STL در مقابل 3MF: کدام فرمت را برای مدل سه‌بعدی انتخاب کنیم؟

در حالی که تمام فناوری‌های تولید افزایشی به روش‌های مختلفی کار می‌کنند و هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارند، یک فرآیند چاپ همیشه به یک شکل آغاز می‌شود: طراحی به کمک رایانه (CAD). این مرحله شامل مدل‌سازی یک قطعه در دو یا سه بعد است که در آن شکل هندسی قطعه تعیین می‌شود. پس از اتمام مدل سه‌بعدی، لازم است آن را در قالبی صادر کنید که توسط نرم‌افزار اسلایسر (Slicer) قابل خواندن باشد؛ نرم‌افزاری که به‌عنوان واسطه با چاپگر سه‌بعدی عمل می‌کند. در این مرحله، کاربران با گزینه‌های مختلفی روبه‌رو می‌شوند. بین فرمت‌هایی مانند OBJ، STL، PLY، 3MF و بسیاری دیگر، گاهی انتخاب مناسب دشوار است. برای درک بهتر و آشنایی با مزایا و معایب برخی از این فرمت‌ها، نگاهی دقیق به دو فرمت STL و 3MF انداخته‌ایم، که احتمالاً از محبوب‌ترین گزینه‌ها در میان علاقه‌مندان به تولید افزایشی هستند.

فرمت STL که در سال ۱۹۸۷ توسط شرکت 3D Systems، نخستین شرکت تخصصی در چاپ سه‌بعدی، معرفی شد، امروزه رایج‌ترین فرمت در بازار است. این فرمت مخفف Stereolithography (یا Standard Triangle Language) بوده و در اکثر پلتفرم‌هایی که مدل‌های سه‌بعدی ارائه می‌دهند، مانند Thingiverse، MyMiniFactory و Cults، یافت می‌شود.

در مقابل، فرمت 3MF به‌تازگی و در سال ۲۰۱۵ توسط کنسرسیومی به رهبری مایکروسافت توسعه یافت. این فرمت به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، به گزینه‌ای جذاب تبدیل شده است. فرمت 3MF که با نام 3D Manufacturing Format نیز شناخته می‌شود، برای درک‌پذیری بیشتر و کاهش خطاها در فرآیند چاپ طراحی شده است.

ویژگی‌های فایل‌های STL

از زمان ایجاد آن در سال ۱۹۸۷، فرمت STL به دلیل قدمتش، محبوب‌ترین فرمت در میان کاربران چاپ سه‌بعدی بوده است. این فرمت با تمامی نرم‌افزارهای CAD و اسلایسرها سازگار است و عمدتاً در صنعت نمونه‌سازی سریع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همان‌طور که نام Standard Triangle Language نشان می‌دهد، این فرمت مدل‌های سه‌بعدی را با استفاده از مثلث‌ها بازتولید می‌کند. به بیان ساده، STL تلاش می‌کند تا شکل یک مدل سه‌بعدی را با هزاران مثلث بازسازی کند.

به‌طور دقیق‌تر، هر سطح صاف با ۴ ضلع به‌طور خودکار به ۲ مثلث تقسیم می‌شود. به‌عنوان مثال، اگر یک مکعب را در نظر بگیریم، این مکعب به دلیل داشتن ۶ وجه، به ۱۲ مثلث تقسیم خواهد شد.

میزان دقت فایل STL و محدودیت‌های آن

تعداد مثلث‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در دقت چاپ سه‌بعدی دارد. به‌عنوان مثال، مدل‌سازی یک چهره نیاز به تعداد زیادی مثلث دارد تا جزئیات آن به‌درستی بازتولید شود. تمام این مثلث‌ها تلاش می‌کنند تا حداکثر شباهت به مدل سه‌بعدی اصلی را حفظ کنند.

با این حال، یکی از محدودیت‌های اصلی فرمت STL این است که هیچ اطلاعاتی درباره فرآیند ساخت، نوع ماده، بافت یا رنگ مدل ذخیره نمی‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که فرمت STL گزینه‌ای محدود برای مدل‌هایی باشد که نیاز به اطلاعات پیشرفته‌تر دارند.

هرچه فرمت STL دقیق تر باشد، مثلث های بیشتری در آن وجود دارد

محدودیت‌های دیگر فرمت STL

با وجود حجم بالای فایل‌های STL، این فرمت تنها شامل اطلاعاتی است که هندسه قطعه را مشخص می‌کند و هیچ داده‌ای درباره تنظیمات چاپ، مواد یا بافت ندارد. اما کاربران می‌توانند با استفاده از نرم‌افزارهای اسلایسر (مانند Cura یا PrusaSlicer) تنظیمات مربوط به چاپ را به مدل اضافه کنند. با این حال، این تنظیمات فقط در فرمت 3MF قابل ذخیره‌سازی هستند.

یکی دیگر از مشکلات رایج فرمت STL، خرابی فایل‌ها است. این مسئله معمولاً به دلیل خطاهای تبدیل فایل رخ می‌دهد و کاربران مجبور می‌شوند قبل از چاپ فایل را تعمیر کنند. برای حل این مشکل، نرم‌افزارهایی مانند Netfabb و Meshmixer طراحی شده‌اند که امکان اصلاح نقص‌های فایل‌های سه‌بعدی را فراهم می‌کنند. اما استفاده از این ابزارها یک مرحله اضافی به فرآیند چاپ اضافه می‌کند.

در نهایت، فایل‌های STL برای انسان خوانا نیستند و تنها نرم‌افزارهای سازگار می‌توانند آن‌ها را تفسیر و پردازش کنند. این موضوع باعث می‌شود که کار با این فرمت، در برخی موارد، چالش‌برانگیز باشد.

خدمات پرینت سه بعدی با رزین

ویژگی‌های فرمت 3MF

فرمت 3MF بسیار جدیدتر از فرمت STL است و حاصل یک کنسرسیوم است که توسط مایکروسافت تأسیس شده و شرکت‌هایی مانند Dassault، Autodesk، Stratasys و Ultimaker نیز در آن حضور دارند. در زمان راه‌اندازی، Adrian Lannin، مدیر اجرایی کنسرسیوم 3MF، اهداف پروژه را این‌طور معرفی کرد: «3MF به افراد قدرت می‌دهد، بهره‌وری را حداکثر می‌کند و تمام قابلیت‌های چاپ سه‌بعدی را آزاد می‌سازد».

هدف از ایجاد این فرمت، ارائه راه‌حلی قابل‌اعتماد برای ذخیره‌سازی فایل‌های سه‌بعدی برای حرفه‌ای‌ها بود. فرمت 3MF به دلیل سبک بودن و حجم بالای اطلاعاتی که در داخل فایل قرار می‌دهد، از سایر فرمت‌ها متمایز است.

ویژگی‌های فرمت 3MF در مقایسه با STL

برخلاف STL، فایل‌های 3MF صرفاً یک مش (Mesh) نیستند، بلکه فایل‌های آرشیوی (مشابه فرمت.zip) محسوب می‌شوند که هم مدل سه‌بعدی را (به‌صورت مش) و هم اطلاعات مربوط به فرآیند ساخت مدل مانند روش‌های تولید، مواد اولیه یا مجموعه‌های مونتاژی در خود ذخیره می‌کنند.

در این رابطه، مایکروسافت توضیح می‌دهد:
“3MF یک فرمت فایل مخصوص چاپ سه‌بعدی و ویندوز است. این فرمت شامل رنگ‌ها، بافت‌ها، مقیاس‌بندی، گزینه‌های پیشنهادی برای چاپ و بسیاری از بهینه‌سازی‌های دیگر می‌شود.”

از دیگر ویژگی‌های 3MF این است که فایل‌های آن با استفاده از XML رمزگذاری شده‌اند، بنابراین برخلاف STL، نه‌تنها توسط ماشین، بلکه توسط انسان نیز قابل‌خواندن است. در واقع، اگر پسوند .3MF را به .ZIP تغییر دهید، می‌توانید فایل را استخراج کرده و جزئیات آن را مشاهده کنید.

علاوه بر قابلیت خوانایی بالاتر، فرمت 3MF هوشمندتر است؛ زیرا درک بهتری از خطاهای مش‌بندی ارائه می‌دهد. این فرمت از بروز مشکلات مرتبط با تنوع‌های هندسی (مانند مدل‌های ناپیوسته، خود-تقاطع‌ها و سوراخ‌های مش) جلوگیری می‌کند و این مسئله باعث کاهش نقص‌های رایج در چاپ سه‌بعدی می‌شود.

در حال حاضر، محدودیت اصلی فرمت 3MF نه در ویژگی‌های آن، بلکه در عدم محبوبیت گسترده آن است. با وجود محدودیت‌های متعدد فرمت STL، این فرمت همچنان رایج‌ترین گزینه در دنیای چاپ سه‌بعدی محسوب می‌شود. این موضوع به‌خصوص در وب‌سایت‌های اشتراک‌گذاری مدل‌های سه‌بعدی مانند Thingiverse، Cults و Printables کاملاً مشهود است.

علاوه بر این، مشکلات دیگری نیز در فرمت 3MF وجود دارد:

• عدم سازگاری با برخی از نرم‌افزارهای CAD و اسلایسرها: بسیاری از نرم‌افزارهای موجود هنوز این فرمت را پشتیبانی نمی‌کنند.
• عدم انتقال برخی از تنظیمات بین اسلایسرهای مختلف: پارامترهایی که در یک نرم‌افزار اسلایسر تنظیم شده‌اند، ممکن است هنگام باز کردن همان پروژه در نرم‌افزار دیگری منتقل نشوند.

با این حال، در آینده و با افزایش محبوبیت 3MF، احتمالاً این مشکلات برطرف خواهند شد. به‌ویژه از آنجایی که این فرمت یک فایل آرشیوی با کد XML است، می‌توان آن را بهبود داد و امکان سازگاری متقابل بین اسلایسرها را فراهم کرد. چنین پیشرفتی می‌تواند اشتراک‌گذاری فایل‌های سه‌بعدی را آسان‌تر کند و باعث شود که مدل‌ها در نرم‌افزارهای مختلف به‌درستی تفسیر شوند.

مزایای عملی فرمت 3MF در مقایسه با STL

تصور کنید که یک چاپگر سه‌بعدی دارید و قصد دارید یک مدل پیچیده را چاپ کنید. اگر به کمک خارجی نیاز داشته باشید، مانند یک سرویس چاپ سه‌بعدی، آنها می‌توانند مدل را در یک نرم‌افزار اسلایسر پیکربندی کرده و سپس تمام تنظیمات مناسب را در فرمت 3MF ذخیره کنند. در این حالت، تمام اطلاعات مورد نیاز، از جمله مدل سه‌بعدی، پروفایل‌های چاپ، اصلاح‌کننده‌ها و سایر پارامترها، همگی در یک فایل واحد ذخیره می‌شوند.

در مقابل، با استفاده از فرمت STL، تولیدکننده باید علاوه بر مش مدل، پروفایل‌های چاپ را به‌صورت جداگانه ذخیره و ارسال کند. حتی در این صورت، برخی اطلاعات مانند اصلاح‌کننده‌ها ممکن است از بین بروند.

حالا فرض کنید که شما یک طراح سه‌بعدی هستید که می‌خواهید مدل‌های خود را در وب‌سایت‌هایی مانند Thingiverse، Printables یا Cults منتشر کنید.

با استفاده از فرمت 3MF، می‌توانید اطلاعات مربوط به مواد و اصلاح‌کننده‌ها را درون فایل ذخیره کنید، که باعث تسهیل فرآیند چاپ سه‌بعدی برای کاربران دیگر می‌شود.
این فرمت همچنین به شما امکان می‌دهد مجوزها و حقوق کپی‌رایت را مشخص کنید.
می‌توانید نام خود و توضیحات مربوط به مدل را مستقیماً داخل فایل درج کنید.

یکی از مهم‌ترین مزایای 3MF این است که تمام این اطلاعات در خود فایل ذخیره می‌شود، نه فقط در صفحه دانلود سایت. بنابراین، اگر مدل شما خارج از پلتفرمی که در آن به اشتراک گذاشته شده بود منتشر شود، همچنان تمام اطلاعات مربوطه را حفظ خواهد کرد.

آیا 3MF فرمت آینده است؟

همان‌طور که مشاهده کردید، به نظر می‌رسد که فرمت 3MF در آینده به استاندارد صنعت تبدیل شود. بسیاری از متخصصان فناوری، تحت تأثیر ویژگی‌های این فرمت، قبلاً آن را پذیرفته‌اند.

به دلیل کاهش خطاهای احتمالی و تسهیل در به اشتراک‌گذاری مدل‌ها، فرمت 3MF گزینه‌ای مناسب‌تر به نظر می‌رسد و احتمالاً در طول زمان به استاندارد تبدیل خواهد شد. نشانه‌ای از این موضوع، پیوستن شرکت آمریکایی 3D Systems، خالق فرمت STL در سال 1987، به کنسرسیوم 3MF در سال 2015 است.

نظر شما درباره فرمت‌های STL و 3MF چیست؟ شما از کدام یک استفاده می‌کنید؟ دیدگاه‌های خود را در قسمت نظرات با ما به اشتراک بگذارید یا در صفحات ما در Instagram با ما در ارتباط باشید!