¿Alguna vez has impreso en 3D una pieza que tenía puntos planos o superficies facetadas donde se suponía que debía haber curvas suaves? ¿O tal vez solo has visto una foto de una impresión 3D que parecía pertenecer a un CGI de baja resolución de los años 90? No estás solo, y no es culpa de tu impresora 3D; el culpable probablemente sea una falta de resolución en el archivo STL que se utilizó para crear la pieza.

 

¿Cómo funcionan los archivos STL?

 

Como formato de archivo estándar para llevar archivos de modelos 3D a un programa de corte para la impresión 3D en preparación para la impresión real, los archivos STL se crearon originalmente para ser utilizados con la impresión 3D por estereolitografía a finales de la década de 1980 (STL significa Estereolitografía). Es casi seguro que te has encontrado con un archivo STL antes si alguna vez has usado una impresora 3D o has diseñado algo para la impresión 3D, pero ¿sabías que no todos los STL son iguales? De hecho, puedes diseñar un modelo 3D que cumpla con tus requisitos funcionales, y luego crear un archivo STL a partir de ese modelo que producirá piezas fuera de especificación.

Un archivo STL es simplemente una serie de triángulos que (por lo general) forman una malla que aproxima las superficies continuas de un modelo 3D. Los archivos STL contienen coordenadas tridimensionales organizadas en conjuntos de tres junto con un vector normal. Cada uno de estos conjuntos, o vértices (esquinas) del triángulo, tiene una orientación normal al plano que se describe por los tres puntos del triángulo.

Idealmente, los STL destinados a la impresión 3D deben incluir una malla bien formada, con 2 caras por borde de cada triángulo (esto a veces se conoce como un STL múltiple o uno sin huecos).

La especificación del archivo STL no especifica ninguna condición de múltiple, ya que es simplemente una lista de coordenadas y vectores. En los archivos STL, especialmente aquellos creados directamente a partir de escáneres 3D, la geometría puede ser no múltiple o incompleta, lo que hace que sean difíciles de imprimir correctamente en 3D, lo que puede causar problemas durante el corte.

La mayoría de los paquetes de software CAD ampliamente utilizados admiten la exportación de STL, incluidos la mayoría de los paquetes CAD comerciales y muchos paquetes de código abierto y de hobby. Por lo general, puedes encontrar opciones de exportación STL buscando en la web tu programa CAD y el nombre de tu software.

 

La importancia de la impresión 3D con STL

Dado que los triángulos son formas planas y bidimensionales, los archivos STL solo pueden representar con precisión colecciones de triángulos. Esencialmente, cualquier forma que no tenga superficies curvas, como un cubo o un rectángulo, supone que los triángulos en la malla son más pequeños que las características más pequeñas del modelo.

Además de las piezas curvas, hay agujeros, chaflanes, radios, revolveres, así como curvas y geometrías orgánicas. Un archivo STL solo puede aproximar estas características y superficies curvas (no planas), independientemente de cuán exactos sean los ajustes para la exportación de STL.

¿Cómo debo manejar mis archivos STL?

Si estás satisfecho con la calidad de tus impresiones 3D y cómo se procesan, ¡felicitaciones! No hay necesidad de cambiar nada. El problema puede ser causado por archivos STL que se han generado con configuraciones de resolución de exportación demasiado altas o demasiado bajas, por lo que si tienes problemas, este artículo puede ayudarte. Los STL de baja resolución se caracterizan por áreas planas excesivas en regiones que deberían ser curvas suaves. Cuando cortas archivos STL con una resolución excesivamente alta, tus piezas impresas en 3D se verán geniales, pero los archivos grandes conducen a tiempos de corte largos y pueden causar retrasos al ajustar la vista de la pieza en casos extremos.

Los archivos STL se han adoptado tan ampliamente debido a su simplicidad, lo que ha permitido que una amplia gama de software de ingeniería y diseño los admita, edite y genere fácilmente a partir de otros modelos 3D, que luego se pueden imprimir en casi cualquier impresora 3D. El inconveniente de los STL es también su simplicidad, ya que no contienen ninguna información sobre el sistema de unidades (milímetros, pulgadas, pies, etc.) en el que fueron diseñados y la resolución de un archivo STL no se puede determinar por sí mismo ni cómo representa bien el modelo original.

Los archivos STL que son demasiado toscos y que se generaron sin suficiente resolución son el problema más común que encuentran los usuarios. La indicación más obvia de esto es la presencia de puntos planos y áreas facetadas en piezas que se diseñaron con curvas suaves.

Puedes controlar la densidad de una malla triangular cuando exportas un STL desde tu software CAD para que la geometría de una pieza esté definida. Esto se debe a que tu software CAD está tratando de optimizar para un tamaño de archivo STL pequeño, por lo que intentará crear la malla más tosca y de menor resolución posible, pero los parámetros que especificas pueden obligar al software a usar una malla de mayor resolución para ciertas características y geometrías. El modelo mental que debes adoptar aquí es pensar en estos parámetros de exportación como forzar el proceso de exportación a generar mallas más finas y detalladas.

Muchos programas de software CAD en la actualidad ofrecen a los usuarios una opción entre dos parámetros de exportación para dimensiones lineales y angulares: uno llamado tolerancia cordal (o desviación cordal) y el otro llamado tolerancia angular (o desviación angular). Es importante que la salida STL cumpla con todos los criterios especificados por la configuración de exportación que seleccionaste. Una configuración de malla que requiere una malla de alta resolución puede ser más restrictiva (o simplemente el parámetro limitante) dependiendo de la geometría de esa característica. El parámetro limitante generalmente variará a lo largo de la geometría de una pieza en respuesta a diferentes características.

Otros ajustes pueden estar disponibles en ciertos programas de CAD, que pueden incluir opciones de longitud mínima y máxima de la faceta del triángulo además de las tolerancias cordales y angulares. Recomendamos dejar estos valores en sus valores predeterminados a menos que tengas una razón específica para querer cambiarlos. En general, se utilizan para abordar problemas de exportación de STL en casos excepcionales.

Medir la calidad de la malla en relación con el tamaño del archivo

Si estás buscando una malla STL más precisa y suave, podrías sentir la tentación de configurar los ajustes de resolución de tu programa CAD al máximo y alejarte. Como consecuencia, aumentar la resolución de la exportación STL también resulta en un archivo STL más grande, lo que generalmente resulta en tiempos de procesamiento más largos, tanto en términos de crear el STL, cargarlo y luego procesar el STL para la impresión 3D. En algunos casos, la resolución del archivo STL puede exceder la precisión de la máquina en tu impresora 3D, lo que significa que podrías terminar pagando un precio por la resolución STL que en realidad no se refleja en las piezas impresas.

Recomendamos elegir la configuración de exportación STL de manera que tanto la resolución como el tamaño del archivo estén equilibrados para cumplir con tus requisitos funcionales. Estas configuraciones han demostrado ser útiles como punto de partida:

  • Formato STL binario (tamaño de archivo más pequeño que ASCII)
  • Tolerancia/desviación cordal de 0,1 mm [0,004 in]
  • Tolerancia/desviación angular de 1 grado
  • Longitud mínima de lado de 0,1 mm [0,004 in]

Recomendamos reducir el tamaño del archivo con aumentos en las tolerancias cordales y/o angulares hasta que el tamaño del archivo STL no sea mayor de 20 MB. Un archivo de gran tamaño puede impedir la preparación del STL para la impresión 3D y ralentizar el procesamiento. Ten en cuenta que tu tolerancia para lo que puedes manejar en términos de resolución STL y tiempo de procesamiento del software variará según tus preferencias personales.