Quel format de fichier 3D faut-il privilégier en impression 3D ?

La fabrication additive est un workflow complexe qui nécessite non seulement l’imprimante 3D elle-même mais aussi un fichier 3D qui va servir de modèle à machine pour créer l’objet désiré. Pour ce faire, il est possible de télécharger des modèles d’impression prêts à l’emploi sur des sites tels que Thingiverse et Cults3D ou de les créer soi-même à l’aide de scanners 3D et de logiciels de CAO et de modélisation tels que TinkerCAD, BlocksCAD, Fusion 360, etc. Une fois que le fichier d’impression 3D est prêt, il est envoyé à un slicer qui le convertit en un code lisible par la machine, constitué d’une série d’instructions que l’imprimante doit suivre pour créer la pièce souhaitée, après quoi l’impression peut commencer. Il existe déjà toute une série de formats de fichiers différents utilisés par les logiciels de CAO, les slicers ainsi que les imprimantes 3D. Nous vous en donnons ici un aperçu afin que vous puissiez choisir le format de fichier de l’imprimante 3D le plus adapté à vos besoins.

STL (Standard Tesselation Language)

Le format de fichier d’impression 3D STL, développé par 3D Systems, existe depuis la fin des années 1980 et signifie « Standard Tesselation Language ». Le format est connu sous le nom de « stéréolithographie », car il a été développé à l’époque pour le procédé d’impression 3D éponyme. Aujourd’hui, il est considéré comme le format le plus courant dans le domaine des logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur) et des logiciels de slicing, avec lesquels fonctionnent les imprimantes 3D. Dans le format STL, les données de l’objet sont stockées sous la forme d’un quadrillage composé de triangles. Pour expliquer le fonctionnement du format de fichier STL pour l’impression 3D en termes simples, on peut dire que le format de fichier STL transforme les modèles 3D en de nombreux petits triangles. Ce processus est également désigné par le terme anglais « tesselation » (en français : formation de mosaïques).

Crédits photo : Sculpteo

Le modèle STL correspond donc à un réseau de triangles qui ne représentent que la surface extérieure de l’objet 3D. Plus les triangles sont petits, plus le niveau de détail de la représentation du modèle est élevé. Il est également important de comprendre que les fichiers au format STL représentent toujours une surface fermée et que le modèle ne peut donc pas comporter d’espaces vides ou de zones non connectées. En effet, les fichiers doivent être des maillages étanches, imprimables et ne présentant pas de chevauchements ou d’arêtes non ramifiées. L’inconvénient du format de fichier STL pour l’impression 3D est qu’il ne gère pas très bien les géométries complexes et qu’il produit de temps en temps des polygones visibles sur les pièces imprimées en 3D.

OBJ (Wavefront Object)

OBJ est un format de fichier développé par l’entreprise Wavefront Technologies, conçu à l’origine pour le stockage et l’échange de modèles 3D dans le domaine de l’infographie. Aujourd’hui, il est considéré comme un standard ouvert pour l’impression 3D et est notamment connu pour sa simplicité. Il est également apprécié par les utilisateurs pour l’échange de modèles 3D entre différentes applications logicielles ou programmes de conception 3D. Le format OBJ stocke des informations sur la géométrie d’un modèle 3D. Il s’agit entre autres de la position des points d’angle, appelés vertices, mais aussi des liaisons des points entre eux, des normales de la surface et des coordonnées de la texture.

Contrairement au format de fichier STL pour l’impression 3D, le format OBJ prend également en charge les informations sur le matériau de l’objet, comme les couleurs et les textures. De plus, plusieurs objets peuvent être enregistrés dans un seul fichier. Pour les formes complexes, OBJ est plus adapté que STL, car les modèles sont assemblés avec des formes autres que des triangles, comme des polygones et des quadrilatères. Le format OBJ se compose généralement de deux parties qui sont utilisées ensemble, à savoir le fichier .obj et le fichier .mtl (material template library) ou encore le fichier .png. Le premier contient les informations de base relatives à la géométrie du modèle 3D, comme la définition des points d’angle. Le second fichier, distinct du premier, permet de stocker les informations relatives aux matériaux.

Crédits photo : Free3D

AMF (Additive Manufacturing File Format)

L’Additive Manufacturing File Format (AMF) est un format de fichier standard open source pour l’impression 3D, développé par le comité f42 de l’ASTM et conçu pour offrir des caractéristiques dans un format de fichier que l’on ne trouve pas dans d’autres formats comme STL ou OBJ. Le format est capable de stocker plusieurs objets dans un seul fichier et prend en charge aussi bien les grilles que les voxels. L’AMF permet notamment une représentation plus précise et plus polyvalente des modèles 3D, par exemple en ce qui concerne les informations complètes sur la géométrie, la texture et les couleurs, contrairement au format de fichier STL. De cette manière, les modèles 3D peuvent être représentés de manière encore plus détaillée, ce qui est particulièrement important lorsque plusieurs matériaux et couleurs sont utilisés dans le processus d’impression 3D. En effet, l’AMF permet de reproduire plusieurs couleurs dans un seul modèle 3D.

En outre, le format de fichier AMF est capable de stocker des modèles 3D avec les informations de texture correspondantes, ce qui confère un niveau de détail supplémentaire à la représentation des modèles 3D. L’AMF se caractérise également par une structure de maillage plus détaillée que d’autres formats de fichiers d’impression 3D, ce qui se traduit par une représentation plus précise des courbes et des surfaces. Les fichiers AMF utilisent le langage de balisage extensible (XML) pour représenter les données, ce qui rend le fichier d’impression 3D lisible pour les humains et facilite l’édition manuelle et l’ajustement des paramètres.

Crédits photo : Quora

3MF (3D Manufacturing Format)

Le 3D Manufacturing Format (3MF) a été créé pour aller encore plus loin et développer un format de fichier pour l’impression 3D avec des propriétés plus étendues que les formats STL et AMF et pour représenter encore mieux les modèles d’impression 3D. Comme le format OBJ, il s’agit d’un format de fichier ouvert qui convient parfaitement à l’échange de données d’impression 3D. Les fichiers au format 3MF se distinguent par leur facilité de lecture, d’écriture et de traitement, qui résulte de la structure optimisée des données par rapport aux fichiers STL. Tout comme le format AMF, le format 3MF est basé sur l’Extensible Markup Language (XML), ce qui permet de l’enregistrer dans ce format, de le rendre plus lisible et de le préparer pour un traitement direct.

Comme le format OBJ, le 3MF permet également une représentation très détaillée du modèle grâce à la prise en charge complète des informations sur la géométrie, y compris les différents matériaux, textures et couleurs. La particularité du format 3MF est qu’il permet de référencer et de déplacer des objets individuels sans avoir à modifier le maillage. Ainsi, plusieurs objets identiques peuvent être placés en référence au même maillage. Ce n’est pas le cas du format STL, où il faudrait créer une copie de chaque triangle pour chaque maillage. En 3MF, la nouvelle instance de l’objet est donc considérée et sa nouvelle position est enregistrée. Enfin, l’utilisation du format de fichier 3MF pour l’impression 3D permet d’ajouter de nouvelles fonctions si l’impression 3D nécessite de telles modifications à l’avenir.

Crédits photo : UltiMaker

STEP (Standard for Exchange of Product model data)

Notre dernier format de fichier pour l’impression 3D est le format appelé Standard for Exchange of Product model data (STEP), qui est également une norme ISO. Il s’agit d’un format standard pour l’échange d’informations des modèles 3D, qui dispose de quelques propriétés étendues par rapport aux formats de fichiers déjà présentés. Les fichiers au format STEP sont principalement utilisés dans le contexte de la modélisation de produits et des logiciels de CAO, où ils permettent d’échanger des données techniques de produits entre différentes applications de CAO. Le format STEP se caractérise donc par sa compatibilité et son indépendance vis-à-vis des fabricants. Un grand nombre de logiciels de CAO sont déjà compatibles avec le format STEP. Dans un fichier au format STEP, les données sont conservées dans des modules séparés, ce qui facilite le travail lorsque seule une partie des informations doit être utilisée. De plus, les fichiers STEP peuvent être enregistrés au format ASCII, ce qui permet une meilleure lisibilité grâce à sa caractéristique textuelle. D’autre part, STEP peut être enregistré dans un format binaire, comme le 3MF, ce qui facilite l’échange de données.

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*Crédits photo de couverture : Markforged