ポリヘドラルファイル形式が3Dプリントに不可欠な理由

設計・解析フェーズの後、CADファイルは通常、3Dプリンタでの準備と製造のためにポリヘドラルファイル形式へ変換されます。STL（STereoLithographyまたはStandard Tessellation Language）は最も一般的なポリヘドラルファイル形式で、1987年にCADファイルをステレオリソグラフィー3Dプリンタで読み取れる形式に変換するために開発されました。

全体として、STLが設計意図の保持において限界があることは疑いようがありません。実際、STLは3Dオブジェクトの表面ジオメトリのみを読み取れ、色、テクスチャ、その他の設計要素は含まれません。そのため、Microsoftらが3MFを代替として推進しています。

しかし、STLの普遍性と長年の実績は、試され信頼されたフォーマットであり、今日も多くのエンジニアリングチーム、製造業者、大学が依存しています。

STLとは

STLは30年前、CADスイートで設計された3Dオブジェクトをステレオリソグラフィー3Dプリンタで使用できるよう変換するために導入されました。以来、STLは押出やジェッティングなど異なる技術ベースの複数世代の3Dプリンタに普及しました。

STLの利点は、IGESと同様にアディティブ製造業界で広く採用されている点です。これにより、各当事者が使用するツールに適切なソフトウェアが統合されていれば、異なる組織（およびワークフロー）——例えば製品設計者と製造パートナー——間で、最小限のファイルヒーリングでファイル共有が可能です。

STLはバイナリとASCII（American Standard Code for Information Interchange）の2形式でエンコードされます。バイナリはファイルサイズを小さくでき（3Dプリンタへのロードが容易）、ASCIIは読みやすく、改良が容易です。

しかし、STLには限界があります。

第一に、STLはテッセレーションを通じて3Dオブジェクトの表面ジオメトリのみをエンコードします。元設計の色、テクスチャ、その他の設計要素は省略されます。
第二に、STL上で行った修正——サポート構造の変更やプリント可能性向上のための編集——は、CADで作成した元ファイルに自動的に反映されません。一貫性を保つにはCADファイルを先に修正する必要があり、これは一方向で非効率なプロセスです。
第三に、STLはメッシュトポロジを保存できません。例えば、ASCII形式で三角形数を増やして3Dオブジェクトの粗さを低減しようとすると、結果ファイルがほとんどの3Dプリンタで扱えないほど巨大になります。理想的な精緻化とSTLの実用的限界の間で妥協を強いられます。
最後に、STLには元CADファイルのメタデータ——知的財産情報や3Dオブジェクト元設計者の情報——が含まれません。

STLの代替ファイル形式

STLの代替形式にはOBJ、VRML、FBXなど多数ありますが、STLに取って代わる動きを主導しているのは、3MFコンソーシアムと言えます。

3MFコンソーシアムは3MFファイル形式を推進しています。STLと異なり、3MFは元3Dオブジェクトの完全な設計意図を読み取れます。これには色、テクスチャ、メタデータが含まれ、次世代3Dプリンタが高度なCADスイート（SolidWorks等）で作成された詳細な3Dオブジェクトを容易かつフルフィデリティで読み取れるようになります。

技術的に3MFは非常に有望です。第一に、バイナリではなくXMLベースのASCIIを採用し、フルフィデリティな詳細と精緻化を実現しながら最終ファイルサイズの肥大化を防ぎます。第二に、新興3Dプリント技術とコンセプトに対応できる拡張性を備えて設計されています。

しかし、3MFは未来の要素です。今日、STLは依然としてCADスイートで作成されたファイルを3Dプリント向けに準備するワークホース（主力）です。したがって、今日の標準であるSTLの扱いを完璧にしつつ、理想的には未来にも目を向けることが、アプリケーションと3Dプリンタに不可欠です。

ワークフローは依然としてSTLを活用

STLの限界にもかかわらず、多くのアディティブ製造ワークフローは依然としてSTLを活用しています。実は、STL固有の限界が一部の側面で有利に働くことも考慮すべきです。

第一に、完全な設計意図を持たないベアボーンな3Dオブジェクトファイル（バイナリエンコードで粗さを気にしないもの）は、プロトタイピング段階では問題にならない場合があります。プロトタイプはテスト、検証、最終設計へのフィードバックのために求められるからです。

 

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第二に、STLは30年以上使用されており、アディティブ製造業界はその運用を支える相当な規模の専門知識、ハードウェア、ソフトウェアツールのエコシステムを構築してきました。コスト等の制約により、企業が急速に3MFへピボットすることは unlikely であり、シフト（もし起これば）は漸進的かつ長期的なプロセスとなるでしょう。

今日、3Dプリントソフトウェアアプリケーションとハードウェアの焦点は、STLファイル管理における今日のユーザーの懸念に対応することです。これは現在の課題であるためビジネス的にも合理的であり、今日利用可能な成熟したソフトウェアソリューションを活用して、コスト効率よく競争力のあるアディティブ製造ソリューションを構築できます。

アプリと3Dプリンタで3D InterOpを活用

エンドユーザーがSTLファイルのヒーリングに費やす時間を削減できます。まず、Spatialの3D InterOp SDKを検討してください。これにより、エンドユーザーは統合されたファイルヒーリング機能付きでCADファイルをSTLへエクスポートできます。ファイル修正にかける時間を減らし、コアな3Dオブジェクト設計やプリントプロセスにより多くの時間を割けるようになります。

3D InterOpはCADからSTLへのファイルエクスポートを可能にするだけでなく、SolidWorks、Autodeskなど業界トップクラスのCADスイートを含む他のCAD形式も読み取れるアプリケーションをエンドユーザーに提供できます。

最後に、Spatialの親会社であるダッソー・システムズも3MFコンソーシアムの創設メンバーであり、これはSpatialが現在および未来のアディティブ製造開発に関与するパートナーとして位置づけられることを意味します。