Cosa sono i file STL e i file OBJ, differenze come ottimizzarli per la stampa 3D

Cosa sono i file STL?

STL, acronimo di Standard Triangulation Language, indica un’estensione dei file (o formato file) che semplifica le superfici di un modello solido con l’utilizzo dei triangoli.

Per esempio, se si vogliono approssimare le dimensioni di una scatola, il risultato può essere rappresentato da dodici triangoli, ma – se questa figura presenta parametri più complessi – aumenterà il numero di figure geometriche contenute nel documento.

I file STL sono diventati i documenti più utilizzati per trasmettere i dati standard nell’ambito della stampa 3D e prototipazione veloce.

Difatti, questo formato presenta numerosi vantaggi per gli utenti, primo tra tutti l’estrema semplicità, perché questa estensione risulta molto facile sia da generare sia da processare.

Un aspetto negativo, invece, è la geometria approssimata e la struttura dei dati; in particolare, quest’ultima – anche se risulta semplice – può presentare un’eccessiva ripetizione dello stesso vertice.

I file STL vengono prodotti attraverso tutti i sistemi CAD, con cui si intendono i software che supportano la progettazione 3D.

L’user che intende salvare un progetto di questo tipo dovrà selezionare il file e salvare il documento con l’estensione STL.

È possibile utilizzare i migliori sistemi CAD presenti sul mercato, nei quali il documento STL viene esportato come file binario: questo procedimento consente di risparmiare sul tempo impiegato e sulle dimensioni del progetto.

Se l’utente sceglie di modificare le impostazioni relative alla tolleranza cordale e al controllo angolare, sarà modificata anche la risoluzione del documento in formato STL. Inoltre – come anticipato – maggiori sono le dimensioni del file STL, maggiore sarà il numero di triangoli sulla superficie del modello.

La codifica del file STL può essere in formato ASCII, che risulta più facile da interpretare per l’utente, ma – al contempo – più pesante, oppure in formato binario, decisamente più leggero, ma di interpretazione più complicata per l’user.

Per esempio, se il file viene esportato in ASCII può occupare 11 MB, mentre se è esportato in binario, la sua dimensione sarà 3 MB.

Per chiunque desideri una geometria con poche curve e dunque più semplice, dovrà realizzare un file che non superi un paio di centinaia di Kbyte; invece, per i file più complessi, l’utente si troverà dinnanzi a file di 1-5 MB, che consentiranno di ottenere parti di qualità elevata.

I file con 5 MB non sono indispensabili per alcuni tipi di geometrie e comportano un dispendio di tempo e costi inutilmente elevato.

Qual è lo spessore minimo per la maggior parte dei materiali e dei processi? Di solito risulta essere 0,020; se si scende al di sotto di questo parametro, potrebbe avvenire che le feature del modello non vengano riprodotte in modo ottimale.

Infine, la SLA di high quality segue feature fino a 0,010, mentre il materiale SLS flex ha bisogno di uno spessore di 0,040 per produrre le caratteristiche desiderate.

Di conseguenza, il consiglio è di apportare le dovute modifiche al documento prima di procedere con la stampa a tre dimensioni.

Come ottimizzare i file STL per la stampa 3D?

Per ottimizzare i file STL è possibile ricorrere all’utilizzo di numerosi software presenti in rete.

Di seguito saranno riportati i principali programmi con cui è possibile creare e modificare il documento più idoneo per creare e aprire il fil di formato STL per la stampa 3D.

1) AutoCAD

AutoCAD è uno dei software di disegno tecnico più utilizzato per l’ottimizzazione dei file STL e, affinché l’output sia un documento idoneo per questo formato, il progetto deve essere costituito da una figura solida tridimensionale.

L’utente dovrà verificare che il modello si trovi nello spazio positivo e che il Facetres sia impostato su 10.

Dopo aver digitato il termine STLOUT nel prompt dei comandi, inoltre, si potranno selezionare gli oggetti; a questo punto, sarà possibile scegli il nome del file STL.

2) I-DEAS

Quando si utilizza il software I-DEAS, è possibile ottimizzare il file esportandolo con la dicitura file prototipo rapido.

A questo punto, l’utente dovrà selezionare la parte su cui desidera effettuare la prototipazione e selezionare il dispositivo prototipo con la voce SLA500.dat e cliccare su OK, impostando la deviazione assoluta su 0,000395 e il binario.

3) SolidDesigner

Se l’user preferisce utilizzare il software SolidDesigner, dovrà selezionare l’opzione file in esterno e salvarlo in formato STL. Anche in questo caso, dovrà selezionare la modalità binaria e scegliere la parte d’interesse per il salvataggio.

Per ottimizzare il file, l’utente dovrà scegliere 0,001 mm per la distanza di deviazione massima.

4) Solid Edge

Solid Edge permette di ottimizzare il documento con due opzioni:

• la tolleranza di conversione su 0,001 pollici o 0,0254 mm;
• l’angolo piano della superficie su 45,00.

Questi rappresentano i valori ideali per salvare un file STL nel modo corretto.

5) Unigraphics

Nel caso di Unigraphics, il file sarà esportato in formato STL con l’opzione di prototipazione rapida.

Le ulteriori impostazioni per ottenere una stampa 3D ottimale prevedono l’utilizzo di:

• output su binario;
• tolleranza di adiacenza su 0,12;
• tolleranza triangolo su 0,0025;
•  visualizzazione normale su off;
•  visualizzazione triangolo su on;
• auto normal gen su on.

6) CadKey / KeyCreator

Con CadKey / KeyCreator si ha la possibilità di ottimizzare il documento STL selezionando la stereolitografia nelle opzioni di esportazione del file. A questo punto, l’user può salvare il file nel formato STL per la stampa 3D.

7) IronCAD

Dopo aver selezionato la parte d’interesse con l’utilizzo del tasto destro, sarà necessario ottimizzare il file modificando l’aspetto legato al rendering, levigando la sfaccettatura della superficie a 150.

A questo punto, sarà possibile esportare il file in formato STL e procedere con la stampa del file STL ottimizzato.

8) ProE

ProE è un programma supportato dal sistema Microsoft Windows ed è molto apprezzato per la sua funzione di modellatore CAD tridimensionale.

Salvare una copia del file in formato STL in modo ottimale in questo software comporta la modifica delle impostazioni dell’altezza della corda a 0 e del controllo angolo a 1.

9) SolidWorks

Sul software SolidWorks, l’user salverà il file in formato .STL impostando nelle opzioni:

• output – binario;
• unità – pollici.

Nella risoluzione, invece, l’utente dovrà settare i parametri su:

• deviazione tolleranza – minima;
•  tolleranza angolare di 5 gradi.

A questo punto, sarà possibile salvare il file in formato STL ottimizzato.

10) Desktop meccanico

Nel caso del desktop meccanico, l’utente dovrà utilizzare il comando AMSTLOUT per esportare il file STL.

Per produrre un file ottimizzato, sarà necessario impostare nella riga dei comandi le seguenti impostazioni:

• tolleranza angolare, un parametro che limita l’angolo tra le normali dei triangoli adiacenti: l’impostazione standard è 15 gradi, ma – se si riduce l’angolo – la risoluzione del file STL ;
• tolleranza della superficie, un numero che designa la distanza maggiore tra il bordo di una sfaccettatura e la geometria effettiva: l’impostazione pari a 0,0000 consente di ignorare questa opzione;
•  proporzioni, un aspetto che determina il rapporto tra l’altezza e la larghezza delle sfaccettature: un valore pari a 1 mostra che l’altezza di una sfaccettatura non supera la sua larghezza, mentre il parametro standard è 0;
•  spaziatura vertici, un’opzione che definisce la lunghezza del bordo di una sfaccettatura; se si desidera ignorare questo parametro, bisognerà impostarlo a 0,0000.

Cosa sono i file OBJ?

Il formato OBJ è spesso indicato come Object File Wavefront 3D, poiché è stato sviluppato dall’omonima azienda Wavefront Technologies.

Per OBJ si intende un’estensione di file idonea per la stampa di un oggetto 3D con coordinate tridimensionali, come linee poligonali e punti.

Il formato di immagine tridimensionale contenuta in questo formato di file può essere esportato da diversi programmi image editing.

I file OBJ presentano molte caratteristiche: innanzitutto, gli utenti possono rappresentare oggetti di forma irregolare e complessa con l’utilizzo di triangoli. A cosa serve questo aspetto? Certamente ha la funzione di semplificare la manipolazione e la visualizzazione della struttura, perché è possibile regolare ogni componente in modo isolato dagli altri pezzi dell’oggetto.

Inoltre, i file OBJ possono determinare la geometria degli oggetti tridimensionali, nonché le proprietà della superficie, tra cui rientrano le ombreggiature e la mappatura delle texture.

Per queste ragioni, i file in formato OBJ sono estremamente versatili e ottimi per creare rendering realistici, per esempio nelle scene XNUMXD, che risultano estremamente complesse.

I file in formato OBJ presentano anche informazioni sulle patch di superficie a forma libera, degli aspetti che i designer possono correggere per generare delle superfici lisce, in cui siano assenti distorsioni o cuciture; questo permette di creare materiali realistici come la pelle oppure il tessuto.

Come ottimizzare i file OBJ per la stampa 3D?

In rete sono presenti numerose applicazioni che consentono di comprimere e ottimizzare i file OBJ.

I programmi di compressione online consentono – come nel caso dei software per i file STL – di creare un formato più leggero per i file da stampare in tre dimensioni.

Inoltre, alcune applicazioni permettono di comprimere il file in formato ASCII o binario e supportano anche la compressione extra, uno strumento fondamentale per rendere ancora più leggero il documento per la stampa tridimensionale.

I siti online – disponibili per Windows, Linux e iOS – consentono all’utente di trascinare il file direttamente sulla pagina dell’applicazione e di lasciare che sia il programma stesso a stabilire i parametri di modifica per il file OBJ.

In questo modo, l’ottimizzazione sarà realizzata in automatico anche da coloro che risultano meno esperti del settore.

Quali sono le differenze tra i file STL e i file OBJ?

Di solito, i formati di file STL e OBJ sono associati al design 3D, dato che i documenti salvati in queste estensioni sono realizzati nella maggior parte dei casi dai progettisti di modelli tridimensionali.

Ma quali sono le differenze tra il file STL e il file OBJ? Innanzitutto, OBJ risulta un formato aperto, che è stato scelto da altre applicazioni per la grafica a tre dimensioni, con il fine di scambiare i dati con altri programmi di design.

Questa risulta un’estensione con un data format che si interessa solo alla geometria tridimensionale, ovvero alla coordinata UV per quanto riguarda le texture, alle facce e alle normali che caratterizzano il modello e, infine, alla posizione di ogni vertice.

Un’altra caratteristica dei file OBJ è che le coordinate di questo file non presentano unità di misura, ma unicamente le informazioni relative alla scala del modello. Queste ultime sono contenute in una linea di codice che presenta un commento.

Il formato Standard Triangulation Language, invece, è un’estensione di file creata per i software di stereolitografia CAD e, per questa ragione, viene prediletta per la rapid prototyping, ovvero la prototipazione rapida, attraverso l’utilizzo di software CAD.

Un file salvato in questo formato identifica un solido la cui superficie è stata semplificata in triangoli e, allo stesso tempo, contiene i dati relativi alle coordinate X, Y e Z. Queste ultime vengono ripetute per ognuno dei tre vertici dei triangoli del modello con un vettore che è in grado di descrivere l’orientazione della normale alla superficie.

I file in formato STL possono essere visualizzati oppure corretti con strumenti open source, come quelli descritti in precedenza, primo tra tutti AutoCAD; inoltre, l’estensione STL risulta tutt’oggi uno dei principali formati prediletti quando si parla di stampa tridimensionale.

Infine, il formato OBJ, a differenza del STL, è in grado di supportare dati ad alta risoluzione; inoltre, mentre il primo può memorizzare un numero elevato di trame e colori nello stesso modello, il secondo permette il supporto di un solo colore per oggetto.

Dov’è possibile stampare i file STL e OBJ?

Stampare i file STL e OBJ risulta difficile per coloro che non sono esperti del settore e, proprio per questa ragione, è sempre consigliato rivolgersi a professionisti della stampa 3D.

Benché si pensi che acquistare una stampa 3D per sviluppare i propri prototipi sia sempre la scelta migliore, alla lunga questa potrebbe risultare una spesa onerosa e non funzionale.

Se, per esempio, si ha la necessità di sviluppare un numero elevato di modelli in formato STL e OBJ, una stampa tridimensionale realizzata da un team di professionisti è l’unica opzione che garantisca il rispetto preciso e puntuale di tutte le caratteristiche richieste.

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