STL vs 3MF: quale formato scegliere per un modello 3D?

Sebbene tutte le tecnologie di produzione additiva funzionino in modo diverso e ciascuna abbia le proprie specificità, un processo di stampa inizia sempre nello stesso modo: la progettazione assistita dal computer, anche nota come CAD. Questa fase consiste nella modellazione di un pezzo in due o tre dimensioni, dove viene determinata la forma geometrica del pezzo. Una volta terminato il modello 3D, è necessario esportarlo in un file che possa essere letto da uno slicer, un software che funge da intermediario con la stampante 3D. A questo punto, all’utente si presentano diverse scelte in termini di formati per il file. Tra OBJ, STL, PLY, 3MF e molti altri, a volte può essere difficile scegliere tra i diversi formati disponobili. Per saperne di più e scoprire quali sono i pro e i contro di ogni tipo di file, abbiamo messo a confronto i file STL e i file 3MF, probabilmente i più popolari tra gli appassionati di produzione additiva.

Lanciato nel 1987 da 3D Systems, la prima azienda specializzata nella stampa 3D, il formato STL è oggi il più diffuso sul mercato. È l’acronimo di stereolitografia (o Standard Triangle Language) e si trova sulla maggior parte delle piattaforme che offrono modelli 3D, come Thingiverse, MyMiniFactory e Cults. Molto più recentemente, un consorzio guidato da Microsoft ha sviluppato il formato 3MF. Rilasciato nel 2015, il formato è interessante per alcune sue proprietà uniche. Chiamato anche 3D Manufacturing Format, i modelli 3MF hanno lo scopo di essere intelligibili e di limitare gli errori durante il processo di stampa.

Attualmente, il formato STL è il più diffuso (crediti fotografici: 3Dnatives)

Caratteristiche dei file STL

Sin dalla sua creazione nel 1987, l’STL è stato il formato più diffuso tra gli utenti della stampa 3D. Compatibili con tutti gli slicer e i software CAD, i file STL sono oggi utilizzati principalmente nel settore della prototipazione rapida. Come indica l’acronimo Standard Triangle Language, il formato “replica” ogni modello utilizzando i triangoli. In altre parole, il formato STL ricrea un modello 3D il più vicino possibile alla sua forma utilizzando migliaia di triangoli. Più concretamente, una superficie piana con 4 lati è necessariamente divisa in 2 triangoli. Quindi, se prendiamo l’esempio di un cubo, esso è diviso in dodici triangoli, dato che ha 6 facce.

La quantità di triangoli determina anche la precisione della stampa. La modellazione di una faccia, ad esempio, richiede molti triangoli. Tutti questi triangoli devono essere il più possibile simili alla forma definita dal modello 3D. Tuttavia, non contengono alcuna informazione sul processo di fabbricazione, sul materiale, sulla struttura o sul colore. È proprio questo uno dei limiti principali del formato STL.

Quanto più preciso è il formato STL, tanto maggiore è il numero di triangoli che contiene.

Nonostante le grandi dimensioni, i file STL contengono solo le informazioni che consentono di stabilire la geometria di un pezzo. Tuttavia, utilizzando uno slicer, l’utente può aggiungere vari parametri di stampa al modello/file STL. Questi parametri possono essere salvati solo nel formato 3MF.

Un altro problema degli STL è la frequenza dei file danneggiati. Quando un file è difettoso, il che è regolarmente dovuto a un problema durante la conversione, l’utente è costretto a ripararlo. Per questo motivo, sull’esempio di Netfabb e Meshmixer, esistono diversi programmi di riparazione. Essi consentono di correggere i difetti dei file 3D. Ma l’uso di questi software aggiunge un ulteriore passaggio al processo di stampa. Infine, il formato STL non è leggibile dall’uomo, solo un software compatibile è in grado di capirlo e quindi di interpretarlo.

Caratteristiche dei file 3MF

Molto più recente del formato STL, il 3MF è il risultato di un consorzio fondato da Microsoft che comprende, tra gli altri, Dassault Systèmes, Autodesk, Stratasys e Ultimaker. In occasione del suo lancio, Adrian Lannin, direttore esecutivo del Consorzio 3MF, ha illustrato gli obiettivi del progetto: “Il 3MF dà potere alle persone, massimizza la produttività e sblocca tutte le capacità della stampa 3D”. Pensato per fornire ai professionisti una soluzione valida per l’archiviazione dei file 3D, il formato 3MF si distingue per la sua leggerezza e per la grande quantità di informazioni contenute nel file.

I file 3MF, a differenza degli STL, non sono solo mesh. Sono file di archivio (simili a .zip) che contengono sia il modello 3D (come mesh) sia le informazioni relative alla produzione del modello, come i metodi di produzione, i materiali o gli assiemi. A questo proposito, Microsoft spiega che: “Il 3MF è un formato di file appositamente adattato alla stampa 3D e a Windows. Il 3MF include colori, texture, scalature contenenti opzioni di stampa consigliate e molti altri miglioramenti”. Inoltre, un file 3MF è codificato in XML, il che lo rende comprensibile per un essere umano, non solo per una macchina. Quindi, se si sostituisce l’estensione .3MF con un’estensione .ZIP, è possibile aprire ogni file dell’archivio per scoprirne le caratteristiche. Oltre alla sua apertura (facile leggibilità), è anche più intelligente, poiché offre una migliore comprensione degli errori di meshatura. Evita i problemi legati alle varietà geometriche (manifold) che impediscono le autointersecazioni, i modelli “non-manifold” e i buchi nella mesh.

I formati 3MF sono molto più leggeri dei formati STL (crediti fotografici: Prusa)

Al momento, il limite principale del formato 3MF non risiede nelle sue proprietà, ma piuttosto nella sua scarsa popolarità. Nonostante i vari vincoli legati alle sue caratteristiche, l’STL è oggi molto più democratizzato del 3MF. Questo fenomeno è particolarmente evidente sui vari siti di condivisione, come Thingiverse, Cults o Printables. Ma ci sono anche altri svantaggi, ad esempio, manca l’integrazione con alcuni slicer e software CAD, attualmente incompatibili con questo formato. Manca anche l’intercompatibilità tra gli slicer, in quanto alcuni parametri configurati in uno slicer non saranno necessariamente trasferiti a un altro slicer quando si apre lo stesso progetto. Tuttavia, possiamo sperare che in futuro, se il 3MF guadagnerà popolarità, si cercherà di risolvere questi problemi. Soprattutto perché si tratta di un file di archivio con codice XML e quindi può essere migliorato. Si può immaginare una compatibilità incrociata che permetta di condividere più facilmente file che possano essere interpretati correttamente da diversi slicer.

I vantaggi del 3MF rispetto all’STL

Immaginate di avere una stampante 3D e di voler stampare un modello complesso. Se avete bisogno di un aiuto esterno, ad esempio da parte di un servizio di stampa, potete configurare il modello in un software di slicing con tutti i parametri appropriati e poi esportare questa configurazione in formato 3MF. In questo modo, si avrà in un unico file il modello, i profili di stampa, i possibili modificatori e altri parametri. Nello stesso caso, utilizzando il formato STL, il produttore avrebbe dovuto esportare i profili di stampa oltre alla mesh, ma anche condividendo questi profili, informazioni come i modificatori sarebbero mancate.

Immaginate ora di essere un designer che vuole condividere i propri modelli 3D su Internet, ad esempio su Thingiverse, Printables o Cults. Utilizzando il formato 3MF, è possibile incorporare informazioni sui materiali o modificatori che semplificano il processo di stampa 3D. Il formato 3MF consente anche di definire la licenza e i diritti d’autore associati. È inoltre possibile aggiungere al file il proprio nome e una descrizione. Poiché tutte queste informazioni sono memorizzate nel file e non solo nella pagina di download del sito, se il modello viene condiviso al di fuori del sito in cui è stato originariamente condiviso, tutte queste informazioni saranno conservate.

Il 3MF è il formato del futuro?

Come si può vedere, in futuro il 3MF diventerà probabilmente lo standard. Sedotti dalle sue proprietà, diversi esperti di tecnologia lo hanno già adottato. Charly Le Roy, cofondatore di Polyfab, un’azienda che rivende soluzioni 3D e offre formazione, spiega le ragioni di questa scelta: “La differenza principale, a mio avviso, è la quantità di informazioni memorizzate. Un STL contiene solo il modello 3D, mentre il suo omologo 3MF contiene il modello ma anche l’orientamento, i supporti, i parametri di stampa… Quindi il 3MF è molto più pratico per le esigenze di iterazione multipla“. Un’opinione condivisa da Michael P. Bourque, direttore della produzione digitale di Boston Engineering: “Non riesco a credere che l’STL sia il formato più diffuso tra gli appassionati di stampa 3D. L’STL è un formato pessimo per riprodurre la geometria del modello e viene utilizzato solo perché la fase di slicing è veloce. […] Preferisco il 3MF perché è autonomo e può contenere dati aggiuntivi per ridurre i problemi”.

Per la sua capacità di limitare il rischio di errore e di facilitare la condivisione dei modelli, il formato 3MF sembra molto più appropriato e potrebbe durare nel tempo. Un segno promettente di ciò è il fatto che il gigante americano 3D Systems, creatore dell’STL nel 1987, ha deciso di aderire al Consorzio 3MF al suo lancio nel 2015. Charly Le Roy conclude: “Il formato che verrà utilizzato per la condivisione di progetti di stampa attraverso librerie di modelli pronti per la stampa sarà sicuramente il formato 3MF. Limita naturalmente il rischio di errore e fa risparmiare tempo nella produzione dei pezzi”.

Crediti: 3Dnatives

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Articolo scritto da Philippe Girardie e Elliot Saldukaite

*Crediti per la foto di copertina: 3Dnatives