STL, OBJ eller 3MF: Hvilket 3D-filformat bør du velge?

STL ble laget i 1987 for 3D Systems' første stereolitografimaskiner, og designet bærer preg av det. En fil er en flat liste med trekanter, hver beskrevet av en flatenormal og tre hjørnepunkter. Det finnes ingen felles hjørnetabell, så et hjørne som berører seks trekanter skrives seks ganger. Det finnes heller ikke noe enhetsfelt: en koordinat på 25 kan bety millimeter, tommer eller meter, og nesten alle slicere gjetter millimeter. Farge, tekstur og delnavn har ingen plass i kjerneformatet, og det er akkurat derfor alle slicere, CAD-programmer og utskriftstjenester fortsatt leser det.

STL finnes i to kodinger. ASCII-STL skriver alt ut som tekst, med linjer som facet normal, outer loop og vertex 12.5 0 3.2, slik at du kan åpne filen i et tekstredigeringsprogram og lese tallene. Binær STL starter med en header på 80 byte og et trekantantall på 4 byte, og lagrer deretter hver trekant som tolv flyttall på 4 byte pluss et attributtfelt på 2 byte: nøyaktig 50 byte per trekant. Den regelen gjør størrelsen lett å forutsi. En modell med én million trekanter er omtrent 50 MB som binær, og ASCII-versjonen av det samme nettet er vanligvis fire til seks ganger større fordi hvert siffer blir et tegn.

Enkelheten er både styrken og fellen. En STL kan ikke fortelle om den skulle være én del eller tre, om den ble eksportert i tommer, eller om trekantene faktisk omslutter et solid legeme. Slicereren må lese det ut av rå koordinater, og når den gjetter feil, får du en del som er 25,4 ganger for liten eller en manglende vegg. For en enfarget del du har tegnet selv og eksportert i millimeter spiller ikke dette noen rolle, og STL er fortsatt formatet som minst sannsynlig blir avvist.

OBJ stammer fra Wavefront Technologies, hvis programvare Advanced Visualizer brukte det på slutten av 1980-tallet, og det spredte seg gjennom 1990-tallet som tekstformatet nesten alle 3D-programmer kunne utveksle. I motsetning til STL har det en hjørneliste og bygger flater fra indekser, så et felles hjørne lagres én gang, og flater kan være trekanter, firkanter eller større polygoner. Linjer som starter med v inneholder posisjoner, vt teksturkoordinater (UV-er), vn normaler og f flatene. Grupper (g) og objekter (o) gir delene navn, så OBJ overlever en rundtur gjennom Blender, Maya eller ZBrush med strukturen intakt.

Utseendet ligger utenfor .obj-filen. En mtllib-linje peker til en tilhørende .mtl-fil, og usemtl-linjer tildeler materialer til flater. .mtl-filen lagrer farger som Kd (diffus) og peker på teksturbilder med oppføringer som map_Kd wood.png. En tekstur-OBJ består derfor av minst tre filer: geometrien, materialbiblioteket og ett eller flere bilder, alle referert med relativ sti. Sender du bare .obj, ser mottakeren en grå modell. Denne oppdelingen er nyttig i spill- og VFX-arbeidsflyter der kunstnere bytter teksturer uten å røre geometrien, og det er den vanligste grunnen til at en nedlastet modell ser feil ut.

OBJ har samme blinde flekk som STL når det gjelder skala: det lagrer rene tall uten enhet. De fleste modelleringsverktøy skriver meter eller centimeter, mens slicere leser millimeter, så en OBJ fra en spillressursbutikk kan komme med 10 eller 1000 ganger feil størrelse. Til utskrift tilfører OBJ ingenting slicereren bruker, bortsett fra farge per hjørne i noen få verktøy. Skal du skrive ut en kunstressurs, er det derfor ofte enklest å beholde teksturene til rendering og gi slicereren et rent nett. Motsatt vei er å gjøre om en STL til OBJ den korteste veien fra en utskriftsmodell til en rendering- eller spillarbeidsflyt.

3MF ble utgitt i 2015 av 3MF Consortium, en gruppe startet av Microsoft sammen med selskaper fra utskrifts- og CAD-bransjen. En .3mf-fil er et ZIP-arkiv, det samme beholderformatet som omtales i ZIP vs RAR vs 7z. Gi den filendelsen .zip, så finner du en XML-fil 3D/3dmodel.model med nettet, en fil med innholdstyper, relasjonsfiler og ofte miniatyrbilder og slicer-konfigurasjon. Hver modell oppgir sin enhet (mikrometer, millimeter, centimeter, tomme, fot eller meter), så skalaproblemet som plager STL og OBJ oppstår rett og slett ikke. Farger, basismaterialer, flere objekter og plasseringen på byggeplaten er alle del av spesifikasjonen.

Spesifikasjonen krever også at nett er manifold og konsekvent orientert: hver kant deles av nøyaktig to trekanter, og alle vender utover. Eksportører som følger reglene kan ikke skrive den åpne, selvskjærende geometrien en STL gjerne bærer på. Støtten er bred blant dagens verktøy. PrusaSlicer, Bambu Studio, OrcaSlicer og UltiMaker Cura leser 3MF, PrusaSlicer og Bambu Studio lagrer hele prosjektet som en .3mf med utskriftsinnstillinger og malte farger inni, og Microsofts app 3D Builder på Windows åpner den direkte. Det svake punktet er eldre fastvare, portaler hos printfarmer og CAD-importører som fortsatt forventer STL. For dem kan du konvertere 3MF til STL og godta at tilleggene blir igjen.

Riktig format avhenger av hvor filen skal videre, ikke av hvilket som er nyest. Hvis neste stopp er en slicer og delen er enfarget, er STL helt greit, og det er fortsatt formatet alle forum, modellbiblioteker og utskriftstjenester forstår. Hvis neste stopp er en renderer, en spillmotor eller en annen kunstners modelleringsverktøy, beholder OBJ UV-ene, normalene og de navngitte gruppene som STL kaster, og tekstformen gjør det enkelt å inspisere problemer.

3MF fortjener plassen sin når filen bærer mer enn geometri. En flerfarget utskrift malt i Bambu Studio, en plate med tolv deler ordnet for én jobb, en del tegnet i tommer eller et prosjekt du vil åpne igjen med samme lagtykkelse og fyllgrad trenger alle 3MF, fordi ingen andre formater her kan holde den informasjonen. Skal filen til flere mål, behold den rikeste versjonen som hovedkopi og eksporter enklere versjoner fra den med en 3D-modellkonverter i stedet for å kjede sammen konverteringer.

De fleste mislykkede utskrifter og ødelagte importer som skyldes formatet, er egentlig problemer i nettet, eller i det mottakerprogrammet antok om det. STL er mest utsatt fordi det ikke har metadata som fanger opp feil; OBJ deler problemene med skala og manglende filer; 3MF unngår de fleste av dem ved design, selv om en slurvete eksportør fortsatt kan skrive et dårlig nett. Åpne radene nedenfor for å se hvordan hver feil ser ut og hvor den vanligvis kommer fra.

Størrelsen følger av strukturen. Binær STL er fast på 50 byte per trekant, så du kan regne den ut før eksport. ASCII-STL gjentar hvert hjørne som tekst og havner vanligvis fire til seks ganger over binær. OBJ lagrer hvert felles hjørne én gang og refererer til det med indeks, så for et typisk lukket nett blir den mindre enn ASCII-STL og omtrent på nivå med binær STL, større hvis den også har UV-er og normaler. 3MF lagrer indeksert XML og komprimerer den i ZIP-en, noe som vanligvis gjør den minst av de tre for samme geometri.

Tallene nedenfor er typiske for et lukket nett på omtrent 500 000 trekanter, for eksempel en detaljert figur. Faktiske filer varierer med koordinatpresisjon og eksportør, så regn dem som størrelsesordener, nyttige når en utskriftstjeneste setter tak på opplasting eller en STL eksportert fra en 3MF blir flere ganger større.

En konvertering leser trekantene fra én beholder og skriver dem inn i en annen. Alt målformatet kan uttrykke, følger med; alt det ikke kan, forsvinner. Derfor er STL til OBJ tapsfritt for geometri, mens 3MF til STL mister farger, enheter og platelayout, og OBJ til STL mister teksturer og delnavn. I 3D-verktøyene på UltKit er de ekstra valgene eksplisitte: Modellenheter forteller konverteren hvilken skala kilden bruker, Opp-akse håndterer forskjellen mellom Y-opp og Z-opp i spillmotorer og slicere, og Slå sammen til ett nett avgjør om separate deler forblir separate.

Det ingen konvertering gjør, er å reparere et nett. Hvis en STL har et hull, har OBJ-en du lager av den det samme hullet, og en 3MF-eksportør vil enten avvise den eller skrive den likevel. Reparasjon er et eget steg i et nettverktøy eller slicerens innebygde reparasjon, og det gjøres best én gang, i hovedfilen, før du eksporterer noe annet. Det samme gjelder skala: en konvertering kan ikke vite at en del var ment å være i tommer med mindre du sier det. Detaljer fungerer på samme måte: en STL med få polygoner blir en OBJ eller 3MF med få polygoner, så eksporter på nytt fra kildemodellen når kvaliteten er viktig.

To andre formater dukker opp hver gang dette spørsmålet stilles. STEP (ISO 10303) lagrer eksakte solide legemer og flater i stedet for trekanter, så det er formatet å bruke når en del skal tilbake til Fusion 360, SolidWorks eller FreeCAD for redigering. GLB, den binære formen av Khronos Groups glTF 2.0, pakker et nett med materialer og teksturer i én fil i meter og er formatet for å vise en modell på nettet eller i Android AR.

For de tre formatene denne artikkelen dekker, oppsummerer tabellen nedenfor valget etter bestemmelsessted. Hvis to rader passer, velg formatet som bærer mest informasjon og eksporter det enklere senere; å gå fra 3MF til STL er lett, mens det er manuelt arbeid å gjenskape tapte farger eller enheter.