3D プリント ファイル形式の比較:OBJ、STL、AMF、3MF

テキスト、音楽、画像、3D モデルなど、すべてのファイルは何百万ものビットで構成されています。これらのビットが運ぶデータと、それらがエンコードされる方法によって、ファイルの性質と形式が決まります。 CAD ファイルのファイル形式に応じて、モデルの形状、材料、テクスチャ、サイズ、または色のデータをファイルに含めることができます。

ファイル形式と 3D プリント

3D プリンターは、パーツをレイヤーごとに構築します。モデルを作成して 3D プリント ファイル形式で保存した後、モデルをソフトウェアに送信してスライスする必要があります。このプロセスでは、ソリッド モデルが多数の薄い水平レイヤーに分割されます。次に、スライス ソフトウェアがレイヤーをスキャンし、その情報を使用して G コードを生成します。これは、必要なオブジェクトを生成するために 3D プリンターがどのように動くべきかについての一連の指示です。この後、G コード ファイルがプリンタに送信されます。一部のプリンターには独自のスライス ソフトウェアが付属しているため、モデルを 3D プリント ファイル形式で直接送信できます。

CAD ファイルに含まれる情報は、印刷を成功させるために非常に重要です。ファイル形式によって、ファイルが保持する情報が決まることを思い出してください。この情報を使用して、必要なマシン コードが生成されます。したがって、ファイル形式は非常に重要です。プロセスを可能にするために必要なジオメトリ、テクスチャ、色、素材などの特定の種類の情報があります。通常の 3D CAD ファイル形式では、このデータは必ずしも 3D プリント用に含まれているかエンコードされているとは限らないため、3D プリント専用のファイル形式が必要です。 .これらのファイル形式は、3D プリント ファイル形式として知られています。

また、スライシング ソフトウェアは、STEP、IPT、SLDPRT などの通常の 3D ファイル形式では機能しません。これらは、最初に 3D プリント ファイル形式に変換する必要があります。

現在、いくつかの 3D プリント ファイル形式が使用されています。ただし、最も普及しているのは STL、OBJ、AMF、および 3MF です。では、それらが遍在している理由は正確には何なのでしょうか?これらのファイル形式とは何か、それらが際立っている理由、相互の相違点、および他の 3D プリント ファイル形式との違いは次のとおりです。

STL

STL (標準テッセレーション言語) ファイル形式は、パイオニアの 3D 印刷ファイル形式です。 1987 年に 3D プリントの発明者であるチャック ハルによって発明されました。 30 年経った今でも STL ファイル形式が最も広く使用されており、3D プリントの標準ファイル形式と見なされています。これは、非常に長い間使用されてきた STL が、ほとんどの 3D CAD ソフトウェアおよびその他の 3D 印刷のソフトウェアおよびハードウェアと互換性があるためです。

STL の重要な特徴の 1 つは、テッセレーションを使用してジオメトリを保存することです。テッセレーションとは、隙間や重なりがないように一連の幾何学的形状でサーフェスを覆う (タイリングする) プロセスです。 STL ファイルでは、3D モデルのジオメトリは、モデルの表面を覆う多数の三角形によってエンコードされます。

曲面の場合、表面を覆うために多数の任意の小さな三角形が必要です。ただし、モデルで使用される三角形の数が多いほど、ファイル サイズが大きくなります。

STL 3D プリント ファイル形式のもう 1 つの際立った特徴は、ジオメトリ データのみを保存することです。色、テクスチャ、素材など、モデルに関連するその他のデータは除外されます。プリンターが一度に 1 つの色と 1 つの素材しか印刷できなかったとき、これは問題ではありませんでした。簡単なプロトタイプが必要な場合は、それでも問題ないかもしれません。ただし、マルチカラー印刷やマルチマテリアル印刷などの 3D 印刷の進歩と、完全に機能するすぐに使用できるオブジェクトを作成するための 3D 印刷の使用により、STL ファイル形式はおそらく消滅する可能性があります

長所

• 3D プリントの世界のほぼすべてのハードウェアおよびソフトウェアと互換性があります
• 3D プリントで最も広く使用され共有されているファイル形式。何百万もの STL モデルをオンラインで簡単にダウンロードできます

短所

• ジオメトリ データのみを保存できます。色、質感、素材のデータは省略
• 詳細レベルは限られています。たとえば、曲面は近似されます
• ファイルの精度が高いほど、サイズが大きくなります
• ファイル形式はエラーが発生しやすいため、テッセレーションに穴が開いたり三角形が重なったりする場合があります。欠陥は STL 修復ツールを使用して検出および修正できることに注意してください。ただし、これには時間がかかります
• 縮尺と単位が指定されていません

OBJ

WaveFront Technologies によって開発された OBJ ファイル形式は、もともとグラフィック デザインで中立的な交換ファイル形式として使用されていました。マルチカラーおよびマルチマテリアル プリンティングの開発により、このファイル形式は後に 3D プリンティング業界で採用されました。

OBJはSTLに次ぐ人気です。ただし、ジオメトリ データのみを格納する STL とは異なり、OBJ はジオメトリ、色、テクスチャ、およびマテリアル データを格納できます。色データは別のコンパニオン MTL (Material Template) に保存されます。カラー印刷を可能にするには、OBJ ファイルを対応する MTL ファイルと共有する必要があります。

OBJ 3D プリント ファイル形式のもう 1 つの重要な特徴は、モデルのジオメトリをエンコードする方法を選択できることです。三角形だけでなく、多角形や四角形など、さまざまな形状を使用してテッセレーションを作成できます。また、自由曲線や自由曲面など、より高度で正確な方法を使用することもできます。これらにより、OBJ ファイルははるかに正確なモデルを保存できます。

長所

• データを正確に保存する
• 形状、色、テクスチャ、素材のデータを保存

短所

• STL ほど普及していないため、互換性が限られています
• 大量の複雑なデータが含まれています。これにより、共有や編集に時間がかかります
• 色とテクスチャのデータは別のファイルに保存されます

AMF

AMF (Additive Manufacturing File) 3D プリント ファイル形式は、STL の更新版と見なされます。これは、STL ファイルの制限に対処するために、2013 年に ASTM (American Society for Testing Materials) によって付加製造専用に開発されました。

STL と同様に、AMF は三角形のテッセレーションを使用してジオメトリ データを格納します。ただし、AMF の三角形は曲がることができるため、正確なデータ表現が得られます。これにより、曲面を正確に表現するために必要な三角形の量が少なくなるため、ファイル サイズも大幅に小さくなります。

また、AMF ファイルには、色、テクスチャ、マテリアル、複製、方向、格子データ、およびメタデータを保存できます。これにより、STL の対応物よりもはるかに技術的に優れています。

長所

• モデルに関するすべての可能なデータとメタデータを保存できます
• スケールはさまざまな単位で指定できます
• エラーの可能性が非常に低い
• 小さいファイル サイズ

短所

• 限定的なサポート
• 採用が遅い

3MF

AMF ファイル形式の欠点と採用の遅さを分析した後、Autodesk、3D Systems、Stratasys、HP、Microsoft などの 3D プリントの大手企業が集まり、3MF コンソーシアムとして知られる団体を結成しました。この団体は、AMF に非常に似ていますが、AMF よりもはるかに広く受け入れられている 3MF 3D 印刷ファイル形式を開発しました。

3MF コンソーシアムの業界への影響力と広範な顧客基盤、および 3MF 3D 印刷ファイル形式の機能が、広く受け入れられている理由です。

3MF は、AMF のすべての技術的特性を備えています。湾曲した三角形のテッセレーションを使用してジオメトリをエンコードしました。色、テクスチャ、素材、向きのデータも保存でき、非常に正確です。

データは、開発と変更を容易にするために、(バイナリではなく) 人間が判読できる XML 形式で保存されます。

3MF ファイルはほとんどエラーがなく、すぐに印刷できると見なされます。これは 3D 印刷で非常に高く評価されています。

長所

• 比較的人気があり、数十の企業と互換性があります
• 形状データを正確に保存
• モデルに関連するすべてのデータを保存できます
• すべてのデータ、メタデータ、およびプロパティを 1 つのアーカイブに保存します

コン

• 独自のものになる可能性があります

結論

結論として、単純なジオメトリと単色のプロトタイプには STL 形式をお勧めします。シンプルなパーツをカラーで印刷する場合は、OBJ の方が適しています。しかし、テクスチャと色のデータが別ファイルに保存されているため、OBJ ファイルの共有がストレスになります。 3MF および AMF 3D 印刷ファイル形式は、モデルに関するすべての情報を保存するため、技術的に最も優れています。複雑なマルチパーツ、マルチカラー、マルチマテリアル オブジェクトに最適です。また、すべてのデータとメタデータがコンパクトな圧縮ファイルに保存されるため、ファイル共有の容易さでも際立っています。互換性のある必要なサポート ソフトウェアがある場合は、遠慮なく AMF を使用してください。それ以外の場合は、3MF の方が一般的であり、サポートするソフトウェアと互換性がある可能性が高いため、より安全なオプションです。

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