RIP STL: AM klaar voor next step?

De beperkingen van het STL-format zetten een rem op de ontwikkeling van nieuwe, krachtige toepassingen, betoogt Jonathan Girroir van Tech Soft 3D in dit artikel. Is STL dood?

In de afgelopen jaren heeft additive manufacturing zich op verschillende fronten tegelijk ontwikkeld, waardoor deze veelbelovende technologie steeds verder in de mainstream is gekomen.

Het eerste front is hardware - de 3D printers zelf. In het afgelopen decennium hebben we echte vooruitgang gezien in termen van de eigenlijke machines en de efficiëntie en nauwkeurigheid die het kan leveren bij het maken van onderdelen en componenten.

Het is belangrijk niet kunstmatig te worden afgeremd door de beperkingen van STL - maar om in de gaten te houden waar 3D printen in de toekomst naartoe kan gaan

Het tweede front draait om materialen. Voorbij zijn de dagen van "je kunt printen met elk materiaal dat je wilt, zolang het maar plastic is". De toevoeging van nieuwe materialen breidt de mogelijkheden voor het type onderdelen dat kan worden gemaakt met behulp van 3D printen aanzienlijk uit.

Het derde front is software, en ook hier is aanzienlijke vooruitgang geboekt. Softwareleveranciers komen voortdurend met meer capabele en krachtige additieve productietoepassingen, maar er is ruimte voor verbetering - met name rond welke bestandstypen worden ondersteund. Dat komt omdat het STL-bestandsformaat, hoewel het een betrouwbaar werkpaard is geweest, een aantal behoorlijk ernstige beperkingen heeft en het een stap terug moet doen als 3D printen zijn opmars wil voortzetten.

Niet bepaald ideaal

Elke additieve productieworkflow komt neer op dezelfde algemene reeks stappen: je begint met het CADbestand van het product dat je wilt produceren; je importeert het in een toepassing en doet misschien nog een bewerking of analyse om het voor te bereiden op de buildjob en daarna stuur je het bestand door naar de 3D printer in een format dat de machine kan interpreteren. Historisch gezien is het STL-bestand veel gebruikt in deze workflow - ondanks de aanzienlijke tekortkomingen.

Mesh-gegevens worden geladen in Machine Work's Polygonica SDK, die ze analyseert voor 3D printen. Fouten worden weergegeven en hersteld met Polygonica. Hiermee kan de mesh worden vereenvoudigd en uitgehold.

Slechts driehoeken

Allereerst is STL een veelhoekig bestandsformaat, dus het is slechts een groep driehoeken. Dat betekent dat het afgeronde oppervlakken niet met 100% nauwkeurigheid kan beschrijven. Bij het maken van een STL-bestand van een CAD-bestand worden alle gaten en cilinders en kegels van het CAD-bestand een mozaiek. Het nauwkeurigheidsniveau gaat verloren tijdens deze vlakvullingsstap. Dat verlies van nauwkeurigheid kan een probleem zijn wanneer je het onderdeel gaat vervaardigen. Produceer je bijvoorbeeld twee componenten die binnen een bepaalde tolerantie in elkaar moeten passen, dan is het mozaiek misschien niet nauwkeurig genoeg. Bovendien is het STLbestandsformaat tientallen jaren geleden ontworpen, dus het leent zich niet echt voor een modernere benadering van de assemblagestructuur. Het legt geen kleur, textuur of materiaalstructuur vast en het kan geen aanvullende

Dus, als STL niet ideaal is - en als nieuwere bestandsindelingen zoals 3MF een verbetering zijn, maar nog steeds het detailniveau missen dat ze kunnen bieden - wat is dan een betere manier om vooruit te komen?

Rechtstreeks naar de bron

Idealiter zouden 3D printtoepassingen in staat moeten zijn om het originele CAD-bestand aan te boren. Het CADbestand biedt eenvoudigweg rijkere gegevens dan een STL of een 3MF. Door toegang te hebben tot de assemblagestructuur, BREP (boundary representation), productproductieinformatie en dimensionering en toleranties - samen met de andere gegevens in die CAD-bestanden kunnen gebruikers intelligente beslissingen nemen over hoe ze een object gaan 3D printen.

Nieuwe toepassingen als…

Stel je een offertesysteem voor, waarbij mensen bestanden uploaden naar een online systeem en de fabrikant geautomatiseerd een offerte voor de klant maakt. Het gedetailleerde niveau van gegevens rond zaken als productproductieinformatie zal dan belangrijk zijn omdat de fabrikant moet weten welke van zijn machines in staat zijn om die toleranties te bereiken. Dat zal van invloed zijn op de kosten. Simpel gezegd, STL kan niet dezelfde resultaten leveren. De mogelijkheid om naar het originele CAD-bestand te gaan, opent de deur naar de ontwikkeling van een krachtigere groep van additieve productietoepassingen en helpt de weg vooruit te wijzen voor de industrie.

Eén voet in beide werelden

Betekent het bovenstaande: rust in vrede STL, leve CAD? Nou, niet bepaald. Het simpele feit is dat er nog steeds een heleboel STL-gegevens zijn; veel van de bibliotheken waarmee klanten nog steeds werken en veel van de bestanden die ze ontvangen, zijn STL-bestanden. Bovendien is er een enorme hoeveelheid mesh-gegevens afkomstig uit de productiewereld. Deze gegevens kunnen afkomstig zijn van reverse engineering-inspanningen, waarbij meestal een onderdeel wordt gescand, of het kan afkomstig zijn van scannen van enorme architecturale modellen - en klanten moeten met al deze mesh-gegevens kunnen werken. Om hun basis te dekken en een zo breed mogelijk scala aan klanten te bedienen, zullen ontwikkelaars van additieve productie een voet in beide werelden willen houden en een solid modelleringsomgeving willen bieden die native met het CAD-bestand kan werken, naast mesh-tools.Een klant moet bijvoorbeeld snel overlappende driehoeken verwijderen of andere snelle oplossingen op de mesh uitvoeren. Misschien zijn de oppervlakken te dun en moeten ze worden ingedikt. Als alternatief kunnen ze de vaste stof uithollen om materiaalkosten te besparen, of compenseren om rekening te houden met krimp tijdens het afkoelen. Mesh tools zorgen ervoor dat dat geen probleem is.

Evenzo kan de klant die rechtstreeks met het CAD-bestand wil werken en een paar aanpassingen wil maken om het voor te bereiden op additive manufacturing, dit doen als er solid modelleringstools in de toepassing zijn ingebouwd die bewerkingen op de CAD-gegevens kunnen uitvoeren.

Natuurlijk zijn deze twee werelden niet helemaal van elkaar gescheiden: soms worden mesh-gegevens en solids samengebracht. Dit creëert een behoefte aan tools die zowel solids modellering als polygonale modellering uitvoeren en ze vervolgens samenbrengen in iets dat een convergente modellerings- of hybride modelleringsomgeving wordt genoemd. Deze samensmelting van de twee benaderingen is een spannend gebied waar op dit moment nogal wat innovatie plaatsvindt.

Zolang softwareontwikkelaars over de juiste bouwstenen beschikken rond het importeren van gegevens in verschillende bestandsindelingen, het visualiseren ervan en vervolgens eindgebruikers in staat stellen om eenvoudig met solids of veelhoekige gegevens te werken om deze voor te bereiden op additive manufacturing zullen ze in staat zijn om krachtige AMproductietoepassingen te creëren die voldoen aan de behoeften van de markt. Het is belangrijk niet kunstmatig te worden afgeremd door de beperkingen van STL - maar om in de gaten te houden waar 3D printen in de toekomst naartoe kan gaan, wat mogelijk is en hoe het kan blijven evolueren in spannende nieuwe richtingen.

Jonathan Girroir is Senior Manager of Developer Relations bij Tech Soft 3D. informatie bevatten over de ontwerpintentie, zoals informatie over productproductie of afmetingen en toleranties. Al die gegevens worden natuurlijk vastgelegd in het originele CAD-bestand en gaan verloren bij het opslaan in STL.