Định dạng file in 3D: OBJ, STL, AMF và 3MF sử dụng như thế nào?
Các định dạng file in 3D phổ biến hiện nay là STL, OBJ, AMF và 3MF. Vậy lý do chính xác cho sự phổ biến của chúng là gì? Các định dạng file này là gì, điều gì làm cho chúng nổi bật. Điểm khác biệt giữa các định dạng file này với nhau và với các định dạng file in 3D khác là gì? Chúng ta cùng đi tìm hiểu trong bài viết sau nhé.
Tất cả các file (tệp), dù là văn bản, nhạc, hình hay mô hình 3D đều được tạo thành từ hàng triệu bit. Dữ liệu mà các bit này mang theo, cũng như cách chúng được mã hóa xác định bản chất và định dạng của file. Tùy thuộc vào định dạng file của file CAD, file có thể chứa nhiều dữ liệu khác nhau. Bao gồm các dữ liệu hình học, vật liệu, cấu trúc bề mặt, kích thước hoặc màu sắc của mô hình.
Định dạng file và in 3D
Máy in 3D xây dựng các vật thể theo từng lớp. Sau khi mô hình 3D được tạo ra từ phần mềm CAD nó được lưu ở định dạng file in 3D. Sau đó mô hình sẽ được cắt lớp bởi phần mềm. Cắt lớp là một quá trình trong đó một mô hình solid được chia thành nhiều lớp mỏng theo chiều ngang. Sau đó, phần mềm cắt lớp sẽ quét các lớp và sử dụng dữ liệu quét để tạo G-Code. G-Code là tập hợp các lệnh điều khiển máy in 3D di chuyển để tạo ra vật thể in 3D. Một số máy in cung cấp phần mềm cắt lớp đi kèm. File in 3D có thể gửi trực tiếp qua máy in từ phần mềm.
Thông tin có trong file CAD rất quan trọng để tạo ra sản phẩm in 3D thành công.
Cần nhớ rằng định dạng file in 3D quy định thông tin mà file mang theo. Từ những thông tin này mà lệnh điều khiển cần thiết sẽ được tạo ra. Do đó, định dạng file là rất quan trọng. Có những thông tin cụ thể như hình học, cấu trúc bề mặt, màu sắc và vật liệu. Các thông tin này là cần thiết để kích hoạt các hoạt động của quá trình in. Trong các định dạng file CAD 3D thông thường, có những thông tin không phải lúc nào cũng được code hay dành cho in 3D (Ví dụ như màu sắc và vật liệu). Do đó, cần có các định dạng file dành riêng cho in 3D. Các định dạng file này được gọi là định dạng file in 3D.
Ngoài ra, phần mềm cắt lớp không chấp nhận các định dạng thông thường như STEP, IPT và SLDPRT. Trước tiên, các file 3D thông thường phải được chuyển đổi sang định dạng file in 3D.
Định dạng file in 3D STL
Định dạng STL (Standard Tessellation Language) là định dạng file in 3D xuất hiện đầu tiên. Nó được phát minh vào năm 1987 bởi Chuck Hull, nhà phát minh ra in 3D. Ba thập kỷ sau, định dạng file STL vẫn được sử dụng rộng rãi nhất và được coi là định dạng file tiêu chuẩn trong in 3D. Điều này là do STL tương thích với hầu hết các phần mềm CAD 3D cũng như phần mềm và phần cứng khác trong in 3D.
Lưới phần tử tam giác (wikimedia.com)
Một đặc điểm chính của STL là nó lưu thông tin hình học bằng cách sử dụng tessellation. Tessellation là quá trình bao phủ (ốp lát) một bề mặt bằng một loạt các hình hình học sao cho không có khoảng trống hoặc sự chồng lấp nào. Trong file STL, mô hình 3D được mã hóa bằng nhiều hình tam giác bao phủ bề mặt của mô hình.
Đối với các bề mặt cong, cần có một số lượng lớn các phần tử tam giác nhỏ kích thước khác nhau để bao phủ hết bề mặt. Số lượng phần tử tam giác được sử dụng trong một mô hình càng lớn thì dung lượng file càng lớn.
Định dạng file STL và in 3D
Một đặc điểm phân biệt khác của định dạng STL là nó chỉ lưu trữ dữ liệu hình học. Các dữ liệu khác liên quan đến mô hình như màu sắc, cấu trúc bề mặt và chất liệu bị loại bỏ. Đây không phải là vấn đề khi máy in chỉ có thể in một màu và một chất liệu tại một thời điểm. Cũng không thành vấn đề nếu bạn cần làm các mẫu đơn giản. Tuy nhiên, khi công nghệ in 3D phát triển, việc in nhiều màu và nhiều chất liệu trở nên khả thi. Ngoài ra khi in 3D được sử dụng để tạo ra các bộ phận có đầy đủ chức năng, có thể sẵn sàng sử dụng, định dạng STL có thể sẽ không còn phù hợp.
Ưu điểm
- Tương thích với hầu hết mọi máy in 3D và phần mềm in 3D
- Định dạng được chia sẻ và được sử dụng rộng rãi nhất để in 3D. Có hàng triệu mô hình STL để tải xuống một cách dễ dàng
Nhược điểm
- Chỉ có thể lưu trữ dữ liệu hình học. Dữ liệu màu sắc, cấu trúc bề mặt và vật liệu bị loại bỏ
- Mức độ chi tiết bị hạn chế. Ví dụ: các bề mặt cong là gần đúng
- Độ chính xác của mô hình càng cao thì dung lượng file càng lớn
- Có thể có các lỗ và các hình tam giác chồng lên nhau vì định dạng file dễ bị lỗi. Mặc dù các điểm không hoàn hảo đó có thể được phát hiện và vá lại bằng cách sử dụng các công cụ sửa chữa STL. Tuy nhiên, việc này tốn rất nhiều thời gian
- Không chứa thông tin tỷ lệ và đơn vị
Định dạng file in 3D OBJ
Được phát triển bởi WaveFront Technologies, định dạng OBJ ban đầu được sử dụng trong thiết kế đồ họa như một định dạng file trao đổi trung gian. Khi in 3D đa sắc màu và đa vật liệu phát triển, định dạng file OBJ sau đó đã được ngành công nghiệp in 3D áp dụng.
Định dạng file OBJ có thể lưu trữ thông tin hình học cũng như màu sắc (all3dp.com)
Xét về mức độ phổ biến, OBJ chỉ đứng sau STL. Tuy nhiên, không giống như STL chỉ lưu trữ dữ liệu hình học, OBJ có thể lưu trữ dữ liệu hình học, màu sắc, cấu trúc bề mặt và vật liệu. Dữ liệu màu được lưu trữ trong file MTL (Mẫu vật liệu) đồng hành riêng biệt. Một file OBJ phải được đi kèm với file MTL tương ứng của nó để có thể in màu.
Một đặc điểm chính khác của định dạng file OBJ là nó cho phép bạn chọn cách mã hóa hình học của mô hình. OBJ sử dụng hình đa giác và tứ giác chứ không chỉ hình tam giác như định dạng file STL. Trong định dạng file OBJ, bạn cũng có thể sử dụng các mã hóa nâng cao và chính xác hơn bằng các đường cong và bề mặt tự do. Những điều này cho phép các file OBJ lưu trữ các mô hình với độ chính xác cao hơn nhiều so với các định dạng file đơn giản như STL.
Định dạng file OBJ và in 3D
OBJ có thể lưu trữ dữ liệu hình học, màu sắc, cấu trúc bề mặt và vật liệu. Điều này giúp cho việc in 3D đa sắc màu và bề mặt nhám trở nên khả thi. Tuy nhiên việc dữ liệu màu và dữ liệu hình học phải lưu trữ trong các file riêng biệt và phải đi kèm khiến việc truyền file trở nên khó khăn.
Ưu điểm
- Lưu trữ dữ liệu chính xác
- Lưu trữ dữ liệu hình học, màu sắc, cấu trúc bề mặt và vật liệu
Nhược điểm
- Không phổ biến như STL do đó có khả năng tương thích hạn chế
- Chứa một lượng lớn dữ liệu phức tạp. Điều này làm cho việc chia sẻ hoặc chỉnh sửa mất nhiều thời gian
- Dữ liệu màu sắc và cấu trúc bề mặt được lưu trữ trong các file riêng biệt
Định dạng file in 3D AMF
AMF (Additive Manufacturing File) được phát triển bởi Hiệp Hội Thử Nghiệm Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM). AMF được coi là phiên bản phát triển của STL. Nó được phát triển dành riêng cho sản xuất bồi đắp để giải quyết các hạn chế của file STL.
Phần tử tam giác cong cho mức phủ chính xác hơn (all3dp.com)
Giống như STL, AMF lưu trữ dữ liệu hình học bằng cách sử dụng các phần tử hình tam giác. Tuy nhiên, các phần tử hình tam giác trong AMF có thể cong, cho mô tả dữ liệu chính xác. Điều này dẫn đến sự giảm đáng kể số lượng phần tử hình tam giác. Do đó cũng dẫn đến dung lượng file nhỏ hơn nhiều.
AMF có thể lưu trữ màu sắc, cấu trúc bề mặt, chất liệu, bản sao, định hướng và mạng tinh thể cũng như siêu dữ liệu. Điều này làm cho chúng vượt trội hơn nhiều về mặt kỹ thuật so với các định dạng STL.
Ưu điểm
- Có thể lưu trữ tất cả dữ liệu có thể có và siêu dữ liệu về một mô hình
- Tỷ lệ có thể được ghi bằng các đơn vị khác nhau
- Khả năng lỗi rất thấp
- Dung lượng file nhỏ
Nhược điểm
- Không có nhiều phần mềm hỗ trợ định dạng này
- Việc thích ứng với định dạng này diễn ra chậm
Định dạng file in 3D 3MF
Hiệp hội 3MF được thành lập bởi Autodesk, 3D Systems, Stratasys, HP và Microsoft. 3MF được lập ra từ những thiếu sót và việc chậm áp dụng định dạng AMF. 3MF đã phát triển định dạng file 3MF rất giống AMF nhưng được chấp nhận rộng rãi hơn nhiều.
3MF có ảnh hưởng rất lớn trong ngành in 3D với tệp khách hàng lớn. Đặc biệt 3MF có các chức năng đặc biệt và dễ sử dụng hơn AMF.
Định dạng 3MF có tất cả các đặc tính kỹ thuật của AMF. 3MF sử dụng các tessellation hình tam giác cong để mã hóa hình học. 3MF có thể lưu trữ dữ liệu màu sắc, cấu trúc bề mặt, chất liệu và hướng với chính xác cao. Dữ liệu được lưu trữ ở định dạng XML sử dụng ngôn ngữ thông thường, dễ dàng phát triển và sửa đổi.
3MF hầu hết không có lỗi và luôn sẵn sàng để in, một điều được đánh giá rất cao trong in 3D.
Ưu điểm
- Tương đối phổ biến và tương thích với hàng chục công ty
- Lưu trữ dữ liệu hình học một cách chính xác
- Có thể lưu trữ tất cả dữ liệu liên quan đến một mô hình
- Lưu trữ tất cả dữ liệu, siêu dữ liệu và thuộc tính là một kho lưu trữ duy nhất
Nhược điểm
- Có thể bị độc quyền
Kết luận
Bạn nên sử dụng các định dạng STL cho các hình học đơn giản và các mẫu đơn màu. Nếu bạn định in các chi tiết đơn giản có màu, thì OBJ là một lựa chọn tốt hơn. Tuy nhiên, việc thông tin được lưu trữ trong các file riêng biệt lại là một trở ngại. 3MF và AMF là định dạng kỹ thuật vượt trội nhất vì khả năng lưu trữ mọi thông tin của mô hình. Chúng rất phù hợp cho việc in vật thể gồm nhiều phần, nhiều màu và nhiều chất liệu. Chúng cũng nổi bật vì dễ truyền file vì tất cả các dữ liệu được lưu trữ gọn gàng trong các file nén. Nếu bạn có phần mềm hỗ trợ tương thích, AMF có thể là một lựa chọn. Tuy nhiên, 3MF sẽ là lựa chọn an toàn hơn vì sự phổ biến và khả năng tương thích với phần mềm hỗ trợ hơn.
Bình chọn:
Về 3D Smart Solutions
Tiên phong trong cung cấp giải pháp và dịch vụ công nghệ 3d tại Việt Nam. Tiêu chí hoạt động của chúng tôi là: Làm Đúng Ngay Từ Lần Đầu Tiên. Hãy bình luận trên trang Facebook và Linkedin của chúng tôi! Đừng quên đăng ký bản tin hàng tuần miễn phí của chúng tôi, với tất cả tin tức mới nhất về Giải pháp 3D được gửi thẳng đến địa chỉ email của bạn.
Chứng chỉ DUNS
