Guía completa de formatos de archivo para impresión 3D: OBJ, STL, AMF y 3MF

Todos los archivos, ya sean de texto, música, imagen o modelos 3D, están compuestos por millones de bits. Los datos que estos bits transportan, así como la forma en que están codificados, determinan la naturaleza y el formato del archivo. Dependiendo del formato de archivo de un archivo CAD, este puede contener geometría, material, textura, tamaño o datos de color de un modelo.

Formatos de archivo e impresión 3D

Las impresoras 3D construyen piezas capa por capa. Después de que un modelo se ha creado y guardado en un formato de archivo de impresión 3D, el modelo debe enviarse a un software para ser laminado, un proceso en el que un modelo sólido se divide en numerosas capas horizontales finas. El software de laminado luego escanea las capas y usa la información para generar el G-Code – un conjunto de instrucciones sobre cómo la impresora 3D debe moverse para producir el objeto requerido. Después de esto, el archivo G-Code se envía a la impresora. Algunas impresoras vienen con su propio software de laminado, por lo que puede enviar el modelo directamente en el formato de archivo de impresión 3D.

La información contenida en el archivo CAD es muy importante para una impresión exitosa. Recuerde que el formato de archivo determina la información que el archivo transporta. Es con esta información que se genera el código de máquina necesario. Por tanto, el formato de archivo es muy importante. Hay tipos específicos de información como geometría, textura, color y material que son necesarios para permitir el proceso. En los formatos de archivo CAD 3D regulares, estos datos no siempre están contenidos o codificados para impresión 3D, de ahí la necesidad de formatos de archivo exclusivos para impresión 3D. Estos formatos de archivo se conocen como formatos de archivo de impresión 3D.

Además, el software de laminado no funciona con formatos de archivo 3D regulares como STEP, IPT y SLDPRT. Estos deben convertirse primero a un formato de archivo de impresión 3D.

Hay varios formatos de archivo de impresión 3D en uso hoy en día. Sin embargo, los más ubicuos son STL, OBJ, AMF y 3MF. ¿Cuál es exactamente la razón de su ubicuidad? Qué son estos formatos de archivo, qué los hace destacar y cómo difieren entre sí y de otros formatos de archivo de impresión 3D es lo siguiente.

STL

El formato de archivo STL (Standard Tessellation Language) es el formato pionero de impresión 3D. Fue inventado en 1987 por Chuck Hull, el inventor de la impresión 3D. Tres décadas después, el formato de archivo STL sigue siendo el más ampliamente utilizado y se considera el formato estándar en impresión 3D. Esto se debe a que, al haber estado presente durante tanto tiempo, STL es compatible con la mayoría del software CAD 3D y otro software y hardware en impresión 3D.

Una característica clave de STL es que guarda la geometría usando teselaciones. La teselación es el proceso de cubrir (teselar) una superficie con una serie de formas geométricas de manera que no haya huecos ni solapamientos. En un archivo STL, la geometría de un modelo 3D se codifica mediante numerosos triángulos que cubren las superficies del modelo.

Para superficies curvas, se requiere un gran número de triángulos arbitrariamente pequeños para cubrir las superficies. Sin embargo, cuanto mayor sea el número de triángulos empleados en un modelo, mayor será el tamaño del archivo.

Otra característica distintiva del formato de archivo de impresión 3D STL es que solo almacena datos de geometría. Otros datos relacionados con un modelo como color, textura y material se omiten. Esto no era un problema cuando las impresoras solo podían imprimir en un color y un material a la vez. Puede que aún no sea un problema si requiere un prototipo simple. Sin embargo, con los avances en impresión 3D como la impresión multi-color y multi-material, y con el uso de impresión 3D para producir objetos totalmente funcionales listos para usar, el formato de archivo STL bien puede estar en camino de desaparecer.

Ventajas

• Compatible con prácticamente todo hardware y software en el mundo de la impresión 3D
• Formato de archivo más ampliamente utilizado y compartido para impresión 3D. Millones de modelos STL disponibles para fácil descarga en línea

Desventajas

• Solo puede almacenar datos de geometría. Datos de color, textura y material se omiten
• Nivel de detalle limitado. Por ejemplo, las superficies curvas se aproximan
• Cuanto mayor sea la precisión del archivo, mayor será su tamaño
• Puede haber agujeros y triángulos solapados en la teselación ya que el formato es propenso a errores. Tenga en cuenta que las imperfecciones pueden detectarse y corregirse usando herramientas de reparación STL. Sin embargo, esto consume tiempo
• Escala y unidades no están especificadas

OBJ

Desarrollado por WaveFront Technologies, el formato de archivo OBJ se usaba originalmente en diseño gráfico como formato de archivo de intercambio neutro. Con el desarrollo de la impresión multi-color y multi-material, el formato fue adoptado posteriormente por la industria de impresión 3D.

En términos de popularidad, OBJ es segundo solo a STL. Sin embargo, a diferencia de STL que solo almacena datos de geometría, OBJ puede almacenar geometría, color, textura y datos de material. Los datos de color se almacenan en un archivo complementario MTL (Material Template) separado. Un archivo OBJ debe compartirse con su correspondiente archivo MTL para que la impresión en color sea posible.

Otra característica clave del formato de archivo de impresión 3D OBJ es que le permite elegir cómo se codifica la geometría de su modelo. Puede crear teselaciones usando varias formas como polígonos y cuadriláteros, y no solo triángulos. También puede usar métodos más avanzados y precisos como curvas y superficies de forma libre. Estos permiten a los archivos OBJ almacenar modelos con una precisión mucho mayor.

Ventajas

• Almacena datos con precisión
• Almacena geometría, color, textura y datos de material

Desventajas

• No tan popular como STL, por lo que tiene compatibilidad limitada
• Contiene una gran cantidad de datos complejos. Esto hace que compartir o editar sea lento
• Los datos de color y textura se almacenan en un archivo separado

AMF

El formato de archivo AMF (Additive Manufacturing File) de impresión 3D se considera una versión actualizada de STL. Fue desarrollado exclusivamente para fabricación aditiva por la ASTM (American Society for Testing Materials) en 2013 para abordar las limitaciones de los archivos STL.

Como STL, AMF almacena datos de geometría usando teselación triangular. Sin embargo, los triángulos en AMF pueden curvarse, resultando en una representación de datos precisa. Esto también resulta en tamaños de archivo mucho más pequeños ya que se requiere una menor cantidad de triángulos para representar con precisión superficies curvas.

Además, los archivos AMF pueden almacenar color, textura, material, duplicados, orientación y datos de celosía, así como metadatos. Esto los hace técnicamente mucho superiores a sus contrapartes STL.

Ventajas

• Puede almacenar todos los datos y metadatos posibles sobre un modelo
• La escala puede especificarse en varias unidades
• Muy baja posibilidad de error
• Tamaño de archivo pequeño

Desventajas

• Tiene soporte limitado
• La adopción ha sido lenta

3MF

Tras analizar las deficiencias y la lenta adopción del formato de archivo AMF, algunos de los nombres más importantes en impresión 3D, incluyendo Autodesk, 3D Systems, Stratasys, HP, Microsoft, se unieron para formar un organismo conocido como el consorcio 3MF. Este organismo desarrolló el formato de archivo de impresión 3D 3MF, que es muy similar pero mucho más ampliamente aceptado que AMF.

La influencia en la industria y la amplia base de clientes del consorcio 3MF, así como la funcionalidad del formato de archivo de impresión 3D 3MF, son responsables de su amplia aceptación.

3MF tiene todas las propiedades técnicas de AMF. Usa teselaciones triangulares curvas para codificar geometría. También puede almacenar datos de color, textura, material y orientación, y es altamente preciso.

Los datos se almacenan en formato XML legible por humanos (en oposición a binario) para facilitar el desarrollo y modificación.

Los archivos 3MF son mayormente libres de errores y se consideran listos para imprimir, algo que se valora mucho en impresión 3D.

Ventajas

• Relativamente popular y compatible con docenas de empresas
• Almacena datos de geometría con precisión
• Puede almacenar todos los datos relacionados con un modelo
• Almacena todos los datos, metadatos y propiedades en un solo archivo comprimido

Desventaja

• Puede volverse propietario

Conclusión

En conclusión, recomendamos el formato STL para geometrías simples y prototipos de un solo color. Si tiene la intención de imprimir piezas simples en color, entonces OBJ es una mejor opción. Sin embargo, el hecho de que los datos de textura y color se almacenen en un archivo separado hace que compartir archivos OBJ sea estresante. Los formatos de archivo de impresión 3D 3MF y AMF son los técnicamente superiores del lote ya que ambos almacenan toda la información de un modelo. Son excelentes para objetos complejos multi-parte, multi-color y multi-material. También destacan por su facilidad para compartir archivos ya que todos los datos y metadatos se almacenan en archivos compactos y comprimidos. Si tiene el software de soporte compatible necesario, siéntase libre de optar por AMF. De lo contrario, 3MF es la opción más segura ya que es más popular y más probable que sea compatible con el software de soporte.

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