Die wichtigsten Dateiformate im Computer-Aided Design für den 3D-Druck

Was ist eine STL-Datei?

Kurz gesagt, eine STL-Datei speichert Informationen über 3D-Modelle. Dieses Format beschreibt nur die Oberflächengeometrie eines dreidimensionalen Objekts ohne jegliche Darstellung von Farbe, Textur oder anderen üblichen Modellattributen.

Diese Dateien werden normalerweise von einem CAD-Programm (Computer-Aided Design) als Endprodukt des 3D-Modellierungsprozesses erzeugt. Als Ausgangpunkt kann ein 3D-Scan eines physischen Produktes erstellt werden. Die Datei als “.STL” ist die Dateierweiterung des STL-Dateiformats.

Das STL-Dateiformat ist das am häufigsten verwendete Dateiformat für den 3D-Druck. Wenn es in Verbindung mit einem 3D-Slicer verwendet wird, ermöglicht es die Kommunikation zwischen einem Computer und der 3D-Drucker-Hardware.

Seit seinen bescheidenen Anfängen wurde das STL-Dateiformat von vielen anderen CAD-Softwarepaketen übernommen und unterstützt. Es wird heute für die schnelle Erstellung von Prototypen, den 3D-Druck und die CAD gestützte Fertigung verwendet. Hobbyisten und Fachleute verwenden es gleichermaßen.

Wie wird ein 3D-Modell zu einer STL-Datei?

Der Hauptzweck des STL-Dateiformats ist die Kodierung der Oberflächengeometrie eines 3D-Objekts. Es kodiert diese Informationen mit Hilfe eines einfachen Konzepts namens “Tessellierung”. Tesselierung ist der Prozess, bei dem eine Fläche mit einer oder mehreren geometrischen Formen so gefliest wird, dass es keine Überlappungen oder Lücken gibt. Wenn Sie jemals einen gefliesten Boden oder eine geflieste Wand gesehen haben, ist das ein gutes Beispiel für Tesselierung im wirklichen Leben.

Die Grundidee besteht darin, die 2-dimensionale Außenfläche von 3D-Modellen mit Hilfe winziger Dreiecke (auch “Facetten” genannt) zu tesselieren und Informationen über die Facetten in einer Datei zu speichern.

Wie kann eine STL-Datei für den Druck verbessert werden?

Das STL-Dateiformat nähert sich der Oberfläche eines CAD-Modells mit Dreiecken an. Die Annäherung ist nie perfekt, und die Facetten führen zu einer Vergröberung des 3D-Modells im Speicherbedarf.

Der 3D-Drucker druckt das Objekt mit der gleichen Grobheit, die in der STL-Datei über die Auflösung angegeben ist. Natürlich kann die Annäherung durch immer kleiner werdende Dreiecke immer besser erfolgen, was zu qualitativ hochwertigen Drucken führt. Wenn man jedoch die Größe des Dreiecks verringern, erhöht sich auch die Anzahl der Dreiecke, die zur Abdeckung der Oberfläche benötigt werden. Dies führt zu einer gigantischen STL-Datei, die von 3D-Druckern nicht verarbeitet werden kann. Außerdem ist es mühsam, solche riesigen Dateien zu teilen oder zu speichern.

Es ist daher sehr wichtig, das richtige Gleichgewicht zwischen Dateigröße und Druckqualität zu finden. Es macht keinen Sinn, die Größe der Dreiecke bis ins Unendliche zu reduzieren, weil Ihr Auge irgendwann nicht mehr in der Lage sein wird, zwischen den Druckqualitäten zu unterscheiden.

Die meisten CAD-Programme bieten beim Export von STL-Dateien eine Reihe von Einstellungen an. Diese Einstellungen steuern die Größe der Facetten und damit die Druckqualität und die Dateigröße. Lassen Sie uns in den wichtigsten Einstellungen graben und ihre optimalen Werte herausfinden.

OBJ

Was ist das OBJ-Format?

Kurz gesagt, das OBJ-Dateiformat speichert Informationen über 3D-Modelle. Es kann die Oberflächengeometrie eines 3D-Modells kodieren und auch Farb- und Texturinformationen speichern. Eine OBJ-Datei wird normalerweise von einer CAD-Software (Computer Aided Design) als Endprodukt des 3D-Modellierungsprozesses erzeugt. Die Dateierweiterung, die dem OBJ-Dateiformat entspricht, ist einfach “.OBJ”. Das Format ist herstellerunabhängig und ermöglicht dadurch einen Austausch zwischen verschiedener CAD-Software. In den letzten Jahren wird es für den mehrfarbigen 3D-Druck immer beliebter, da das sonst übliche 3D-Druckformat STL keine Farb- und Texturinformationen unterstützt.

Die Nutzung von OBJ im 3D-Druck

Das dominanteste Format in der Welt des 3D-Drucks ist STL. STL ist jedoch ein altes Dateiformat, das zwar sehr beliebt ist, aber nicht wirklich mit der Zeit Schritt gehalten hat.

Die Wiedergabetreue des 3D-Drucks nähert sich rasch einer Auflösung im Mikrometerbereich, und Mehrfarben-Modelle werden immer beliebter. Das STL-Dateiformat kann mit hohen Auflösungen nicht sehr gut umgehen, da eine höhere Auflösung auf Kosten der steigenden Dateigröße geht. Das STL-Format eignet sich auch nicht für den mehrfarbigen 3D-Druck, da es keine Farb- und Texturinformationen unterstützt.

Im Gegensatz dazu kann es die Oberflächengeometrie so genau wie erforderlich annähern, ohne die Dateigröße zu vergrößern. Dies ist mit Hilfe von Bezierkurven und einer Methode namens NURBS möglich, die wir später in diesem Artikel nicht behandeln werden. Darüber hinaus bietet das OBJ-Dateiformat native Unterstützung für mehrere Farben und Texturen innerhalb desselben Modells. Somit gewinnt das OBJ-Dateiformat gegenüber dem STL-Format, wenn Sie präzise, mehrfarbige Modelle benötigen, und es wird wahrscheinlich in der Zukunft ein sehr beliebtes 3D-Druckformat werden, weil dies der Fall ist.

Auf der anderen Seite ist das OBJ-Dateiformat nicht so universell wie das STL-Format. Fast alle 3D-Drucker unterstützen das STL-Format. Dasselbe kann nicht über das Format gesagt werden, obwohl es sich ebenfalls einer angemessenen Akzeptanz und Unterstützung erfreut. Wenn Sie also mit einem Standarddrucker ein einfarbiges Modell in 3D drucken, ist das STL-Format immer noch vorzuziehen.

Sowohl das OBJ- als auch das STL-Format verfügen über ein sehr ausgereiftes Ökosystem mit einer großen Zahl von Anwendern und einer Vielzahl von Werkzeugen von Drittanbietern.

STEP oder STP?

Der Name resultiert aus der Aufgabe des Formates – Standard for Exchange of Product Model Data. Als Nachfolger des IGES-Formates dient es dem Zweck, den gesamten Lebenszyklus eines Produkts zu erfassen. Es ist dabei herstellerunabhängig und standardisiert, darum ist es vor allem innerhalb der Fertigungskette so wichtig. Es wird zum Austausch zwischen CAD-, CAM- und CAE-System und hat damit ein breites Anwendungsfeld in diversen Branchen. Automobil- und Luftfahrtbranche, ebenfalls Architektur und Bauwesen bedienen sich des Formates.

Welchen Einfluss hat das STP-Format auf den 3D-Druck?

Das Format dient vor allem zum Austausch, damit können die Formate bei unterschiedlichster Software auf einen gemeinsamen Nenner gebracht werden. Damit kann beispielsweise ein Bauteil in Catia konstruiert worden sein und anschließend wird es in Fusion360 oder Solidworks bearbeitet. Da alle Softwarehersteller ihre spezifischen Formate haben, tauscht man sich mit Dateien im STP-Format aus.

Es speichert zusätzlich die Lage von Objekten zueinander, geometrische Toleranzen und Materialeigenschaften,-typen. Für den 3D-Druck wird das Format dann in STL oder OBJ umgewandelt, da die meisten Drucker auf Basis dieser Formate arbeiten.

Sollten Sie 3D-Daten für ein Produkt oder Bauteil benötigen, sende uns gerne eine Anfrage für die Digitalisierung über unsere Ersatzteil-Anfrage.