3d打印技術STL模型文件如何設計與導出

3d打印技術自80年代后期誕生以來就受到廣泛的重視,迅速地成為制造領域的研究熱點。隨著3d打印技術應用領域的不斷擴大,它已經(jīng)成為先進制造技術的重要組成部分。毫無疑問,3d打印技術的出現(xiàn)代表著生產(chǎn)工程的又一突破。用于快速成形系統(tǒng)的最一般的輸入接口文件是工業(yè)上默認的表面三角化數(shù)據(jù)格式文件(STL文件)。幾乎所有的快速成形系統(tǒng)的開發(fā)者都采納這種數(shù)據(jù)格式。

實際上,各主要的CAD/CAM軟件系統(tǒng)都有生成STL文件的模塊。STL即為三維實體模型文件經(jīng)過三角化處理后得到的模型文件。STL文件格式是美國3D System公司首先提出的一種文件格式,目前已成為CAD系統(tǒng)與RPM系統(tǒng)之
間的數(shù)據(jù)交換標準。這種文件格式是將CAD表面離散化為三角形面片。不同精度時有不同的三角形網(wǎng)格劃分。STL文件中每個三角形面片有四個數(shù)據(jù)項表示,即三角形的三個頂點坐標和三角形面片的外法線矢量,STL文件即為多個三角形面片的集合。STL文件有ASCÒ格式和二進制格式兩種。在數(shù)據(jù)處理中較常用的是ASCÒ格式,ASC
Ò碼的文件格式如下:
Solid
Facet normal ni nj nk
outer loop
vertex vlxvlyvlz
vertex v2xv2yv2z
vertex v3xv3yv3z
endloop
ednfacet
endsolid

STL文件格式最初是在立體光造形(SLA)技術中得到應用的,由于STL與CAD系統(tǒng)無關,所以很快發(fā)展成為快速成形領域中CAD系統(tǒng)與快速成形機之間進行數(shù)據(jù)交換的不成文的數(shù)據(jù)交換標準。由于STL格式文件有其自身的缺陷,近幾年來許多學者提出了新的數(shù)據(jù)格式,如IGES(International Graphics Exchanges Stan-dard)格式,STEP(Standard for The Exchangeof Product)格式,LEAF(Layer Exchane ASCÒFormat)格式,CLI(Common Layer Inter-face)格式,RPI(Rensselare Polytechnre Inst-itude)格式[等。這些文件格式都是處于實驗室階段的。其中,IGES文件以線段、圓、圓弧、B樣條曲線來描述幾何數(shù)據(jù)。在切片過程中,各體素的相交部分要進行相應的布爾運算,不能直觀地反映幾何數(shù)據(jù),切片時較困難。并且不同的CAD供應商可能對IGES格式有自己不同的解釋,從而使各自產(chǎn)生的IGES文件有所差異。STEP格式是一種正在逐步國際標準化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準。研究工作者正試圖借助STEP格式,不經(jīng)過STL格式的轉(zhuǎn)換,直接對三維CAD模型進行切片處理,但這些工作現(xiàn)在仍處于實驗室階段。目前工業(yè)上CAD與快速成形系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換標準仍是STL文件格式。這樣,現(xiàn)有的快速成形系統(tǒng)的用戶必須面對
STL文件格式存在的問題,并且對STL文件存在的缺陷與不足進行修復。