3D打印應(yīng)首選哪種3D文件格式？

魔猴君  知識(shí)堂   162天前

增材制造是一個(gè)復(fù)雜的工作流程，不僅需要3D打印機(jī)本身，還需要一個(gè)3D文件作為機(jī)器模型來創(chuàng)建所需的物體。為此，可以從魔猴網(wǎng)3D模型庫(kù)下載現(xiàn)成的打印模型，或使用3D掃描儀、CAD和建模軟件（如TinkerCAD、BlocksCAD、Fusion 360等）自行創(chuàng)建模型。一旦3D打印文件準(zhǔn)備就緒，它就會(huì)被發(fā)送到切片機(jī)，切片機(jī)將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器可讀的代碼，其中包含打印機(jī)必須遵循的一系列指令來創(chuàng)建所需的零件，然后才能開始打印。CAD軟件、切片機(jī)以及3D打印機(jī)已經(jīng)使用了一系列不同的文件格式。我們?cè)诖藶槟峁└攀觯员隳x擇最適合您需求的3D打印機(jī)文件格式。

STL（標(biāo)準(zhǔn)曲面細(xì)分語(yǔ)言）

STL 3D打印文件格式由3D Systems開發(fā)，自20世紀(jì)80年代末以來一直存在，代表“標(biāo)準(zhǔn)曲面細(xì)分語(yǔ)言”。這種格式被稱為“立體光刻”，因?yàn)樗钱?dāng)時(shí)為同名的3D打印工藝開發(fā)的。如今，它被認(rèn)為是3D打印機(jī)所使用的CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）軟件和切片軟件領(lǐng)域最常見的格式。在STL格式中，對(duì)象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為三角形網(wǎng)格。為了簡(jiǎn)單地解釋3D打印的STL文件格式如何工作，我們可以說STL文件格式將3D模型轉(zhuǎn)換成許多小三角形。這個(gè)過程也被英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)“鑲嵌”（法語(yǔ)：馬賽克形成）所指。

照片來源：Sculpteo

因此，STL模型對(duì)應(yīng)于僅表示3D對(duì)象的外表面的三角形網(wǎng)絡(luò)。三角形越小，模型表示的細(xì)節(jié)程度越高。同樣重要的是要了解STL格式文件始終表示封閉的曲面，因此模型不能有空白空間或未連接的區(qū)域。事實(shí)上，文件必須是防水網(wǎng)狀的、可打印的并且沒有重疊或無分支的邊緣。用于3D打印的STL文件格式的缺點(diǎn)是它不能很好地處理復(fù)雜的幾何形狀，并且偶爾會(huì)在3D打印零件上生成可見的多邊形。

OBJ

OBJ是由Wavefront Technologies公司開發(fā)的一種文件格式，最初設(shè)計(jì)用于計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域中3D模型的存儲(chǔ)和交換。如今，它被認(rèn)為是3D打印的開放標(biāo)準(zhǔn)，并以其簡(jiǎn)單性而聞名。它也很受用戶歡迎，因?yàn)樗梢栽诓煌能浖?yīng)用程序或3D設(shè)計(jì)程序之間交換3D模型。OBJ格式存儲(chǔ)有關(guān)3D模型幾何形狀的信息。其中包括角點(diǎn)（稱為頂點(diǎn)）的位置，還包括它們之間的點(diǎn)的連接、表面的法線和紋理的坐標(biāo)。

與3D打印的STL文件格式不同，OBJ格式還支持有關(guān)對(duì)象材質(zhì)的信息，例如顏色和紋理。此外，多個(gè)對(duì)象可以保存在一個(gè)文件中。對(duì)于復(fù)雜的形狀，OBJ比STL更適合，因?yàn)槟Ｐ褪怯萌切我酝獾男螤罱M裝的，例如多邊形和四邊形。OBJ格式一般由一起使用的兩部分組成，即.obj文件和.mtl（材質(zhì)模板庫(kù)）文件或.png文件。第一個(gè)包含有關(guān)3D模型幾何形狀的基本信息，例如定義角點(diǎn)。第二個(gè)文件與第一個(gè)文件不同，允許存儲(chǔ)與材料相關(guān)的信息。

照片來源：Free3D

AMF（增材制造文件格式）

增材制造文件格式(AMF)是一種用于3D打印的開源標(biāo)準(zhǔn)文件格式，由ASTM委員會(huì)f42開發(fā)，旨在提供STL或OBJ等其他格式所沒有的文件格式功能。該格式能夠在單個(gè)文件中存儲(chǔ)多個(gè)對(duì)象，并支持網(wǎng)格和體素。特別是，與STL文件格式相比，AMF能夠更精確、更通用地表示3D模型，例如在全面的幾何、紋理和顏色信息方面。通過這種方式，可以更詳細(xì)地表示3D模型，這在3D打印過程中使用多種材料和顏色時(shí)尤為重要。事實(shí)上，AMF可以在單個(gè)3D模型中再現(xiàn)多種顏色。

此外，AMF文件格式能夠存儲(chǔ)具有相應(yīng)紋理信息的3D模型，這為3D模型的表示提供了額外的細(xì)節(jié)級(jí)別。AMF還具有比其他3D打印文件格式更詳細(xì)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而可以更準(zhǔn)確地表示曲線和曲面。AMF文件使用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(XML)來表示數(shù)據(jù)，這使得3D打印文件具有人類可讀性，并便于手動(dòng)編輯和調(diào)整參數(shù)。

照片來源：Quora

3MF（3D制造格式）

3D制造格式(3MF)的創(chuàng)建是為了更進(jìn)一步，開發(fā)一種用于3D打印的文件格式，其屬性比STL和AMF格式更廣泛，并且可以更好地表示3D打印模型。與OBJ格式一樣，它是一種開放文件格式，非常適合交換3D打印數(shù)據(jù)。3MF格式文件的特點(diǎn)是易于讀取、寫入和處理，這是由于與STL文件相比優(yōu)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。與AMF格式一樣，3MF格式基于可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(XML)，這使得它能夠以這種格式保存，使其更具可讀性并為直接處理做好準(zhǔn)備。

與OBJ格式一樣，由于對(duì)幾何信息（包括不同的材質(zhì)、紋理和顏色）的全面支持，3MF也允許非常詳細(xì)地表示模型。3MF格式的獨(dú)特之處在于它允許引用和移動(dòng)單個(gè)對(duì)象，而無需修改網(wǎng)格。因此，可以參考相同的網(wǎng)格來放置多個(gè)相同的對(duì)象。STL格式則不然，需要為每個(gè)網(wǎng)格創(chuàng)建每個(gè)三角形的副本。因此，在3MF中，會(huì)考慮對(duì)象的新實(shí)例并記錄其新位置。最后，如果將來3D打印需要進(jìn)行此類修改，則使用3MF文件格式進(jìn)行3D打印可以添加新功能。

照片來源：UltiMaker 

STEP（產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)）

我們最新的3D打印文件格式是產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(STEP)的格式，這也是ISO標(biāo)準(zhǔn)。這是一種用于交換3D模型信息的標(biāo)準(zhǔn)格式，與現(xiàn)有的文件格式相比，它具有一些擴(kuò)展屬性。STEP格式文件主要用于產(chǎn)品建模和CAD軟件，可以在不同的CAD應(yīng)用程序之間交換技術(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。因此，STEP格式的特點(diǎn)是兼容性和獨(dú)立于制造商。大量CAD軟件程序已與STEP格式兼容。在STEP格式文件中，數(shù)據(jù)保存在單獨(dú)的模塊中，使得在僅需要使用部分信息時(shí)更容易工作。此外，STEP文件可以以ASCII格式保存，由于其文本功能，可讀性更好。另一方面，STEP可以保存為二進(jìn)制格式，例如3MF，這樣有利于數(shù)據(jù)交換。

來源：3dnatives