Welche 3D Dateiformate gibt es?

erstellt am: 04.01.2021 | von: Markus | Kategorie(n): Fragen

In diesem Beitrag soll es um 3D Dateiformate gehen wie z.B. das beliebte .STL Dateiformat. Ich werde nicht auf alle Dateiformate im Detail eingehen, aber auf die für mich wichtigsten 3D Dateiformate möchte ich, dennoch eingehen. In meiner Liste befinden sich bereits über 50 verschiedene Dateiformate, welche 3D Inhalte darstellen / speichern.

3D Dateien / 3D-Modelle online ansehen

Du kannst dir einige 3D-Dateiformate (STL, OBJ , 3DS, OFF) mit dem 3dviewer online anschauen:

3D Datei Konvertierung

Wenn du ein bestimmtes 3D Format nicht öffnen kannst, mit deiner Software, kann dir ein Konverter helfen. Dort kannst du dann deine Datei in ein Format umwandeln, mit dem du arbeiten kannst, die Software Spin 3D ist hier z.B. eine Option zum Konvertieren von Dateien. Oft kommt es zu solchen Problemen, wenn mit dem Modell vom Designer nicht mit einem bestimmten Standard gearbeitet wurde. Je nach Branche gibt es immer einen Standard, nach dem man Daten von A nach B übermittelt. Ein Beispiel aus dem Druckdesign, ist hier das PDF, als x3 Standard, da diese von den meisten Druckern & Geräten geöffnet werden kann.

Online Alternative:

3D Dateiformate mit Farbe

.OBJ Dateiformat

Das OBJ Dateiformat wurde erstmals 1989 veröffentlicht. Es speichert die geometrischen Eigenschaften eines Objekts wie: Ecken, Flächen, Glättungen, Textur-Koordinaten (.jpghttps://3faktur.com/uebersicht-ueber-die-haeufigsten-3d-druck-dateiformate/), normalen, etc.. Darüber hinaus verfügt das Format über Spiegelungen, Transparenz, Glanzlichtern, und viele mehr..

OBJ Dateiformat ist in der Lage nicht nur Polygone zu verwenden, sondern darüber hinaus kann OBJ auch Kurven und andere Oberflächen verarbeiten.

Du kannst die Dateien mit Blender, Cura, Prusa und co. öffnen. Das Dateiformat ist auch eines der größten, alternativen Formate zu STL.

.AMF Dateiformat

Das AMF Format steht für Additive Manufacturing File Format, welches dem 3MF Format, welches Prusa verwendet, sehr ähnelt, denn es basiert eben so auf XML. Es enthält Angaben wie die Farbe, Material, als auch die Gitternetzlinien. Solltest du feststellen, dass du die Dateien nicht öffnen kannst, so ist die Datei verlustfrei zu konvertieren in eine STL Datei. Während OBJ & STL Dateien recht groß sind, haben die AMF Dateien, wie das 3MF Format, einen Vorteil hinsichtlich der Dateigröße.

.3MF (3D Manufacturing Format)

Das 3D Manufacturing Format ist ein Open Source Dateiformat. Es ist wie das X3D-Dateiformat ein XML basierendes Format, dabei wurde es von der 3MF Consortium entwickelt. 3MF ist eher weniger verbreitet in der Hobbyisten Szene, da der Standard entwickelt wurde für die Industrie, deswegen wie zuvor erwähnt, verwendet Prusa diesen auch.

Die folgenden Features werden von dem Standard unterstützt:

• Voller Farb & Textur Support
• Miniatur / Preview Ansicht für Windows
• Hohe Effizienz in Datenkomprimierung

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<model unit="inch"
       xml:lang="en-US"
       xmlns="http://schemas.microsoft.com/3dmanufacturing/core/2015/02">
    <metadata name="Copyright">
        Copyright (c) 2015 3MF Consortium. All rights reserved.
    </metadata>
    <resources>
        <object id="1" type="model">
            <mesh>
                <vertices>
                  		<vertex x="0" y="0" z="0" />
                  		<vertex x="1" y="0" z="0" />
                  		<vertex x="1" y="2" z="0" />
                  		<vertex x="0" y="2" z="0" />
             			<vertex x="0" y="0" z="3" />
                  		<vertex x="1" y="0" z="3" />
                  		<vertex x="1" y="2" z="3" />
                  		<vertex x="0" y="2" z="3" />
                </vertices>
                <triangles>
                  		<triangle v1="3" v2="2" v3="1" />
                  		<triangle v1="1" v2="0" v3="3" />
                  		<triangle v1="4" v2="5" v3="6" />
                  		<triangle v1="6" v2="7" v3="4" />
                  		<triangle v1="0" v2="1" v3="5" />
                  		<triangle v1="5" v2="4" v3="0" />
                  		<triangle v1="1" v2="2" v3="6" />
                  		<triangle v1="6" v2="5" v3="1" />
                  		<triangle v1="2" v2="3" v3="7" />
                  		<triangle v1="7" v2="6" v3="2" />
                  		<triangle v1="3" v2="0" v3="4" />
                  		<triangle v1="4" v2="7" v3="3" />
                </triangles>
            </mesh>
        </object>
    </resources>
    <build>
        <item objectid="1" />
    </build>
</model>

3D Dateiformate mit Mesh

.X3D Dateiformat

X3D ist, wie das AMF-Dateiformat auch, eine XML basierende Sprache, was es flexibel im Einsatz macht, so auch im WWW. So können die X3D Dateien mit einem Browserplugin betrachtet werden, passend für Google Chrome habe ich hier das folgende Plugin:
Chrome Plugin für X3D Daten

Es ist nicht für den 3D Druck gedacht, sondern eher für die Visualisierung und einfache Darstellung im Internet (Seit 2001 als Standard festgelegt vom W3C welche hier als maßgebend gilt), da hier auch ein unzureichender Support von vielen Slicern zugrunde liegt.

Nachfolgend ein Syntax-Beispiel für den XML Code von X3D. Diesen habe ich mir von der Seite web3d.org entnommen, dort findet man auch ein visuelles Beispiel für den genannten Code:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE X3D PUBLIC "ISO//Web3D//DTD X3D 3.3//EN" "https://www.web3d.org/specifications/x3d-3.3.dtd">
<X3D profile='Interchange' version='3.3'  xmlns:xsd='http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance' xsd:noNamespaceSchemaLocation =' https://www.web3d.org/specifications/x3d-3.3.xsd '>
<head>
<meta name='title' content='BoxSimple.x3d'/>
<meta name='description' content='Simple Box shape used as test scene for GeoInline/Inline loading and unloading.'/>
<meta name='translator' content=' Xeena VRML importer, X3D-Edit 3.1, https://www.web3d.org/x3d/content/README.X3D-Edit.html '/>
<meta name='translated' content='22 April 2003'/>
<meta name='modified' content='20 October 2019'/>
<meta name='creator' content='GeoVRML Working Group'/>
<meta name='reference' content=' https://www.web3d.org/x3d/content/examples/Basic/Geospatial/A3_GeoInline.x3d '/>
<meta name='identifier' content=' https://www.web3d.org/x3d/content/examples/Basic/Geospatial/BoxSimple.x3d '/>
<meta name='generator' content='X3D-Edit 3.3, https://savage.nps.edu/X3D-Edit'/>
<meta name='generator' content='Vrml97ToX3dNist, http://ovrt.nist.gov/v2_x3d.html'/>
<meta name='license' content=' ../license.html'/>
</head>
<Scene>
<WorldInfo title='BoxSimple.x3d'/>
<Transform translation='-1.0 0.0 0.0' bboxCenter='0 0 0' bboxSize='-1 -1 -1'>
<Shape bboxCenter='0 0 0' bboxSize='-1 -1 -1'>
<Appearance>
<Material diffuseColor='0.0 1.0 0.0'/>
</Appearance>
<Box size='2 2 2' solid='true'/>
</Shape>
</Transform>
</Scene>
</X3D>

Es erinnert teils an andere Programmiersprachen wie: SVG & CSS.

.STL Dateiformat

Das .STL Format wurde etwa zeitgleich mit dem OBJ Dateiformat Ende 1980 entwickelt. So wurde das Format ursprünglich für den ersten Stereolithographie Drucker entwickelt, welcher auch der Namensgeber für das Dateiformat ist. Seither gilt es als das Standardformat für den 3D-Druck. Zum Öffnen einer STL Datei gibt es verschiedene Optionen:

• Meshlab
• GLC_Player
• Microsoft 3D Builder
• Meshmixer
• Blender
• Google SketchUp

Durch die lange Zeit auf dem Markt, wird das Dateiformat von den meisten CAD-Softwares unterstützt als Exportfunktion. Bei der STL werden alle Daten in kleine Dreiecke umgewandelt und ergeben so das Modell. Stellt man das STL Format gegen das OBJ Format, ist das STL Format nur ein einfaches Format ohne jegliche weitere Informationen wie Texturen oder Farben. Dadurch ergeben sich aber auch mehrere Vorteile wie:

• Dateigröße
• Kaum Datenverlust, bei Upload / Download
• Große Kompatibilität durch gute Konverter Unterstützung

Schwächen des STL Formats gibt es dennoch. Nicht jede STL ist automatisch druckfähig, es kann durchaus vorkommen, dass es Löcher im Netz des 3D-Modelles gibt, hierzu habe ich bereite einen Artikel verfasst, wie du das Mesh der STL Datei wieder repariert bekommst.

Aber was ist G-Code?

Ist der Code den 3D-Drucker bekommen, um später anhand der Befehle dann die Druckplatte abzufahren. Er bekommt auch gesagt, wie viel Filament er in die Nozzle drücken muss. Der G-Code kann auch so angepasst werden, dass er bevor er sich an den Druck begibt eine Linie druckt, in der er die Nozzle reinigt und sauberes Filament hinter herschiebt.

G-Code für das genannte Beispiel:

G28 ;Home
G92 E0 ;Reset Extruder
G1 Z2.0 F3000 ;Move Z Axis up
G1 X5.1 Y20 Z0.28 F5000.0 ;Move to start position
G1 X5.1 Y200.0 Z0.28 F1500.0 E15 ;Draw the first line
G1 X5.4 Y200.0 Z0.28 F5000.0 ;Move to side a little
G1 X5.4 Y20 Z0.28 F1500.0 E30 ;Draw the second line
G92 E0 ;Reset Extruder
G1 E4 F300 ; Extrude 4mm of Filament
G1 Z2.0 F3000 ;Move Z Axis up

Buchstaben beschreiben oft Prozesse für das Fräsen, oder für das drehen. Dennoch haben alle Buchstaben eine gesonderte Funktion, dazu in einem anderen Artikel mehr. Du siehst auch beispielsweise im Code kommentiert, was die einzelnen Zeilen machen. G-Code besteht aus dem Alphabet, es hat jeden Buchstaben, also 26 verschiedene Optionen, die dir hier zur Verfügung stehen. In der nächsten Stelle kommen nun die Zahlen, beim G geht es von G00 bis G100.

Fazit

Es gibt eine große & steigende Anzahl an 3D Dateiformaten. Viele sind für Spezialanwendungsfälle gedacht und bauen aufeinander auf. So haben wir einige Dateiformate, welche auf XML basieren. Es wird auf jeden Fall in naher Zukunft neue Formate geben, welche auch weg von Mesh und Co. gehen, diese sind halt ab einer gewissen Auflösung nicht mehr ausreichend für den 3D Druck, denn die Polygone sind evtl. nicht optisch ansprechend oder bedürfen einer intensiveren Nachbearbeitung, um diesen Herr zu werden. Momentan geht es zu 3D Formaten, die auf Voxeln (SVX) basieren, diese sind runde Kugeln, die sich dann entsprechend skalieren & überlagern.