3D打印文件格式STL，正在逐渐被3MF格式取代

导读：STL文件是当前3D打印的流行文件。现在，这一文件形式正在逐渐被3MF格式取代。

STL是一种比较“古老”的3D文件格式，由3D Systems在1987年首次发布，是Stereolithography一词的缩写。STL文件在设计上考虑到了增材制造的情况，将数据（通常基于NURBS或BREP）转换为网格，供3D打印机进行解析。因此，曲线和复合曲面被转换为机器数据运行的代码。STL用小三角形模拟模型原始表面，结构越复杂、详细，所需要的三角形越多。

△结构越复杂和详细，使用的三角形越多。

“传统”的STL文件

STL文件通过使用三维笛卡尔坐标系的三角形的单位法线和顶点（按右手法则排序）来描述原始的、非结构化的三角化表面。这种机器的自然文件格式是一系列对应于不同Z值的闭合多边形（层或切片）。然而，由于可以改变层厚度，STL能够以更快但不太精确的构建方式进行模拟，将构建模型定义为封闭多面体在水平面切片的集合。但是，STL毕竟基于网格架构，不能将信息存储为数学表达。因此，只能结转原始信息。这导致了它在存储时需要占用较大的硬盘空间，同时又不对模型本身的几何结构造成破坏。

△相同形状下，CAD格式表现为圆环（显示为两个同心红色圆圈），而STL则由三角形平面组成。

此外，STL不携带任何机器信息、打印设置或重新创建文件所需的任何其他有用信息。因此，在与团队或第三方合作制造零件时，需要将STL与制造规范列表附加在一起。尽管有着各种缺陷，STL依然成为了当下最流行的3D打印文件格式，理由如下：

• STL作为标准文件格式受众广泛

• 3D打印机仅支持切片机中基于网格的文件格式

• 替代品太少，也并不流行
  

3MF格式的兴起

3MF是一种新型文件格式，由推进3D打印能力和技术的公司联盟开发，被认为是一种具有革命性和特殊性的形式。3MF带来的改进相当于从BMP切换到PDF：3MF携带了更多信息，包括单元信息、多喷墨打印的颜色和纹理信息、空间中的相对位置等等。而STL没有单位，即使两种文件格式携带相同量的数据，3MF文件仍然比STL文件小得多。

△导入Fusion 360网格工作区的3MF文件。右侧对话框中没有单位选项卡，因为3MF文件包含该信息。

3MF文件使用人类可读的XML格式（可扩展标记语言），因此可以存储有关机器所需的大量数据，无需在单独文件中进行附带打印设置。用户甚至可以打开XML来阅读执行操作并直接修改代码。这不仅提供了多样性，有助于防止打印错误，还有助于减小文件大小。而3MF在批量处理相同部件时不需要重复数据，甚至可以让用户保存和共享想要的切片配置，节省了时间。

△STL导入的相同数据，缺少颜色信息，并且对话框需要用户定义单位大小。

3MF还可以显示零件的详细信息：

• 完整、足够丰富地描述模型，保留内部信息、颜色、位置和其他特征

• 可扩展支持3D打印创新

• 可互操作

• 能够被广泛采用

• 摆脱其他常见文件格式的问题
  

将3MF格式与SLS一起使用时，包装信息、零件副本数量以及所有最初数据都包含在一个文件中。这最大限度地减少了错误并确保任何拥有文件的人都可以重复您的机器设置和零件几何形状。

制造过程的作用

3MF格式能够为打印设置和机器信息携带元数据，这也需要独立于特定机器的切片器。例如，Fusion 360的增材制造空间涵盖上述所有设置，并允许导出STL和3MF文件。这可以帮助用户将所有制造数据保留在所属位置：集中所有的相关设计数据。

△Fusion 360导出的3MF显示了元数据的两个选项卡。

同时，访问打印设置和机器信息还意味着可以完全控制您的支撑结构，并且可以使用单个文件传递信息到打印机。这对于STL来说是不可能的，除非额外使用优化技巧。最后，3MF还可以为制造数据带来安全协议，例如可以限制机器制造的零件副本数量。这种安全内容扩展提供了一种加密敏感的3D可打印数据机制，有助于保护知识产权、降低风险并确保公司遵守政府法规。

其他3D打印文件格式

除了STL，OBJ也是一种非常常见的文件格式，它可以存储纹理和颜色信息。而PLY格式（Polygon格式）常用于3D扫描对象文件。另外，与3MF一样，AMF格式也是一个新兴的3D打印文件格式，能够记录颜色信息、材料信息及物体内部结构等，同样也采用XML格式。虽然AMF有成为新一代3D打印数据标准的潜力，但没有巨头支持是它的硬伤。

△相同模型，STL与3MF对比

相比之下，3MF联盟的成员包括了：Microsoft、AutoDesk、Dassault Systems、Netfabb，SLM、惠普(HP)、Shapeways，每个都是行业的领导者。加上微软WIN8.1和WIN10对3MF打印格式的支持，3MF或许在未来能够逐渐取代STL，成为新一代3D打印标准格式。

参考阅读：

1. STL Format Is Obsolete: Here’s Why You Should Be Using3MF
2. STL (file format)
3. What is an STL file?
4. 3D Manufacturing Format
5. Fusion 360
6. What is 3mf?
7. 3MF is the New PDF
8. 扫盲一下3D打印文件格式：STL、OBJ、AMF、3MF

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