Você já imprimiu uma peça em 3D que tinha pontos planos ou superfícies facetadas onde deveriam haver curvas suaves? Ou talvez você só tenha visto uma foto de uma impressão 3D que parecia pertencer a um CGI de baixa resolução dos anos 90? Você não está sozinho, e não é culpa da sua impressora 3D — o culpado provavelmente é a falta de resolução no arquivo STL que foi usado para criar a peça!

 

Como funcionam os arquivos STL?

 

Como formato de arquivo padrão para levar arquivos de modelos 3D a um programa de corte para impressão 3D em preparação para a impressão real, os arquivos STL foram originalmente criados para serem usados com impressão 3D por estereolitografia no final dos anos 1980 (STL significa Estereolitografia). É quase certo que você já se deparou com um arquivo STL antes, se alguma vez usou uma impressora 3D ou projetou algo para impressão 3D, mas você sabia que nem todos os STLs são iguais? De fato, você pode projetar um modelo 3D que atenda aos seus requisitos funcionais e, em seguida, criar um arquivo STL a partir desse modelo que produzirá peças fora das especificações.

Um arquivo STL é simplesmente uma série de triângulos que (geralmente) formam uma malha que aproxima as superfícies contínuas de um modelo 3D. Os arquivos STL contêm coordenadas tridimensionais organizadas em conjuntos de três junto com um vetor normal. Cada um desses conjuntos, ou vértices (cantos) do triângulo, tem uma orientação normal ao plano que é descrito pelos três pontos do triângulo.

Idealmente, os STLs destinados à impressão 3D devem incluir uma malha bem formada, com 2 faces por aresta de cada triângulo (isso às vezes é conhecido como um STL múltiplo ou um sem lacunas).

A especificação do arquivo STL não especifica nenhuma condição de múltiplo, já que é simplesmente uma lista de coordenadas e vetores. Em arquivos STL, especialmente aqueles criados diretamente a partir de scanners 3D, a geometria pode ser não múltipla ou incompleta, dificultando a impressão correta em 3D, o que pode causar problemas durante o corte.

A maioria dos pacotes de software CAD amplamente utilizados suporta a exportação de STL, incluindo a maioria dos pacotes CAD comerciais e muitos pacotes de código aberto e de hobby. Você pode geralmente encontrar opções de exportação STL pesquisando na web o seu programa CAD e o nome do seu software.

A importância da impressão 3D com STL

Como os triângulos são formas planas e bidimensionais, os arquivos STL só podem representar com precisão coleções de triângulos. Essencialmente, qualquer forma que não tenha superfícies curvas, como um cubo ou um retângulo, assume que os triângulos na malha são menores que os menores recursos do modelo.

Além das peças curvas, há furos, filetes, raios, revoluções, bem como curvas e geometria orgânicas. Um arquivo STL só pode aproximar essas características e superfícies curvas (não planas), independentemente de quão exatos sejam os ajustes para a exportação de STL.

Como devo lidar com meus arquivos STL?

Se você está satisfeito com a qualidade das suas impressões 3D e como elas são processadas, então parabéns – não há necessidade de mudar nada! O problema pode ser causado por arquivos STL que foram gerados com configurações de resolução de exportação muito altas ou muito baixas, então se você está tendo problemas este artigo pode ajudar. Os STLs de baixa resolução são caracterizados por áreas planas excessivas em regiões que deveriam ser curvas suaves. Quando você corta arquivos STL com resolução excessivamente alta, suas peças impressas em 3D ficarão ótimas, mas os arquivos grandes levam a longos tempos de corte e podem causar atrasos ao ajustar a visualização da peça em casos extremos.

Os arquivos STL se tornaram tão amplamente adotados por causa de sua simplicidade, o que permitiu que uma ampla gama de softwares de engenharia e design os suportassem, editassem e gerassem facilmente a partir de outros modelos 3D, que podem então ser impressos em quase qualquer impressora 3D. O lado negativo dos STLs é também a sua simplicidade, pois não contêm nenhuma informação sobre o sistema de unidades (milímetros, polegadas, pés, etc.) em que foram projetados e a resolução de um arquivo STL não pode ser determinada por si mesma ou como representa bem o modelo original.

Os arquivos STL que são muito grosseiros e que foram gerados sem resolução suficiente são o problema mais comum que os usuários encontram. A indicação mais óbvia disso é a presença de pontos planos e áreas facetadas em peças que foram projetadas com curvas suaves.

Você pode controlar a densidade de uma malha triangular quando exporta um STL a partir do seu software CAD para que a geometria de uma peça seja definida. Isso ocorre porque o seu software CAD está tentando otimizar para um pequeno tamanho de arquivo STL, então ele tentará criar a malha mais grosseira e de menor resolução possível, mas os parâmetros que você especificar podem forçar o software a usar uma malha de maior resolução para certos recursos e geometrias. O modelo mental que você deve adotar aqui é pensar nesses parâmetros de exportação como forçando o processo de exportação a gerar malhas mais finas e detalhadas.

Muitos programas de software CAD atualmente oferecem aos usuários uma escolha entre dois parâmetros de exportação para dimensões lineares e angulares: um chamado tolerância cordal (ou desvio cordal) e o outro chamado tolerância angular (ou desvio angular). É importante que a saída STL atenda a todos os critérios especificados pelas configurações de exportação que você selecionou. Uma configuração de malha que requer uma malha de alta resolução pode ser mais restritiva (ou simplesmente o parâmetro limitante) dependendo da geometria dessa característica. O parâmetro limitante geralmente variará ao longo da geometria de uma peça em resposta a diferentes características.

Outras configurações podem estar disponíveis em certos programas CAD, que podem incluir opções de comprimento mínimo e máximo de faceta triangular além das tolerâncias cordais e angulares. Recomendamos deixar esses valores em seus valores padrão, a menos que você tenha uma razão específica para querer mudá-los. Em geral, eles são usados para resolver problemas de exportação de STL em casos excepcionais.

Medir a qualidade da malha em relação ao tamanho do arquivo

Se você está procurando uma malha STL mais precisa e suave, pode sentir a tentação de configurar os ajustes de resolução do seu programa CAD ao máximo e se afastar. Como consequência, aumentar a resolução da exportação STL também resulta em um arquivo STL maior, o que geralmente resulta em tempos de processamento mais longos, tanto em termos de criação do STL, carregamento e processamento do STL para impressão 3D. Em alguns casos, a resolução do arquivo STL pode exceder a precisão da máquina na sua impressora 3D, o que significa que você pode acabar pagando um preço pela resolução STL que não é realmente refletida nas peças impressas.

Recomendamos que você escolha as configurações de exportação STL de maneira que tanto a resolução quanto o tamanho do arquivo estejam equilibrados para atender aos seus requisitos funcionais. Estas configurações têm se mostrado úteis como ponto de partida:

  • Formato STL binário (tamanho de arquivo menor que ASCII)
  • Tolerância/desvio cordal de 0,1 mm [0,004 in]
  • Tolerância/desvio angular de 1 grau
  • Comprimento mínimo de lado de 0,1 mm [0,004 in]

Recomendamos reduzir o tamanho do arquivo com aumentos nas tolerâncias cordais e/ou angulares até que o tamanho do arquivo STL não seja maior que 20 MB. Um tamanho de arquivo grande pode impedir a preparação do STL para impressão 3D e retardar o processamento. Por favor, tenha em mente que a sua tolerância para o que você pode lidar em termos de resolução STL e tempo de processamento do software variará de acordo com sua preferência pessoal.