STLファイルを最大限に活用する

1987年に導入されて以来、STL（Stereolithography）ファイルは、積層造形の分野での印刷のデフォルト形式のままです。このチュートリアルでは、このファイル形式を詳しく見て、独自の積層造形プロジェクトの一環としてその機能をより効果的に使用するためのいくつかの方法を共有します。

どのように機能するか

STLファイルはASCII形式とバイナリ形式の両方で利用できますが、実際には、ファイルサイズを最小化するために、積層造形ではバイナリ表現がより一般的に使用されます。 ASCII形式のファイルは通常、新しいCADインターフェイスをテストするために予約されています。

STLファイルとして生成されたモデルは、ソリッドオブジェクトの表面の正確な表現を形成するリンクされた三角形で構成されています。各三角形は、その角と垂線を表すX、Y、Z軸と、メッシュの内側を決定する法線（つまり、外側を指すベクトル）で表されます。

なぜSTLファイルなのですか？

STL形式の人気の多くは、そのシンプルさと使いやすさに起因する可能性があります。 STLファイルは、ほとんどのCADプログラムが生成できる3D印刷プラットフォームに設計情報を伝達するためのシンプルで実用的な方法です。元のCADプログラムでデザインが完成すると、STLファイルとしてエクスポートされ、スライサープログラムを使用して印刷可能な情報に変換できます。これにより、ファイルは現在使用されているすべての3Dプリンターと互換性のある用途の広いツールになります。

ただし、STL形式には、考慮しなければならないかなりの制限があります。アディティブマニュファクチャリングテクノロジーが進化するにつれて、印刷プラットフォームはますます幅広い材料を処理できるようになり、カラーインジェクションなどの追加プロセスも組み込むことができるようになりました。最新のCADファイルは幅広い情報（部品のプロパティ、材料の種類、必要な色など）を伝えることができますが、STLファイルは印刷されたオブジェクトの形状を表すことに限定されているため、このような追加の設計要素を考慮する必要があります。別々に。特定のソフトウェアパッケージ（VisCAMやSolidViewなど）は、バイナリSTLファイルで色を表現するためのツールを含めることでこのソリューションを改善しようとしましたが、追加の投資が必要であり、すべてのSTLファイルリーダーと互換性があるわけではありません。

さらに、STLファイルはCADファイルに比べて編集が非常に難しいため、このチュートリアルの後半で説明するように、印刷の準備をする前に、すべてのデータを適切にチェックして最適化する必要があります。

適切なファイル解像度の設定

モデルで使用される三角形の数（つまり、解像度）によって、詳細レベルが決まり、ファイルのサイズも決まります。解像度が低すぎると、印刷後も三角形が表示されたままになります。高すぎると、ファイルに実際には印刷できない詳細が含まれる可能性があります。元のデザインの表面とエクスポートされたSTLファイルの表面の間の距離は、「弦の高さ」と呼ばれます。弦の高さが小さいほど結果は滑らかになるため、弦の高さは0.001mmが適切なベースラインとして推奨されます。

必要に応じて、角度の許容範囲（隣接するファイルの法線間の角度のサイズの制限）を調整することにより、ファイルの解像度を上げることもできます。これは通常15°に設定されていますが、これを下げると出力されるSTLファイルの解像度が上がります。

成功したファイル変換

モデルが別の形式で設計されている場合、印刷可能にするには、モデルをSTL形式に変換する必要があります。 STLファイルは多くのCADベースの設計と比較して比較的単純であるため、ファイル変換プロセス中に、より複雑な情報（たとえば、表面の境界）が変換されない場合があることに注意してください。これは、使用する三角形の数を増やすことで克服できますが、そうするとファイルのサイズが大きくなるため、バランスを取る必要があります。あるいは、特定のCAMプログラムは、印刷プロセスの一部として失われたデータを推定することができます。 RPプラットフォームでは、さまざまなテッセレーションレベルをサポートし、変換プロセス中のデータの品質と一貫性を維持するのに役立つファイル変換プロセスを開発しました。

印刷前にファイルを確認する

印刷用にファイルを準備する最も重要な部分は、出力後にSTLファイルを編集するためのオプションが非常に限られているため、印刷用に出力する前にファイルのデータエラーをチェックすることです。これには以下を含める必要があります：

• 完成したパーツにはどのレベルの詳細が必要ですか？目的の結果を達成するために必要なSTL精度の正確なレベルは、使用する材料の種類によって異なります。経験則として、可能な最大精度よりも1桁小さい値を目指すことです。
• 表面モデルのCADファイルを印刷することはできません。ファイルがソリッドモデルであることを確認してください。
• 必要なフィーチャの厚さはどれくらいですか？一般に、明確な結果を得るには、0.020以上の厚さが必要です。
• ファイルは防水性のある固体で、穴、隙間、重なりがありませんか？
• ファイルに非多様体または共有エッジ（つまり、複数のサーフェスと接触しているエッジ）がありませんか？
• すべてのサーフェス法線がモデルから離れる方向を向いていますか？
• 可動部品はありますか？その場合、固着を防ぐために、それらの間のギャップは少なくとも0.5mmでなければなりません。
• モデルは実際に3D印刷プラットフォームに適合しますか？印刷するファイルを送信する前に、バウンディングボックスをオンにしてください。モデルを縮小する必要がある場合は、壁の厚さが最小要件を満たしていること、および耐荷重アームが必要な荷重を支えられることを確認してください。

小さな欠陥でも印刷エラーにつながる可能性があるため、印刷前に専門のソフトウェア（RPプラットフォームなど）を使用してSTLファイルを「最後の防衛線」としてチェックおよび修復することをお勧めします。多くのプラットフォームには手動のチェックと修復のためのツールが組み込まれていますが、自動化されたファイル修復プロセスにより、人的エラーの可能性を排除できるため、コストのかかるミスを回避できます。ファイルが事前に適切にチェックされていれば、必要な修復は自動的に行われ、完成したデザインに目に見える影響はありません。

資料を知る

最後に、STLファイルにはモデルが印刷される素材に関する情報は含まれていませんが、デザインの早い段階でこれを考慮し、素材の仕様が印刷の品質に影響を与えるかどうかを検討することは有益です。たとえば、選択した素材で達成可能な詳細レベルは、ファイル解像度の選択に影響しますか？

ソフトウェアを知る
STLファイルのエクスポートプロセスはCADプラットフォームによって異なるため、複数の異なるプラットフォームを使用する場合は、プラットフォーム間の違いに注意してください。