Haben Sie jemals ein Teil in 3D gedruckt, das flache Stellen oder facettierte Oberflächen hatte, wo eigentlich glatte Kurven sein sollten? Oder vielleicht haben Sie nur ein Bild eines 3D-Drucks gesehen, das aussah, als gehörte es zu einer niedrigauflösenden CGI aus den 90ern? Sie sind nicht allein, und es ist nicht die Schuld Ihrer 3D-Drucker – der Übeltäter ist wahrscheinlich ein Mangel an Auflösung in der STL-Datei, die zur Erstellung des Teils verwendet wurde!

Wie funktionieren STL-Dateien?

Als das Standarddateiformat, um 3D-Modell-Dateien in ein Slicing-Programm für den 3D-Druck zu übertragen, wurden STL-Dateien ursprünglich in den späten 1980er Jahren für die Stereolithografie 3D-Drucktechnik entwickelt (STL steht für Stereolithografie). Es ist fast sicher, dass Sie bereits auf eine STL-Datei gestoßen sind, wenn Sie jemals einen 3D-Drucker benutzt oder etwas für den 3D-Druck entworfen haben – aber wussten Sie, dass nicht alle STLs gleich sind? Tatsächlich können Sie ein 3D-Modell entwerfen, das Ihre funktionalen Anforderungen erfüllt, und dann eine STL-Datei aus diesem Modell erstellen, die Teile außerhalb der Spezifikation erzeugt.

Eine STL-Datei ist einfach eine Reihe von Dreiecken, die (normalerweise) ein Netz bilden, das die kontinuierlichen Oberflächen eines 3D-Modells annähert. STL-Dateien enthalten dreidimensionale Koordinaten, die in Sätzen von drei zusammen mit einem Normalenvektor organisiert sind – jeder dieser Sätze oder Ecken des Dreiecks hat eine Orientierung normal zu der Ebene, die durch die drei Punkte des Dreiecks beschrieben wird.

Idealerweise sollten STLs, die für den 3D-Druck bestimmt sind, ein gut geformtes Netz enthalten, mit 2 Flächen pro Kante jedes Dreiecks (dies wird manchmal als mehrfaches STL bezeichnet, oder eines ohne Lücken).

Die STL-Dateispezifikation legt keine derartigen mehrfachen Bedingungen fest, da sie einfach eine Liste von Koordinaten und Vektoren ist. In STL-Dateien, insbesondere denen, die direkt von 3D-Scannern erstellt wurden, kann die Geometrie nicht mehrfach oder unvollständig sein, was sie schwer korrekt in 3D zu drucken macht, was dann Probleme beim Slicing verursachen kann.

Die meisten weit verbreiteten CAD-Softwarepakete unterstützen den STL-Export, einschließlich der meisten kommerziellen CAD-Pakete und vieler Open-Source- und Hobby-Pakete. Sie können normalerweise STL-Exportoptionen finden, indem Sie im Web nach Ihrem CAD-Programm und dem Namen Ihrer Software suchen.

Die Bedeutung des 3D-Drucks mit STL

Da Dreiecke flache und zweidimensionale Formen sind, können STL-Dateien nur Dreieckssammlungen genau darstellen. Im Wesentlichen nimmt jede Form, die keine gekrümmten Oberflächen hat, wie ein Würfel oder ein Rechteck, an, dass die Dreiecke im Netz kleiner sind als die kleinsten Merkmale im Modell.

Neben gekrümmten Teilen gibt es Löcher, Fasen, Radien, Revolver sowie organische Kurven und Geometrien. Eine STL-Datei kann diese gekrümmten (nicht ebenen) Merkmale und Oberflächen nur annähern, unabhängig davon, wie genau die Einstellungen für den STL-Export sind.

Wie sollte ich meine STL-Dateien handhaben?

Wenn Sie mit der Qualität Ihrer 3D-Drucke und ihrer Verarbeitung zufrieden sind, dann herzlichen Glückwunsch – es gibt keinen Grund, etwas zu ändern! Das Problem kann durch STL-Dateien verursacht werden, die entweder mit zu hohen oder zu niedrigen Exporteinstellungen generiert wurden, daher kann Ihnen dieser Artikel helfen, wenn Sie Probleme haben. STL-Dateien mit niedriger Auflösung sind durch übermäßige flache Bereiche in Regionen gekennzeichnet, die glatt gekrümmt sein sollten. Wenn Sie STL-Dateien mit zu hoher Auflösung slicen, sehen Ihre 3D-gedruckten Teile großartig aus, aber die großen Dateien führen zu langen Slicing-Zeiten und können in extremen Fällen Verzögerungen beim Anpassen der Teileansicht verursachen.

STL-Dateien wurden so weit verbreitet, weil ihre Einfachheit es einer breiten Palette von Ingenieur- und Designsoftware ermöglicht hat, STL-Dateien leicht zu unterstützen, zu bearbeiten und aus anderen 3D-Modellen zu generieren, die dann auf fast jedem 3D-Drucker gedruckt werden können. Der Nachteil von STLs ist auch ihre Einfachheit, da sie keine Informationen über das Einheitensystem (Millimeter, Zoll, Fuß usw.) enthalten, in dem sie entworfen wurden, und die Auflösung einer STL-Datei kann nicht allein bestimmt werden oder wie gut sie das Originalmodell darstellt.

STL-Dateien, die zu grob sind und ohne ausreichende Auflösung generiert wurden, sind das häufigste Problem, mit dem Benutzer konfrontiert werden. Das offensichtlichste Anzeichen dafür sind flache Stellen und facettierte Bereiche in Teilen, die mit glatten Kurven entworfen wurden.

Sie können die Dichte eines dreieckigen Netzes steuern, wenn Sie eine STL-Datei aus Ihrer CAD-Software exportieren, sodass die Geometrie eines Teils definiert wird. Dies liegt daran, dass Ihre CAD-Software versucht, eine kleine STL-Dateigröße zu optimieren, sodass sie versucht, das gröbste, niedrigste Auflösungsnetz zu erstellen, aber die von Ihnen angegebenen Parameter können die Software zwingen, für bestimmte Merkmale und Geometrien ein höher auflösendes Netz zu verwenden. Das mentale Modell, das Sie hier annehmen sollten, besteht darin, diese Exportparameter als erzwungene Generierung feinerer, detaillierterer Netze zu betrachten.

Viele CAD-Softwareprogramme bieten Benutzern heutzutage die Wahl zwischen zwei Exportparametern für lineare und Winkelabmessungen: einer heißt chordale Toleranz (oder chordale Abweichung) und der andere heißt Winkeltoleranz (oder Winkelabweichung). Es ist wichtig, dass die STL-Ausgabe alle Kriterien erfüllt, die durch die von Ihnen ausgewählten Exporteinstellungen festgelegt wurden. Eine Mesch-Einstellung, die ein hochauflösendes Netz erfordert, kann je nach Geometrie dieses Merkmals einschränkender sein (oder einfach der limitierende Parameter). Der limitierende Parameter variiert typischerweise über die Geometrie eines Teils in Reaktion auf verschiedene Merkmale.

Andere Einstellungen können in bestimmten CAD-Programmen verfügbar sein, die Optionen für minimale und maximale Dreiecksseitenlängen zusätzlich zu chordalen und Winkelabweichungen umfassen können. Wir empfehlen, diese auf ihren Standardwerten zu belassen, es sei denn, Sie haben einen bestimmten Grund, sie ändern zu wollen. Im Allgemeinen werden diese verwendet, um STL-Exportprobleme in Grenzfällen zu adressieren.

Messung der Netzqualität in Bezug auf die Dateigröße

Wenn Sie ein genaueres, glatteres STL-Netz wünschen, könnten Sie versucht sein, die Auflösungseinstellungen Ihres CAD-Programms auf das Maximum zu setzen und wegzugehen. Folglich führt die Erhöhung der Auflösung des STL-Exports auch zu einer größeren STL-Datei, was typischerweise zu längeren Verarbeitungszeiten führt, sowohl in Bezug auf die Erstellung der STL-Datei, das Hochladen und die anschließende Verarbeitung der STL-Datei für den 3D-Druck. In einigen Fällen kann die Auflösung der STL-Datei die Maschinenpräzision Ihres 3D-Druckers überschreiten, was bedeutet, dass Sie möglicherweise einen Preis für die STL-Auflösung zahlen, der sich nicht tatsächlich in den gedruckten Teilen widerspiegelt.

Wir empfehlen, die STL-Exporteinstellungen so zu wählen, dass sowohl die Auflösung als auch die Dateigröße ausgewogen sind, um Ihre funktionalen Anforderungen zu erfüllen. Diese Einstellungen haben sich als nützlich erwiesen, um einen Ausgangspunkt zu bieten:

  • Binäres STL-Format (kleinere Dateigröße als ASCII)
  • Chordale Toleranz/Abweichung von 0,1 mm [0,004 in]
  • Winkeltoleranz/Abweichung von 1 Grad
  • Minimale Seitenlänge von 0,1 mm [0,004 in]

Wir empfehlen, die Dateigröße mit Erhöhungen der chordalen und/oder Winkeltoleranzen zu reduzieren, bis die STL-Dateigröße nicht größer als 20 MB ist. Eine große Dateigröße kann verhindern, dass die STL-Datei für den 3D-Druck vorbereitet wird, und die Verarbeitung verlangsamen. Bitte beachten Sie, dass Ihre Toleranz dafür, was Sie in Bezug auf die STL-Auflösung und die Softwareverarbeitungszeit handhaben können, je nach Ihren persönlichen Vorlieben variieren wird.