. También puedes utilizar métodos más avanzados y precisos, como curvas de forma libre y superficies. De este modo, los ficheros OBJ pueden almacenar modelos con mucha más precisión.

Pros

  • Almacena con precisión los datos de geometría, color, textura y material
  • Formato de fichero estándar, neutral y de código abierto, ampliamente compatible con los programas informáticos

Contras

  • Contiene una gran cantidad de datos complejos. Esto hace que compartirlos o editarlos lleve mucho tiempo
  • Los datos de color y textura se almacenan en un fichero independiente

Ficheros STEP

Los ficheros STEP (STP) son un formato estándar utilizado en CAD e ingeniería. Almacenan modelos 3D detallados con geometrías precisas y son ideales para diseños de ingeniería y ensamblajes complejos. 

¿Puedo utilizar STP para la impresión 3D?

Sí, pero con algunas advertencias. Estos ficheros se pueden utilizar para obtener un presupuesto (por ejemplo, con el Generador de Presupuestos Instantáneos de Xometry), pero normalmente no se pueden utilizar directamente para la impresión 3D y necesitan ser convertidos a los formatos nativos para la impresión 3D. Esta conversión puede realizarse utilizando diversas herramientas de software CAD, como SolidWorks, o convertidores en línea.

¿Puedo convertir STL en STP?

Convertir STL a STP es un reto porque los ficheros STL sólo contienen geometría de superficie sin los datos paramétricos utilizados en STP. La conversión inversa, de STP a STL, es más sencilla con el software CAD, pero puede perder parte del detalle y la complejidad originales.

Example of a STEP file (Source: Visao)
Ejemplo de fichero STEP (Fuente: Visao)

Cómo cambiar el tamaño de los ficheros de impresión 3D

  • Herramienta de ajuste de escala: Importe el modelo a un programa CAD de modelado 3D (por ejemplo, Blender, Tinkercad o Fusion 360) y aplique la herramienta de escalado para ajustar el tamaño proporcionalmente.
  • Ajuste la resolución del fichero: Aplicar la función «Reducir» o «Simplificar» de Meshmixer o herramientas similares para reducir los detalles manteniendo la geometría (reduciendo el número de triángulos en los ficheros STL).
  • Comprimir el fichero: Convierte modelos a formatos como 3MF para una compresión integrada. Esto reduce el tamaño del fichero sin cambiar las dimensiones

Al cambiar el tamaño de los ficheros de impresión 3D, es importante mantener las proporciones del modelo para evitar distorsiones. Compruebe siempre que el modelo redimensionado se ajusta al volumen de construcción de la impresora y cumple los requisitos de diseño. Para las piezas funcionales, asegúrese de que el cambio de tamaño no afecta a su capacidad para encajar o funcionar correctamente. Además, tenga en cuenta los detalles y la resolución del modelo, especialmente al reducir el tamaño del fichero, para preservar las características críticas y la calidad general.

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En conclusión, recomendamos los formatos STL para geometría sencilla y prototipos de un solo color. Si pretende imprimir piezas sencillas en color, entonces el OBJ es una mejor opción (aunque los datos de textura y color se almacenen en un fichero independiente). Los formatos de fichero de impresión 3D 3MF y AMF son los más superiores técnicamente, ya que ambos almacenan toda la información del modelo. Son ideales para objetos complejos de varias piezas, varios colores y varios materiales. También destacan por su facilidad para compartir ficheros, ya que todos los datos y metadatos se almacenan en ficheros compactos y comprimidos. Si dispone del software compatible necesario, puede optar por AMF. De lo contrario, 3MF es la opción más segura, ya que es más popular y es más probable que sea compatible con el software de soporte.

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