Formati di file di stampa 3D a confronto: STL, OBJ, AMF, e 3MF

Questo articolo descrive i formati di file più comuni nella stampa 3D: STL, uno standard del settore; OBJ, noto per la sua capacità di includere informazioni su colore e texture; AMF, che offre geometria e rappresentazione dei colori migliorate; e 3MF, che supporta più colori, materiali e altre caratteristiche complesse.

Flusso di lavoro della stampa 3D: quali file e software sono necessari?

Per comprendere meglio i formati dei file di stampa 3D, è essenziale comprendere come funziona la stampa 3D stessa. Le stampanti 3D creano oggetti costruendoli strato dopo strato. Pertanto, dopo aver progettato un modello e averlo salvato in uno specifico formato di file per la stampa 3D, il passaggio cruciale successivo è lo slicing. Questo step è il processo in cui il modello solido viene diviso in numerosi strati orizzontali sottili. Questo passaggio è essenziale solo se usate voi stessi la stampante 3D.

Il software di slicing scansiona questi strati e utilizza le informazioni per generare il G-Code, ovvero un insieme di istruzioni dettagliate che indicano come la stampante 3D dovrebbe muoversi per produrre l’oggetto desiderato.  Questo file G-Code viene quindi inviato alla stampante per l’esecuzione.  Il software di slicing, essenziale per preparare un modello per la stampa, non funziona con formati di file 3D standard come STEP, IPT e SLDPRT.  Questi formati devono prima essere convertiti in un file di produzione additiva.

Alcune stampanti 3D sono dotate del proprio software di slicing nativo, che consente agli utenti di utilizzare direttamente il modello nel formato file di stampa 3D senza bisogno di software di terze parti.  Questa integrazione può semplificare il processo di stampa e migliorare la compatibilità tra il file del modello e le funzionalità della stampante.

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

Le informazioni contenute nel file CAD sono fondamentali per la buona riuscita della stampa 3D.  Il formato del file determina i dati specifici trasportati dal file, che vengono utilizzati per generare il codice macchina necessario.  Le informazioni essenziali includono geometria, struttura, colore e materiale.  I normali formati di file CAD 3D spesso non codificano questi dati specificatamente per la stampa 3D, da qui la necessità di formati di file di stampa 3D specializzati.

Tra i vari formati di file per la stampa 3D oggi disponibili, i più diffusi sono STL, OBJ, AMF e 3MF.  Vediamo come confrontarli.

STL, OBJ, AMF, e 3MF a confronto

Formato del File  Estensione Casi di impiego Caratteristiche Limitazioni Dimensione del file*
STL .stl Prototipazione e parti semplici, ad esempio componenti meccanici di base Memorizza la geometria come un insieme di triangoli; universalmente supportato su tutte le piattaforme di stampa 3D Nessun supporto per colore, texture o proprietà dettagliate del materiale Tipicamente 1-25 MB, può essere ottimizzato fino a 100 KB con dettagli ridotti
3MF .3mf Applicazioni moderne e versatili, come prodotti di consumo con caratteristiche dettagliate, oggetti in materiali misti Compatto ed efficiente; supporta funzionalità avanzate come colore, materiale e geometrie complesse Uso sempre più supportato ma non ancora universale come STL; potrebbe richiedere un software moderno 2-30 MB, una compressione efficiente mantiene le dimensioni più ridotte
AMF .amf Applicazioni avanzate che richiedono dettagli, ad esempio prototipi multimateriale, modelli di colori complessi Supporta più materiali, colori e trame; ideale per disegni complessi Meno ampiamente supportato da stampanti e software 3D; più complesso di STL In genere 10-100 MB, può essere maggiore con dati complessi
OBJ .obj Modelli dettagliati che richiedono texture e colori, come modelli di personaggi dei videogames, progetti architettonici complessi Supporta texture, colore e proprietà dei materiali; consente un rendering altamente dettagliato Può essere un file grande e complesso a causa dei dati aggiuntivi; potrebbe richiedere la gestione di più file (geometria, texture) Senza texture: 5-50 MB; con texture: fino a diverse centinaia di MB

*Le stime delle dimensioni dei file si basano su casi d’uso tipici e possono variare in modo significativo a seconda di dettagli specifici e della complessità del modello.

File STL

Il formato file STL (STereoLithography) è il formato più utilizzato nella stampa 3D. La sua semplicità e compatibilità universale lo rendono la scelta ideale per un’ampia gamma di software CAD 3D e applicazioni di stampa 3D.

Example of STL file
Esempio di STL file (Fonte: all3dp.com)

Una caratteristica chiave dell’STL è che salva la geometria utilizzando le tassellature. La tassellatura è il processo di rivestimento (piastrellatura) di una superficie con una serie di forme geometriche in modo tale che non vi siano spazi vuoti o sovrapposizioni. Nei file STL, la geometria di un modello 3D è codificata da numerosi triangoli che coprono le superfici del modello.

Per le superfici curve, è necessario un gran numero di triangoli arbitrariamente piccoli per coprire le superfici. Tuttavia, maggiore è il numero di triangoli utilizzati in un modello, maggiore sarà la dimensione del file.

Un’altra caratteristica distintiva del formato STL è che memorizza solo dati geometrici. Altri dati relativi a un modello come colore, trama e materiale vengono tralasciati. Questo non rappresentava un problema quando le stampanti potevano realizzare solo un colore e un materiale alla volta. Potrebbe comunque non essere un problema se si ha bisogno di un semplice prototipo. Tuttavia, con i progressi nella stampa 3D, come la stampa multicolore e multimateriale, e con l’uso della stampa 3D per la produzione di oggetti completamente funzionali e pronti all’uso, l’uso del file STL potrebbe andare a estinguersi.

Vantaggi

  • Compatibile praticamente con ogni hardware e software nel mondo della stampa 3D
  • Il formato di file più utilizzato e condiviso per la stampa 3D. Milioni di modelli STL sono disponibili per essere semplicemente scaricati online

Svantaggi

  • Può memorizzare solo dati geometrici. I dati relativi a colore, struttura e materiale vengono omessi
  • Il livello di dettaglio è limitato. Ad esempio, le superfici curve vengono approssimate
  • Maggiore è la precisione del file, maggiore saranno le sue dimensioni
  • Potrebbero essere presenti vuoti e triangoli sovrapposti nella tassellatura poiché il formato del file è soggetto a errori. Si tenga presente che le imperfezioni possono essere rilevate e corrette utilizzando gli strumenti di riparazione STL. Questo, tuttavia, richiede molto tempo
  • La scala e le unità non vengono specificate

File AMF

Il formato file di stampa 3D AMF (Additive Manufacturing File) è considerato una versione aggiornata dell’STL. È stato sviluppato esclusivamente per la produzione additiva dall’ASTM (American Society for Testing Materials) nel 2013 per risolvere i limiti dei file STL.

Come l’STL, l’AMF memorizza i dati geometrici utilizzando la tassellatura triangolare. Tuttavia, i triangoli in AMF possono curvarsi, garantendo una rappresentazione accurata dei dati. Ciò si traduce anche in dimensioni di file molto più piccole poiché è necessaria una quantità minore di triangoli per rappresentare accuratamente le superfici curve.

Inoltre, i file AMF possono memorizzare dati di colore, aspetto, materiale, duplicati, orientamento e reticoli, nonché metadati. Ciò li rende tecnicamente molto superiori rispetto alle loro controparti STL.

A curved triangle patch (Source: Wikipedia)
Una superficie curva a triangoli (Fonte: Wikipedia)

Vantaggi

  • Può memorizzare tutti i possibili dati e metadati su un modello
  • La scala può essere specificata in varie unità
  • Possibilità di errore molto bassa
  • File di piccole dimensioni

Svantaggi

  • Ha un supporto limitato
  • Ha avuto un impiego lento
  • Non supportato da tutte le piattaforme e i software di stampa 3D

File 3MF

Dopo aver analizzato le lacune e la lenta adozione del formato file AMF, alcuni dei più grandi nomi della stampa 3D tra cui Autodesk, 3D Systems, Stratasys, HP e Microsoft si sono accordate per dare vita a un organismo noto come consorzio 3MF. Questo ente ha sviluppato il formato di file di stampa 3D 3MF che è molto simile ma molto più ampiamente accettato dell’AMF.

Example of 3MF file
Esempio di file 3MF (Fonte: ultimaker.com)

L’influenza del settore e l’ampia base di clienti del consorzio 3MF, nonché la funzionalità di tale formato di file, spiegano la sua ampia accettazione.

Il 3MF possiede tutte le proprietà tecniche dell’AMF. Utilizza tassellature triangolari curve per codificare la geometria. Può anche memorizzare dati su colore, struttura, materiale e orientamento ed è estremamente accurato.

I dati vengono archiviati in un formato XML leggibile (contrariamente al formato binario) per facilitare lo sviluppo e la modifica. I file 3MF sono per lo più privi di errori e sono considerati pronti per la stampa, cosa molto apprezzata nella stampa 3D.

Vantaggi

  • Relativamente popolare ed è compatibile con dozzine di software
  • Memorizza i dati geometrici in modo accurato
  • Può memorizzare tutti i dati relativi ad un modello
  • Memorizza tutti i dati, i metadati e le proprietà in un unico archivio

Svantaggi

  • Non compatibile su tutte le piattaforme
  • Troppo complesso per applicazioni semplici
  • Può diventare un formato di file proprietario

File OBJ

Il formato file OBJ, sviluppato dalla WaveFront Technologies,  è stato originariamente utilizzato nella progettazione grafica come formato file di interscambio neutro. Con lo sviluppo della stampa multicolore e multimateriale, il formato file è stato successivamente adottato dall’industria della stampa 3D.

In termini di popolarità, OBJ è piuttosto impiegato ma rimane dietro all’STL. Tuttavia, a differenza dell’STL che memorizza solo dati geometrici, l’OBJ può memorizzare geometrie, colore, trama e materiale. I dati relativi al colore vengono archiviati in un file complementare MTL (Material Template). Un file OBJ deve essere condiviso con il file MTL corrispondente affinché sia ​​possibile la stampa a colori.

Un’altra caratteristica chiave del formato OBJ è che consente di scegliere il modo in cui viene codificata la geometria del vostro modello. E’ possibile creare tassellature utilizzando varie forme come poligoni e quadrilateri e non solo triangoli. Potete anche utilizzare metodi più avanzati e precisi come curve e superfici a forma libera. Ciò consente ai file OBJ di memorizzare modelli con una precisione molto maggiore.

Vantaggi

  • Memorizza accuratamente geometria, colore, struttura e dati sui materiali
  • Formato del file standard neutrale e open source ampiamente supportato dai software

Svantaggi

  • Contiene una grande quantità di dati complessi. Ciò rende la condivisione o la modifica dispendiosa in termini di tempo
  • I dati relativi al colore e all’aspetto vengono archiviati in un file separato

File STEP

I file STEP (STP) sono un formato standard utilizzato in CAD e progettazione. Memorizzano modelli 3D dettagliati con geometrie precise e sono ideali per progetti e assiemi complessi.

Posso usare gli STP per la stampa 3D?

Sì, ma con alcune avvertenze. Questi file possono essere utilizzati per ottenere una quotazione (ad esempio, con il Motore di Quotazione Istantaneo Xometry ®), ma di solito non possono essere utilizzati direttamente per la stampa 3D e devono essere convertiti nei formati nativi per la produzione additiva. Questa conversione può essere eseguita utilizzando vari strumenti software CAD come SolidWorks o convertitori online.

Posso convertire gli STL in STP?

La conversione da STL a STP è difficoltosa perché i file STL contengono solo la geometria superficiale senza i dati parametrici utilizzati negli STP. Al contrario, la conversione da STP a STL, è più semplice utilizzando un software CAD, ma potrebbe perdere parte del dettaglio e della complessità originali.

Example of a STEP file (Source: Visao)
Esempio di un file STEP (Fonte: Visao)

Come ridimensionare i file di stampa 3D

  • Tool di ridimensionamento: importate il modello in un software CAD di modellazione 3D (come Blender, Tinkercad o Fusion 360) e applicate lo strumento di ridimensionamento per regolare le dimensioni in modo proporzionale
  • Regolare la risoluzione del file: applicate la funzione “Riduci” o “Semplifica” di Meshmixer o tool simili per ridurre i dettagli mantenendo la geometria (riducendo il numero di triangoli nei file STL)
  • Comprimere il file: convertite i modelli in formati come 3MF per la compressione integrata. Ciò riduce il file senza modificare le dimensioni

Quando si ridimensionano i file di stampa 3D, è importante mantenere le proporzioni del modello per evitare sorprese. Controllate sempre che il modello ridimensionato si adatti al volume di stampa della vostra stampante e soddisfi i requisiti di progettazione. Per le parti funzionali, assicurarsi che il ridimensionamento non influisca sulla loro capacità di adattarsi o funzionare correttamente. Inoltre, prestate attenzione ai dettagli e alla risoluzione del modello, soprattutto quando riducete le dimensioni del file, per preservare le caratteristiche critiche e la qualità generale.

3D model in SOLIDWORKS with the Xometry add-in to get instant quotes
Modello 3D in SOLIDWORKS con il componente aggiuntivo Xometry per ottenere quotazioni istantanee

Caricate i vostri file 3D e richiedete una quotazione

In conclusione, consigliamo i formati STL per geometrie semplici e prototipi monocolore. Se intendete stampare parti semplici a colori, allora l’OBJ è un’opzione migliore (anche se i dati di texture e colore sono memorizzati in un file separato). I formati di file di stampa 3D 3MF e AMF sono i più superiori a livello tecnico poiché entrambi memorizzano tutte le informazioni sul modello. Sono ottimi per oggetti complessi composti da più parti, multicolori e multimateriali. Si distinguono anche per la facilità di condivisione dei file poiché tutti i dati e i metadati sono archiviati in file compatti e compressi. Se disponete di un software di supporto necessario e compatibile, scegliete pure l’AMF. Altrimenti, il 3MF è l’opzione più sicura poiché è più utilizzato e possiede maggiori probabilità di essere compatibile con il software di supporto.

Xometry offre servizi di stampa 3D per 7 tecnologie di produzione additiva. Caricate semplicemente il vostro file CAD sul nostro Motore di quotazione istantaneo per ricevere un’offerta con prezzi e tempi di consegna.

Utilizzate dei software CAD? Ricevete prezzi in tempo reale e feedback sulla progettazione per la produzione da Xometry senza uscire dall’interfaccia di Autodesk Fusion 360 e SOLIDWORKS grazie ai componenti aggiuntivi di Xometry.

guest
0 Commenti
Inline Feedbacks
View all comments