Das Beste aus Ihren STL-Dateien herausholen

STL-Dateien (Stereolithographie) sind seit ihrer Einführung im Jahr 1987 das Standardformat für den Druck im Bereich der additiven Fertigung geblieben. In diesem Tutorial werden wir uns dieses Dateiformat genau ansehen und einige Möglichkeiten vorstellen, wie Sie seine Fähigkeiten im Rahmen Ihrer eigenen additiven Fertigungsprojekte effektiver nutzen können.

Wie sie funktionieren

STL-Dateien sind sowohl im ASCII- als auch im Binärformat verfügbar, obwohl in der Praxis in der additiven Fertigung häufiger Binärdarstellungen verwendet werden, um die Dateigröße zu minimieren. ASCII-formatierte Dateien sind normalerweise für das Testen neuer CAD-Schnittstellen reserviert.

Als STL-Dateien generierte Modelle bestehen aus verbundenen Dreiecken, die eine genaue Darstellung der Oberfläche eines festen Objekts bilden. Jedes Dreieck wird auf einer X-, Y- und Z-Achse dargestellt, die seine Ecken und Senkrechten darstellt, sowie eine Normale (d. h. ein nach außen weisender Vektor), die das Innere des Netzes bestimmt.

Warum STL-Dateien?

Ein Großteil der Popularität des STL-Formats ist auf seine Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit zurückzuführen. STL-Dateien sind eine einfache und praktische Möglichkeit, Konstruktionsinformationen an eine 3D-Druckplattform zu übermitteln, die die meisten CAD-Programme generieren können. Nachdem ein Design im ursprünglichen CAD-Programm fertiggestellt wurde, wird es als STL-Datei exportiert, die dann mit einem Slicer-Programm in druckfähige Informationen umgewandelt werden kann. Dies macht die Datei zu einem vielseitigen Werkzeug, das mit allen derzeit verwendeten 3D-Druckern kompatibel ist.

Das STL-Format weist jedoch erhebliche Einschränkungen auf, die berücksichtigt werden müssen. Mit der Weiterentwicklung der additiven Fertigungstechnologie konnten Druckplattformen mit einer immer breiteren Palette von Materialien arbeiten und auch zusätzliche Prozesse wie Farbinjektionen integrieren. Während moderne CAD-Dateien eine Vielzahl von Informationen übermitteln können (einschließlich Teileeigenschaften, Materialtypen und erforderliche Farben), sind STL-Dateien immer noch auf die Darstellung der Geometrie eines gedruckten Objekts beschränkt, sodass zusätzliche Designelemente wie diese berücksichtigt werden müssen separat. Bestimmte Softwarepakete (z. B. VisCAM und SolidView) haben versucht, diese Lösung zu beheben, indem sie Werkzeuge zur Farbdarstellung in binären STL-Dateien integriert haben, obwohl diese zusätzliche Investitionen erfordern und nicht mit allen STL-Dateilesern kompatibel sind.

Darüber hinaus sind STL-Dateien im Vergleich zu CAD-Dateien relativ schwer zu bearbeiten, weshalb es unerlässlich ist, alle Daten vor der Druckvorbereitung ordnungsgemäß zu überprüfen und zu optimieren, wie wir später in diesem Tutorial sehen werden.

Einstellen der richtigen Dateiauflösung

Die Anzahl der im Modell verwendeten Dreiecke (d. h. die Auflösung) bestimmt den Detaillierungsgrad und damit wiederum die Größe der Datei. Bei einer zu niedrigen Auflösung sind die Dreiecke nach dem Drucken noch sichtbar, zu hoch und die Datei enthält wahrscheinlich Details, die tatsächlich nicht gedruckt werden können. Der Abstand zwischen der Oberfläche des Originalentwurfs und der Oberfläche der exportierten STL-Datei wird als „Sehnenhöhe“ bezeichnet. Je kleiner die Sehnenhöhe, desto glatter das Ergebnis, daher wird eine Sehnenhöhe von 0,001 mm als gute Grundlinie empfohlen.

Bei Bedarf ist es auch möglich, die Dateiauflösung durch Anpassen der Winkeltoleranz zu erhöhen – der Begrenzung der Winkelgröße zwischen Normalen benachbarter Dateien. Dies ist normalerweise auf 15° eingestellt, aber eine Verringerung erhöht die Auflösung der ausgegebenen STL-Datei.

Erfolgreiche Dateikonvertierungen

Wenn ein Modell in einem anderen Format entworfen wurde, muss es in das STL-Format umgewandelt werden, um druckbar zu sein. Beachten Sie, dass STL-Dateien im Vergleich zu vielen CAD-basierten Designs relativ einfach sind, sodass komplexere Informationen (z. B. Oberflächengrenzen) während des Dateikonvertierungsprozesses möglicherweise nicht übersetzt werden. Dies kann überwunden werden, indem die Anzahl der verwendeten Dreiecke erhöht wird, aber dadurch wird die Datei größer, sodass ein Gleichgewicht gefunden werden muss. Alternativ können bestimmte CAM-Programme die verlorenen Daten im Rahmen des Druckvorgangs extrapolieren. Bei RP Platform haben wir einen Dateikonvertierungsprozess entwickelt, der unterschiedliche Tessellationsstufen unterstützt und dabei hilft, die Qualität und Konsistenz der Daten während des Konvertierungsprozesses aufrechtzuerhalten.

Überprüfen Sie Ihre Dateien vor dem Drucken

Der wichtigste Teil beim Vorbereiten einer Datei zum Drucken besteht darin, die Datei auf Datenfehler zu überprüfen, bevor sie zum Drucken ausgegeben wird, da die Möglichkeiten zum Bearbeiten von STL-Dateien nach der Ausgabe extrem eingeschränkt sind. Dies sollte Folgendes beinhalten:

• Welcher Detaillierungsgrad ist für das fertige Teil erforderlich? Das genaue Maß an STL-Präzision, das erforderlich ist, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, hängt von der Art des verwendeten Materials ab. Als Faustregel gilt, eine Größenordnung kleiner als die maximal mögliche Genauigkeit anzustreben.
• Es ist nicht möglich, CAD-Dateien für Oberflächenmodelle zu drucken. Stellen Sie sicher, dass Ihre Datei ein Volumenkörpermodell ist.
• Welche Feature-Stärke wird benötigt? Im Allgemeinen ist für klare Ergebnisse eine Mindestdicke von 0,020 erforderlich.
• Ist die Feile ein wasserdichter Körper, frei von Löchern, Lücken und Überlappungen?
• Ist die Datei frei von nicht-vielfältigen oder gemeinsamen Kanten (d. h. Kanten, die mit mehr als einer Oberfläche in Kontakt stehen)?
• Zeigen alle Oberflächennormalen vom Modell weg?
• Gibt es bewegliche Teile? In diesem Fall muss der Abstand zwischen ihnen mindestens 0,5 mm betragen, um ein Ankleben zu vermeiden.
• Passt das Modell tatsächlich auf Ihre 3D-Druckplattform? Aktivieren Sie das Begrenzungsfeld, bevor Sie eine Datei zum Drucken senden. Wenn das Modell verkleinert werden muss, stellen Sie sicher, dass die Wandstärke noch den Mindestanforderungen entspricht und alle tragenden Arme noch die erforderliche Last tragen können.

Als „letzte Verteidigungslinie“ vor dem Drucken ist es ratsam, eine spezielle Software (wie RP Platform) zur Überprüfung und Reparatur von STL-Dateien zu verwenden, da selbst kleinste Fehler zu Druckfehlern führen können. Während viele Plattformen Tools für manuelle Überprüfungen und Reparaturen enthalten, kann ein automatisierter Dateireparaturprozess alle verbleibenden Chancen für menschliche Fehler beseitigen und Ihnen so helfen, kostspielige Fehler zu vermeiden. Vorausgesetzt, die Datei wurde zuvor ordnungsgemäß überprüft, können notwendige Reparaturen automatisch durchgeführt werden, ohne sichtbare Auswirkungen auf das fertige Design.

Kennen Sie Ihre Materialien

Obwohl STL-Dateien keine Informationen über das Material enthalten, in dem das Modell gedruckt wird, lohnt es sich, dies frühzeitig in Ihrem Design zu berücksichtigen und zu berücksichtigen, ob die Materialspezifikationen die Qualität Ihres Drucks beeinträchtigen. Beeinflusst beispielsweise der mit dem gewählten Material erreichbare Detaillierungsgrad Ihre Wahl der Dateiauflösung?

Kennen Sie Ihre Software
Der Exportprozess für STL-Dateien variiert zwischen den verschiedenen CAD-Plattformen. Beachten Sie daher die Unterschiede zwischen den Plattformen, wenn Sie mehrere verschiedene verwenden.