Cos'è un file formato STL per la stampa 3D e come crearlo

Cos’è un file STL?

STL è un formato standard per i modelli 3D. La geometria 3D è descritta da una mesh di triangoli e le informazioni dimensionali sono contenute in ogni singolo triangolo. A differenza di altri formati CAD, l’oggetto risulta essere formato solo dalla superficie esterna o “pelle”. L’informazione di dove è collocato l’interno del componente è salvata in ogni singolo triangolo tramite la definizione della normale, una linea uscente dal triangolo e perpendicolare ad esso. È importante sottolineare come il formato STL, al contrario dei formati CAD come lo step, sia “ignorante” rispetto a come è stato modellato e costruito l’oggetto o di come sono definite in modo matematico le superfici che lo formano. Il file STL infatti salva, per ogni triangolo, solo le coordinate dei 3 vertici nello spazio (coordinate x, y, z) e la direzione della normale. Questo porta ad una serie di problematiche, come possiamo vedere dall’immagine qui riportata come esempio, che impone di approssimare i contorni curvi con linee rette spezzate.

In questo articolo andremo ad analizzare questi problemi.

Che formato scegliere, binario o ASCII?

Il formato STL ha due diversi standard di salvataggio: ASCII e binario.

Questi non sono altro che due modi differenti di salvare e formattare le informazioni inerenti alla mesh di triangoli. Il file di tipo binario è il più conveniente e usato per via della migliore efficienza in termini di spazio occupato (può arrivare ad un quarto del corrispettivo file in formato ASCII) ed è consigliato per le applicazioni legate alla fabbricazione additiva.

Il formato ASCII invece ha il vantaggio di essere di facile comprensione e lettura anche da parte di un operatore, cosa utile solo se si vuole modificare manualmente le coordinate o informazioni relative ai singoli triangoli.

Per che cosa si usa un file .STL?

I file STL sono usati spesso dai programmi legati al mondo della fabbricazione additiva, come passaggio intermedio tra la geometria descritta in modo perfetto e matematico del CAD al linguaggio macchina della stampante. La maggior parte dei software di preparazione dei job e di slicing infatti, usa questo formato per svolgere il proprio lavoro.

Si rende quindi necessario comprendere a fondo i pregi e le limitazioni di questo formato al fine di ottenere i risultati migliori possibili in fase di stampa.

Come aprire un file STL?

I file STL sono ormai riconosciuti e importati correttamente dalla maggior parte dei software di modellazione 3D data la loro semplicità.

Integrato in Windows 10, esiste un tool denominato 3DBuilder capace di aprire e visualizzare questa e altre tipologie di file 3D.

Dove scaricare file STL gratuiti o a pagamento?

Esistono diversi siti per la diffusione di modelli 3D sia gratuiti che a pagamento. Qui di seguito riportiamo una panoramica dei più utilizzati e diffusi.

• Thingiverse: E’ il sito per antonomasia per la condivisione di modelli 3D online. Possiede la community più estesa e tutti i modelli che puoi trovare qui sono gratuiti. Attenzione però alla qualità dei files scaricati, che spesso presentano problemi nella mesh.

• Myminifactory: Questo sito si è affermato come piattaforma con standard più alti e che verifica gli oggetti che vengono caricati. Si trovano files sia gratuiti che a pagamento, quest’ultimi spesso con guide per ottenere i risultati migliori in fase di stampa.

• Yeggi: Yeggi è un motore di ricerca stile google, per facilitare la ricerca di modelli 3D su alcuni dei siti più famosi in contemporanea. E’ un utile strumento per effettuare ricerche veloci ed efficaci.

• Prusa printers: Il famoso brand di stampanti cecoslovacco ha proposto ormai da qualche tempo la sua alternativa a thingiverse, ma con una variazione interessante: poter scaricare file già processati e pronti per la stampa sulle macchine prusa. Tutti i design sono gratuiti e l’integrazione con l’ecosistema Prusa è un grande vantaggio se si è possessori di una delle loro macchine.

• Thangs: Questo sito si propone come un thingiverse 2.0 con una serie di funzionalità nuove e interessanti. Alcune di queste sono la possibilità di collaborare in più persone ad un progetto e la possibilità di fare ricerche sul sito usando una geometria/file 3D.

• Cults3D
• Pinshape
• Grabcad: Grabcad a differenza degli altri siti qui proposti, si propone come una piattaforma votata, non solo alla condivisione di file stl, ma di veri e propri file cad nei formati più usati. 
• NASA: L’ente per l’esplorazione spaziale americano ha organizzato una raccolta di materiale a tema spazio per gli appassionati della stampa 3D. I modelli sono davvero ottimi e curati. 
• CGTrader: Questo è un marketplace per la condivisione di asset non solo per la stampa 3D ma anche a livello architettonico e per il game development.

Come esportare File .STL?

Come esempio per questa guida useremo Autodesk Fusion360, ma le considerazioni che faremo sono traslabili su qualsiasi altro software che fa la conversione sia durante l’importazione che l’esportazione da altri formati 3D a STL. 

Dopo aver premuto tasto destro sul nostro oggetto e aver selezionato “Salva come mesh”, ci ritroveremo davanti alla seguente interfaccia che ci permette di definire i parametri chiave per l’esportazione e la creazione della triangolazione.

Come delineato in precedenza selezioniamo il formato binario, più efficiente e che permette di creare file di dimensioni più contenute. Inoltre selezioniamo la nostra unità di misura, il millimetro.

Il box “anteprima mesh” ci permette di visualizzare in tempo reale sul componente la triangolazione, ma è una funzione molto intensa per il PC, soprattutto nel caso di mesh fitte e con un alto numero di triangoli. 

Nella sezione “opzioni di rifinitura” abbiamo i 4 parametri fondamentali che determinano come viene creata la triangolazione:

• Scostamento dalla superficie - definisce la distanza massima tra spigoli di sfaccettature e spigoli di superfici - valore consigliato 0,005 mm.
• Scostamento perpendicolare - definisce l'angolo massimo tra i vettori perpendicolari delle sfaccettature - valore consigliato 1.
• Lunghezza spigolo massima - come il nome suggerisce, questo parametro limita la lunghezza massima dei lati dei triangoli - valore consigliato 10 mm.
• Rapporto prospettico - indica il rapporto massimo che possono avere due lati dello stesso triangolo. Questo parametro, limita ed evita la creazione di triangoli degeneri, per esempio con una base molto piccola (0,01mm) e una altezza molto lunga (20 mm) - valore consigliato 15.

Variando questi 4 parametri possiamo adattare la creazione della mesh al nostro oggetto e per esempio avere una triangolazione più rada per componenti con superfici piane o più fitta nel caso di superfici freeform curve. 

Negli altri software, possiamo individuare allo stesso modo questi parametri, magari con denominazioni differenti ma che svolgono lo stesso ruolo. Nel caso di dubbi su come procedere con un software specifico, suggeriamo di avvalersi del manuale o supporto tecnico offerti dalla software-house o attingendo dall’enorme libreria di tutorial online.