انواع فرمت فایل پرینتر سه بعدی

یک پرینتر سه بعدی قطعات را به صورت لایه‌ ای به وجود می آورد. پس از ایجاد مدل و ذخیره آن در قالب فایل‌ های پرینت سه بعدی، مدل لازم است برای برش به یک نرم افزار مناسب ارسال گردد. در این پروسه، مدل جامد به تعدادی لایه افقی و نازک بدل می‌ شود. در مرحله بعدی هم نرم افزار اسلایسر با اسکن نمودن لایه‌ ها، اطلاعاتی برای تولید G-Code استخراج می‌ سازد. سپس فایل G-Code به پرینتر سه بعدی ارسال می‌ شود. البته تعدادی از پرینتر ها دارای نرم افزار اسلایسر هستند. بدین شیوه امکان ارسال مستقیم مدل به دستگاه وجود دارد. این یک توضیح کامل درباره نحوه کار با پرینتر های سه بعدی بود.

ولی برای داشتن یک پرینت سه بعدی ایده آل، اطلاعات فایل CAD بسیار حیاتی می باشد. همانگونه که بیان شد، فرمت فایل اطلاعاتی که فایل حمل می‌کند را معیین می کند. با تکیه بر این اطلاعات، ماشین قادر می شود کد های مورد نیاز را بسازد. در نتیجه فرمت فایل اهمیت بالائی دارد. ویژگی‌ های خاصی همچون هندسه، بافت، رنگ و مواد به منظور آغاز فرایند نیاز است. در فرمت‌ های معمولی فایل CAD 3D این داده‌ ها همواره در پرینت سه بعدی قابل دیده شدن نیستند یا کد گذاری نمی‌ شوند. از این رو فرمت‌ های ویژه فقط می‌ توانند برای پرینت های سه بعدی استفاده شوند.

از نگاهی دیگر نرم افزار اسلایسر با فرمت‌ های معمولی سه بعدی مثل STEP، IPT یا SLDPRT سازگاری ندارد. این فرمت‌ ها لازم است در مرحله نخست با یک فرمت فایل پرینتر سه بعدی جایگزین شوند.

فرمت های فایل چاپ سه بعدی

امروزه تنوع انواع فرمت فایل پرینتر سه بعدی بسیار بالا رفته است. ولی در بین گزینه‌ های حاضر در صنعت چاپ سه بعدی STL، OBJ، AMF و 3MF بیشتر دیده می شوند. ولی چرا این فرمت‌ ها بیشتر مورد  استفاده قرار می گیرند؟ چه چیزی آن‌ها را متفاوت کرده است؟ در ادامه مقاله فرمت فایل پرینتر سه بعدی به بررسی این فرمت‌ های پر کاربرد می پردازیم.

فرمت STL ، اولین فرمت پرینت سه بعدی

فرمت فایل STL یا Standard Tessellation Language از جمله فرمت های فایل پرینتر سه بعدی می باشد که در سال 1987 به وسیله چاک هال ابداع گردید. چاک هال اختراع کننده دستگاه چاپ سه بعدی هم می‌ باشد. بعد از گذشت 3 دهه، این فرمت هنوز هم کاربرد زیادی دارد و یک فرمت استاندارد برای پرینت های 3 بعدی می باشد. شاید یکی از مهمترین علت های این موضوع، قدمت بالای این فرمت و سازگاری آن با بیشتر نرم افزار های سه بعدی، CAD و حتی سخت افزار ها است.

ولی از ویژگی‌ های بارز STL، یکی از فرمت فایل پرینتر سه بعدی، ذخیره سازی هندسه به کمک فرایند سطح سازی می باشد. سطح سازی یا کاشی کاری، به پروسه‌ ای اطلاق می گردد که در آن سطح با اشکال هندسی به صورتی پوشانده می‌ شود که هیچ نوع شکاف یا همپوشانی ایجاد نگردد. در فایل‌ های STL، هندسه مدل‌ های سه بعدی با مثلث‌ های بسیاری که روی سطح مدل پوشانده شده است، کد گذاری می‌ شود. در سطوحی که انحنا دارند، تعداد مثلث های لازم برای پوشش کامل سطح افزایش پیدا می‌ کند. هر چه تعداد مثلث‌ های مدل بیشتر شود، حجم فایل نیز افزایش خواهد یافت.

اما یکی دیگر از ویژگی‌ های این نوع فرمت فایل این است که تنها داده‌های هندسی را ذخیره می‌نماید. به این ترتیب سایر ویژگی‌های مدل مانند رنگ، بافت، مواد و غیره حذف خواهند شد، چون که چاپگرها تنها قادر به چاپ در یک رنگ و یک ماده بودند. برای نمونه‌های اولیه مشکلی بابت این قضیه وجود ندارد، اما با پیشرفت این صنعت امروزه از چاپ سه بعدی در چند رنگ و چند ماده برای تولید اجسام کاملا کاربرد استفاده می‌شود و این به مرور باعث منسوخ شدن فرمت STL می‌شود.

مزایا و معایب فرمت STL

• مزایا

1. از مزیت‌های این فرمت می‌توان سازگاری آن با تمامی نرم افزارها و سخت افزارها اشاره کرد.
2. STL متداول‌ترین قالب فرمت بوده و بالاترین کاربرد را دارد. بنابراین میلیون‌ها مدل برای دانلود موجود است.

• معایب

1. ذخیره سازی داده‌های هندسی و حذف سایر ویژگی‌ها از جمله رنگ، بافت و مواد از معایب این فرمت است.
2. دسترسی به جزئیات سطوح محدود بوده و سطوح منحنی تقریبی هستند.
3. با بیشتر شدن دقت فایل، حجم آن افزایش خواهد یافت.
4. احتمال دارد سوراخ‌ها و مثلث‌هایی روی یکدیگر قرار بگیرند و فرمت فایل دارای خطا باشد. با وجود این که امکان تشخیص و برطرف کردن مشکلات با ابزارهای مختلف وجود دارد، اما این پروسه بسیار وقت گیر است.
5. از دیگر نواقص این فرمت، مشخص نبودن مقیاس‌ها و واحدها است.

فرمت OBJ، دومین فرمت فایل چاپ سه بعدی

OBJ هم یکی دیگر از انواع فرمت های فایل پرینتر سه بعدی می باشد. این قالب که به وسیله WaveFront Technologies توسعه پیدا کرد، ابتدا به عنوان یک قالب مبادله خنثی در زمینه طراحی گرافیکی کاربرد داشت. با گسترش صنعت پرینت سه بعدی چند رنگی و چند مادگی، این فرمت هم به عنوان یکی از فرمت‌ های فایل در صنعت پرینت سه بعدی مورد پذیرش قرار گرفت.

در صورتی که بخواهیم فرمت های فایل پرینتر سه بعدی را از لحاظ محبوبیت طبقه بندی نمائیم، OBJ بعد از STL در رتبه دوم جای می گیرد. ولی این فرمت بر خلاف رقیب خود که تنها داده‌ های هندسی را ذخیره می‌ نمود، می تواند داده‌ هایی همچون هندسه، رنگ، بافت و حتی ماده را ذخیره و نگه دارد. البته داده‌های رنگی در قالب ماده یا MTL نگهداری می‌شود. به همین منظور برای چاپ رنگی باید فایل OBJ را به همراه فایلی از MTL به اشتراک گذاشت.

از دیگر ویژگی‌ های با اهمیت این فرمت، قدرت انتخاب نحوه کد گذاری هندسه می باشد. در اصل شما می‌ توانید کد گذاری را با چهار ضلعی یا حتی چند ضلعی انجام دهید و این کار محدود به مثلث نمی‌ شود. برای سطوح منحنی و آزاد نیز استفاده از توانایی های پیشرفته‌ تر وجود دارد. به این شیوه ذخیره سازی فایل‌ ها با این فرمت، دقت بالا تری نیاز دارد.

مزایا و معایب فرمت OBJ

• مزایا

1. داده‌ها را به صورت دقیق ذخیره می‌کند.
2. تمامی داده‌ها از جمله رنگ، هندسه و مواد ذخیره می‌شوند.

• معایب

1. مانند STL محبوبیت ندارد، بنابراین سازگاری کمتری با برنامه‌ها دارد.
2. کار با آن کمی سخت است و بنابراین ویرایش آن وقت گیر خواهد بود.
3. داده‌های رنگ و بافت در فرمتی جداگانه ذخیره می‌شوند.

فرمت AMF، سومین فرمت فایل چاپ سه بعدی

یکی دیگر از انواع فایل های چاپگر سه بعدی که کاربرد بیشتری نسبت به سایر فرمت‌ها دارد، AMF است. این فرمت را می‌توان نسخه جدید STL دانست. انجمن آزمایش مواد آمریکا ASTM در سال 2013 با معرفی AMF توانست محدودیت‌های STL را حذف کند.

همانند STL این فرمت نیز داده‌ها را با استفاده از مثلث‌ها ذخیره می‌کند. اما تفاوت اصلی این است که AMF می‌تواند از مثلث‌های متحنی استفاده کند و در نتیجه داده‌ها دقیق‌تر خواهند بود.این پروسه به کوچک شدن حجم فایل‌ها نیز منجر می‌شود، چرا که مقدار کمتری از مثلث‌ها برای نمایش سطوح منحنی احتیاج خواهد بود.

همچنین اگر به دنبال یک فرمت فایل چاپ سه بعدی هستید که بتواند رنگ، بافت، مواد، داده‌های تکراری و جهت و شبکه و حتی فراداده‌ها را ذخیره کند، AMF برای شما بهترین گزینه است. این مسئله این فرمت را از لحاظ فنی جلوتر از STL قرار خواهد داد.

مزایا و معایب فرمت AMF

• مزایا

1. قادر است تمامی داده‌ها و فراداده‌ها را در یک مدل ذخیره کند.
2. امکان تعیین مقیاس در واحدهای مختلف وجود دارد.
3. خطای مدل بسیار کم خواهد بود.
4. حجم فایل کاهش خواهد یافت.

• معایب

1. این فرمت پشتیبانی محدودی دارد.

پرینتر سه بعدی رزینی photon mono x 4k: جهت مشاهده این محصول کلیک کنید.

فرمت MF3، چهارمین فرمت فایل چاپ سه بعدی

فرمت بعدی که به عنوان یکی از فرمت های پرینتر سه بعدی شناخته می‌شود، MF3 است. پس از آنالیز و بررسی کمبود و نواقص فرمت AMF جمعی از بزرگترین افراد در زمینه چاپ سه بعدی دور هم جمع شدند و این فرمت را اختراع کردند. این فرمت شباهت زیادی به AMF دارد، اما در صنعت مقبولیت بیشتری کسب کرده است. در واقع نفوذ گسترده در صنعت و پایگاه مشتریان عظیم کنسرسیومMF3، و همچنین عملکرد مناسب این نوع فایل در چاپ سه بعدی، می‌تواند دلیل مقبولیت آن باشد.

جالب است بدانید که این فرمت فایل چاپ سه بعدی از لحاظ فنی تمام ویژگی‌های AMF را یدک می‌کشد. یعنی از کدگذاری‌های مثلث‌های منحنی استفاده می‌کند و همچنین قادر به ذخیره داده‌هایی مانند رنگ، بافت، مواد و جهت گیری است. همچنین این فرمت دقت بالایی دارد.

فایل‌هایی که با MF3 ذخیره می‌شوند، تقریبا بدون خطا هستند و برای چاپ سه بعدی آماده خواهند بود. در واقع MF3 در چاپ‌های سه بعدی جای خود را پیدا کرده است.

مزایا و معایب فرمت MF3

• مزایا

1. محبوبیت خوبی دارد و با شرکت‌های زیادی سازگاری دارد.
2. قدرت ذخیره سازی با دقت بالا را دارد.
3. تمام داده‌های مدل را ذخیره می‌کند.
4. همه داده‌ها و فراداده‌ها را در یک آرشیو نگهداری می‌کند.

• معایب

1. امکان دارد اختصاصی شود.

سخن پایانی

در این مقاله، فرمت های فایل پرینت سه بعدی مورد بررسی قرار گرفتند و محبوب ترین فرمت‌ ها بررسی شد. برای هندسه‌ های ساده و نمونه‌ های اولیه که فقط یک رنگ دارند، قالب‌ های STL بهترین گزینه می باشند. ولی در صورتی که می‌ خواهید قطعات ساده را به صورت رنگی و سه بعدی پرینت نمائید، OBJ انتخاب بهتری برای شما است.

با این وجود با توجه به این که این فرمت، داده‌ ها و بافت را در دو فایل جداگانه نگهداری می‌ نماید، بکارگیری OBJ می‌ تواند چالش برانگیز و استراس زا باشد. در این صورت دو فرمت AMF و MF3 چاره کار است. هر دو فرمت یاد شده در عین این که از لحاظ فنی عالی هستند، داده‌ ها به آسانی مدل‌ را در یک فایل ذخیره می‌ کنند.

کار با این فرمت‌ ها راحت است و همه داده‌ ها و فرا داده‌ ها به راحتی قابل اشتراک گذاری هستند. چنانچه از نرم افزارهای سازگار با AMFرا دارید، می‌توانید به این قالب اطمینان کنید، اما در غیر این صورت بهتر است از MF3 استفاده کنید، چرا که با نرم افزارهای زیادی سازگار می‌باشد.