STL, OBJ eller 3MF: Hvilket 3D-filformat skal du vælge?

STL blev skabt i 1987 til 3D Systems' første stereolitografimaskiner, og designet bærer præg af det. En fil er en flad liste af trekanter, hver beskrevet ved en fladenormal og tre hjørnepunkter. Der er ingen fælles tabel over punkter, så et hjørne, der rører seks trekanter, skrives seks gange. Der er heller ikke noget felt til enhed: en koordinat på 25 kan betyde millimeter, tommer eller meter, og næsten alle slicere gætter på millimeter. Farve, tekstur og delnavne har ingen plads i kerneformatet, og det er netop derfor, at alle slicere, CAD-programmer og printtjenester stadig læser det.

STL findes i to kodninger. ASCII-STL skriver alt som tekst, med linjer som facet normal, outer loop og vertex 12.5 0 3.2, så du kan åbne filen i en teksteditor og læse tallene. Binær STL starter med en header på 80 bytes og et antal trekanter på 4 bytes og gemmer derefter hver trekant som tolv 4-byte floats plus et attributfelt på 2 bytes: præcis 50 bytes pr. trekant. Den regel gør størrelsen let at forudsige. En model med en million trekanter fylder ca. 50 MB som binær, og ASCII-versionen af samme mesh er typisk fire til seks gange større, fordi hvert ciffer bliver til et tegn.

Enkelheden er både styrken og faldgruben. En STL kan ikke fortælle, om den var tænkt som én del eller tre, om den er eksporteret i tommer, eller om trekanterne faktisk omslutter et massivt legeme. Slicer'en regner det ud fra rå koordinater, og gætter den forkert, får du en del, der er 25,4 gange for lille, eller en manglende væg. Til en enfarvet del, du selv har designet og eksporteret i millimeter, betyder intet af det noget, og STL er stadig det format, der er mindst sandsynligt at blive afvist.

OBJ stammer fra Wavefront Technologies, hvis software Advanced Visualizer brugte det i slutningen af 1980'erne, og det bredte sig i 1990'erne som det almindelige tekstformat, næsten alle 3D-programmer kunne udveksle. I modsætning til STL har det en liste over punkter og bygger flader ud fra indeks, så et fælles hjørne gemmes én gang, og fladerne kan være trekanter, firkanter eller større polygoner. Linjer med v rummer positioner, vt teksturkoordinater (UV'er), vn normaler og f fladerne. Grupper (g) og objekter (o) navngiver delene, så OBJ overlever en rundtur gennem Blender, Maya eller ZBrush med strukturen intakt.

Udseendet ligger uden for .obj-filen. En mtllib-linje angiver en tilhørende .mtl-fil, og usemtl-linjer tildeler materialer til flader. .mtl-filen gemmer farver som Kd (diffus) og peger på teksturbilleder med poster som map_Kd wood.png. En tekstureret OBJ er derfor mindst tre filer: geometrien, materialebiblioteket og et eller flere billeder, alle refereret med relativ sti. Sender du kun .obj-filen, ser modtageren en grå model. Den adskillelse er nyttig i spil- og VFX-forløb, hvor kunstnere skifter teksturer uden at røre geometrien, og det er den hyppigste enkeltårsag til, at en downloadet model ser forkert ud.

OBJ har samme blinde vinkel som STL med hensyn til skala: det gemmer rene tal uden enhed. De fleste modelleringsværktøjer skriver meter eller centimeter, mens slicere læser millimeter, så en OBJ fra en spil-asset-butik kan være 10 eller 1.000 gange forkert. Til print tilfører OBJ intet, som en slicer bruger, bortset fra farve pr. punkt i nogle få værktøjer, så hvis du skal printe et kunstværk, er det som regel enklest at beholde teksturerne til rendering og give slicer'en et rent mesh. Den anden vej er at lave en STL om til OBJ den korteste vej fra en printmodel til en rendering eller et spilforløb.

3MF blev udgivet i 2015 af 3MF Consortium, en gruppe startet af Microsoft sammen med virksomheder fra print- og CAD-branchen. En .3mf-fil er et ZIP-arkiv, det samme containerformat som omtales i ZIP vs RAR vs 7z. Omdøb en til .zip, og du finder en XML-fil 3D/3dmodel.model med mesh'et, en fil med indholdstyper, relationsfiler og ofte miniaturer og slicer-konfiguration. Hver model angiver sin enhed (mikrometer, millimeter, centimeter, tomme, fod eller meter), så skalaproblemet, der plager STL og OBJ, simpelthen ikke opstår. Farver, basismaterialer, flere objekter og deres placering på byggepladen er alle en del af specifikationen.

Specifikationen kræver også, at meshes er manifold og konsekvent orienteret: hver kant deles af præcis to trekanter, og alle vender udad. Eksportører, der følger reglerne, kan ikke skrive den åbne, selvskærende geometri, som en STL gerne bærer rundt på. Understøttelsen er bred blandt nuværende værktøjer. PrusaSlicer, Bambu Studio, OrcaSlicer og UltiMaker Cura læser 3MF, PrusaSlicer og Bambu Studio gemmer hele projektet som en .3mf med printindstillinger og malede farver indeni, og Microsofts app 3D Builder på Windows åbner den direkte. Det svage punkt er ældre firmware, portaler hos printfarme og CAD-importere, der stadig forventer STL; til dem kan du konvertere 3MF til STL og acceptere, at ekstraerne bliver tilbage.

Det rigtige format afhænger af, hvor filen skal hen, ikke af hvilket der er nyest. Er næste stop en slicer, og delen har én farve, er STL fint, og det er stadig det format, alle fora, modelbiblioteker og printtjenester forstår. Er næste stop en renderer, en spilmotor eller en anden kunstners modelleringsværktøj, bevarer OBJ de UV'er, normaler og navngivne grupper, som STL smider væk, og tekstformen gør det let at undersøge problemer.

3MF gør sig fortjent til sin plads, når filen indeholder mere end geometri. Et flerfarvet print malet i Bambu Studio, en plade med tolv dele sat op til ét job, en del designet i tommer eller et projekt, du vil genåbne med samme lagtykkelse og fyldning, kræver alle 3MF, fordi intet andet format her kan rumme de oplysninger. Skal filen til flere destinationer, så behold den rigeste version som masterkopi og eksportér enklere versioner fra den med en 3D-modelkonverter i stedet for at kæde konverteringer.

De fleste mislykkede print og ødelagte importer, der skyldes formatet, er i virkeligheden problemer i mesh'et eller i, hvad det modtagende program antog om det. STL er mest udsat, fordi det ikke har metadata, der kan fange fejl; OBJ deler problemerne med skala og manglende filer; 3MF undgår de fleste af dem ved design, selvom en sjusket eksportør stadig kan skrive et dårligt mesh. Åbn rækkerne nedenfor for at se, hvordan hver fejl ser ud, og hvor den som regel kommer fra.

Størrelsen følger af strukturen. Binær STL er fastlagt til 50 bytes pr. trekant, så du kan regne den ud før eksport. ASCII-STL gentager hvert hjørne som tekst og ender som regel fire til seks gange over binær. OBJ gemmer hvert fælles punkt én gang og henviser til det via indeks, så for et typisk lukket mesh bliver den mindre end ASCII-STL og nogenlunde på niveau med binær STL, større hvis den også har UV'er og normaler. 3MF gemmer indekseret XML og komprimerer det derefter i ZIP-filen, hvilket som regel gør den til den mindste af de tre for samme geometri.

Tallene nedenfor er typiske for et lukket mesh på ca. 500.000 trekanter, f.eks. en detaljeret figur. Rigtige filer varierer med koordinatpræcision og eksportør, så se dem som størrelsesordener, nyttige når en printtjeneste begrænser uploads, eller når en STL eksporteret fra en 3MF bliver mange gange større.

En konvertering læser trekanterne fra én beholder og skriver dem ind i en anden. Alt, hvad målformatet kan udtrykke, følger med; alt andet falder fra. Derfor er STL til OBJ tabsfri for geometri, 3MF til STL mister farver, enheder og pladeopsætning, og OBJ til STL mister teksturer og delnavne. I 3D-værktøjerne på UltKit er de ekstra valg eksplicitte: Modelenheder fortæller konverteren, hvilken skala kilden bruger, Op-akse håndterer forskellen mellem Y-op og Z-op mellem spilmotorer og slicere, og Flet til ét mesh afgør, om separate dele forbliver adskilte.

Det, ingen konvertering gør, er at reparere et mesh. Har en STL et hul, har den OBJ, du laver af den, samme hul, og en 3MF-eksportør vil enten afvise den eller skrive den alligevel. Reparation er et separat trin i et mesh-værktøj eller slicerens indbyggede reparationsfunktion, og det gøres bedst én gang i din masterfil, før du eksporterer andet. Det samme gælder skala: en konvertering kan ikke vide, at en del var tænkt i tommer, medmindre du fortæller det. Detaljer fungerer på samme måde: en STL med få polygoner bliver til en OBJ eller 3MF med få polygoner, så eksportér igen fra kildemodellen, når kvaliteten tæller.

To andre formater dukker op, hver gang dette spørgsmål stilles. STEP (ISO 10303) gemmer eksakte legemer og flader i stedet for trekanter, så det er formatet at bruge, når en del skal tilbage i Fusion 360, SolidWorks eller FreeCAD til redigering. GLB, den binære form af Khronos Groups glTF 2.0, pakker et mesh med materialer og teksturer i én fil i meter og er formatet til at vise en model på nettet eller i Android AR.

For de tre formater, denne artikel dækker, opsummerer tabellen nedenfor valget efter destination. Passer to rækker, så vælg det format, der rummer mest information, og eksportér det enklere senere; at gå fra 3MF til STL er let, mens genopbygning af tabte farver eller enheder er manuelt arbejde.