Avez-vous déjà imprimé en 3D une pièce qui avait des points plats ou des surfaces facettées là où des courbes lisses étaient censées être ? Ou peut-être avez-vous juste vu une photo d’une impression 3D qui ressemblait à un CGI de basse résolution des années 90 ? Vous n’êtes pas seul, et ce n’est pas la faute de votre imprimante 3D — le coupable est probablement un manque de résolution dans le fichier STL utilisé pour créer la pièce !

Comment fonctionnent les fichiers STL ?

En tant que format de fichier standard pour l’importation de modèles 3D dans un programme de découpe pour la préparation à l’impression 3D, les fichiers STL ont été initialement créés pour être utilisés avec l’impression 3D par stéréolithographie à la fin des années 1980 (STL signifie Stéréolithographie). Il est presque certain que vous êtes déjà tombé sur un fichier STL si vous avez déjà utilisé une imprimante 3D ou conçu quelque chose pour l’impression 3D – mais saviez-vous que tous les fichiers STL ne sont pas les mêmes ? En fait, vous pouvez concevoir un modèle 3D qui répond à vos exigences fonctionnelles, puis créer un fichier STL à partir de ce modèle qui produira des pièces hors spécifications.

Un fichier STL est simplement une série de triangles qui (en général) forment une maille qui approximativement représente les surfaces continues d’un modèle 3D. Les fichiers STL contiennent des coordonnées tridimensionnelles organisées en ensembles de trois avec un vecteur normal – chacun de ces ensembles, ou sommets (coins) du triangle, a une orientation normale au plan décrit par les trois points du triangle.

Idéalement, les STL destinés à l’impression 3D devraient inclure une maille bien formée, avec 2 faces par arête de chaque triangle (ce que l’on appelle parfois un STL manifold, ou sans trous).

La spécification du fichier STL ne précise aucune condition de manifold, puisqu’il s’agit simplement d’une liste de coordonnées et de vecteurs. Dans les fichiers STL, surtout ceux créés directement à partir de scanners 3D, la géométrie peut être non-manifold ou incomplète, ce qui les rend difficiles à imprimer correctement en 3D, ce qui peut ensuite causer des problèmes lors du découpage.

La plupart des logiciels de CAO couramment utilisés prennent en charge l’exportation STL, y compris la plupart des logiciels de CAO commerciaux, ainsi que de nombreux logiciels open source et de loisir. Vous pouvez généralement trouver des options d’exportation STL en recherchant sur le web votre programme de CAO et le nom de votre logiciel.

 

L’importance de l’impression 3D avec des fichiers STL

Étant donné que les triangles sont des formes planes et 2D, les fichiers STL ne peuvent représenter avec précision que des collections de triangles. Essentiellement, toute forme qui n’a pas de surfaces courbes, comme un cube ou un rectangle, suppose que les triangles de la maille sont plus petits que les plus petites caractéristiques du modèle.

En plus des pièces courbes, il y a des trous, des congés, des rayons, des révolvers, ainsi que des courbes et géométries organiques. Un fichier STL ne peut qu’approximativement représenter ces caractéristiques et surfaces courbes (non planes), quelle que soit la précision des paramètres d’exportation STL.

Comment dois-je gérer mes fichiers STL ?

Si vous êtes satisfait de la qualité de vos impressions 3D et de la façon dont elles sont traitées, félicitations – il n’y a pas besoin de changer quoi que ce soit ! Le problème peut être causé par des fichiers STL générés avec des paramètres de résolution d’exportation trop élevés ou trop bas, donc si vous rencontrez des problèmes, cet article peut vous aider. Les STL de basse résolution se caractérisent par des zones excessivement plates dans des régions qui devraient être lisses. Lorsque vous découpez des fichiers STL avec une résolution excessivement élevée, vos pièces imprimées en 3D seront magnifiques, mais les fichiers volumineux entraînent des temps de découpe longs et peuvent provoquer des retards lors du réglage de la vue des pièces dans des cas extrêmes.

Les fichiers STL ont été si largement adoptés en raison de leur simplicité, ce qui a permis à une large gamme de logiciels d’ingénierie et de conception de facilement prendre en charge, éditer et générer des fichiers STL à partir d’autres modèles 3D, qui peuvent ensuite être imprimés sur presque toutes les imprimantes 3D. L’inconvénient des STL est également leur simplicité, car ils ne contiennent aucune information sur le système d’unités (millimètres, pouces, pieds, etc.) dans lequel ils ont été conçus et la résolution d’un fichier STL ne peut pas être déterminée par lui-même ni comment il représente bien le modèle original.

Les fichiers STL qui sont trop grossiers et qui ont été générés sans une résolution suffisante sont le problème le plus courant auquel les utilisateurs sont confrontés. L’indication la plus évidente de cela est la présence de points plats et de zones facettées dans les pièces qui ont été conçues avec des courbes lisses.

Vous pouvez contrôler la densité d’une maille triangulaire lorsque vous exportez un STL depuis votre logiciel de CAO afin que la géométrie d’une pièce soit définie. C’est parce que votre logiciel de CAO essaie d’optimiser pour une petite taille de fichier STL, donc il tentera de créer la maille la plus grossière et la plus basse résolution possible, mais les paramètres que vous spécifiez peuvent forcer le logiciel à utiliser une maille de plus haute résolution pour certaines caractéristiques et géométries. Le modèle mental que vous devriez adopter ici est de considérer ces paramètres d’exportation comme forçant le processus d’exportation à générer des mailles plus fines et plus détaillées.

De nombreux logiciels de CAO offrent aujourd’hui aux utilisateurs le choix entre deux paramètres d’exportation pour les dimensions linéaires et angulaires : l’un appelé tolérance chordale (ou déviation chordale) et l’autre appelé tolérance angulaire (ou déviation angulaire). Il est important que la sortie STL réponde à tous les critères spécifiés par les paramètres d’exportation que vous avez sélectionnés. Un réglage de maille qui nécessite une maille de haute résolution peut être plus restrictif (ou simplement le paramètre limitant) en fonction de la géométrie de cette caractéristique. Le paramètre limitant variera généralement à travers la géométrie d’une pièce en réponse à différentes caractéristiques.

D’autres réglages peuvent être disponibles dans certains logiciels de CAO, qui peuvent inclure des options de longueur de facette triangulaire minimale et maximale en plus des tolérances chordales et angulaires. Nous recommandons de laisser ces réglages à leurs valeurs par défaut, sauf si vous avez une raison spécifique de vouloir les changer. En général, ceux-ci sont utilisés pour résoudre des problèmes d’exportation STL dans des cas limites.

Mesurer la qualité de la maille par rapport à la taille du fichier

Si vous recherchez une maille STL plus précise et plus lisse, vous pourriez être tenté de régler les paramètres de résolution de votre logiciel de CAO au maximum et de vous en aller. En conséquence, l’augmentation de la résolution de l’exportation STL entraîne également un fichier STL plus volumineux, ce qui entraîne généralement des temps de traitement plus longs, tant pour la création du STL, son téléchargement, que pour son traitement pour l’impression 3D. Dans certains cas, la résolution du fichier STL peut dépasser la précision de la machine de votre imprimante 3D, ce qui signifie que vous pourriez finir par payer un prix pour une résolution STL qui n’est en fait pas reflétée dans les pièces imprimées.

Nous recommandons de choisir vos paramètres d’exportation STL de manière à ce que la résolution et la taille du fichier soient équilibrées pour répondre à vos exigences fonctionnelles. Ces paramètres ont été trouvés utiles comme point de départ :

  • Format STL binaire (taille de fichier plus petite que ASCII)
  • Tolérance/déviation chordale de 0,1 mm [0,004 in]
  • Tolérance/déviation angulaire de 1 degré
  • Longueur de côté minimale de 0,1 mm [0,004 in]

Nous recommandons de réduire la taille du fichier en augmentant les tolérances chordales et/ou angulaires jusqu’à ce que la taille du fichier STL ne dépasse pas 20 MB. Une grande taille de fichier peut empêcher la préparation du STL pour l’impression 3D et ralentir le traitement. Veuillez garder à l’esprit que votre tolérance pour ce que vous pouvez gérer en termes de résolution STL et de temps de traitement logiciel variera en fonction de vos préférences personnelles.