Formato de arquivo 3MF: guia completo e descomplicado

É isso mesmo, os arquivos STL estão obsoletos. Aprenda o que é o formato de arquivo 3MF e como ele é essencial para impressões 3D de alta qualidade.

Você provavelmente não pensa muito em abrir um documento PDF no seu laptop ou smartphone. Hoje, você pode preencher um formulário em PDF e interagir com um folheto em PDF em qualquer dispositivo, navegador ou sistema operacional. Mas nem sempre foi assim.

Antes dos PDFs, você precisava ter o mesmo software em que o documento foi criado para visualizá-lo e, se não tivesse, encontraria fontes ausentes, layouts embaralhados e a interação seria praticamente impossível.

A Adobe lançou o formato PDF na década de 90 para apresentar documentos independentemente de software, hardware e sistema operacional. Cada arquivo PDF encapsula uma descrição completa do design de um documento, incluindo texto, fontes, gráficos, segurança, campos de formulário e outras informações necessárias para exibi-lo e interagir com ele.

Nenhuma empresa de impressão 2D ignorou o PDF quando ele foi lançado — na verdade, todas o acolheram com unanimidade. Os PDFs mudaram a forma como o material impresso em 2D era produzido e disseminado.

O formato 3MF está fazendo o mesmo para modelos 3D. O 3MF dá um salto à frente nos formatos de arquivo de impressão 3D porque carrega mais informações (materiais, cores, unidades, vários objetos), resultando em menos erros e melhor confiabilidade de impressão.

No último ano, novos recursos ampliaram os benefícios do arquivo 3MF. Agora, ele pode comunicar estruturas reticulares complexas com a extensão Beam Lattice e dados de fabricação no nível do voxel com a Extensão Volumétrica, juntamente com informações de fatias e segurança.

O 3D Manufacturing Format, ou 3MF, está gradualmente destronando o STL como o formato de arquivo padrão para manufatura aditiva porque fornece respostas para muitos problemas que o STL enfrenta, como armazenamento limitado de dados do modelo e, francamente, arquivos de baixa qualidade.

Na verdade, a 3MF está em processo de certificação como um padrão ISO .

O 3MF foi introduzido em 2015 pelo Consórcio 3MF, um grupo de desenvolvedores de software, hardware e manufatura aditiva que inclui, entre outros, Autodesk, Dassault Systèmes, HP, Microsoft e UltiMaker. Faz parte da Linux Foundation, o que significa que os fabricantes de software podem incorporá-lo em seus produtos.

O objetivo era criar um formato de arquivo para impressão 3D industrial que pudesse não apenas encapsular mais dados sobre um modelo do que o formato SLT existente, mas também resolver os problemas de compatibilidade e inoperabilidade que afetavam o setor.

Projetado com a manufatura aditiva em mente, o 3MF é uma ferramenta útil que armazena grandes quantidades de dados do modelo em um pequeno arquivo

Arquivos 3MF podem conter:

• Dados completos de cor e textura
• Dados materiais
• Nome do designer, descrição da peça, dados de direitos autorais e licenciamento
• Imagens em miniatura
• Mais de um objeto por cena
• Estruturas de suporte anexadas aos dados da peça
• Treliças de vigas
• Escala e medidas da cena
• Suporte de bandeja completa para preparação direta da máquina
• Informações de configuração da impressora
• Criptografia de dados
• Design Volumétrico
• Caminhos de ferramentas (em desenvolvimento)

Tudo isso parece produzir arquivos enormes, mas os arquivos 3MF usam o mesmo método de compactação do popular formato ZIP, o que os torna leves e pequenos em tamanho (normalmente de metade a um terço do tamanho de um arquivo STL do mesmo modelo). Isso também significa que você pode descompactar o arquivo facilmente para trabalhar com os dados contidos, como um ZIP.

Além de seu tamanho pequeno, porém poderoso, o 3MF também fornece definições claras dos requisitos de malha imprimível (ou variedade). Graças a esse recurso, arquivos não imprimíveis são impossíveis, pois você não pode salvar um arquivo como 3MF se ele tiver bordas não-múltiplas, ajudando a evitar erros de impressão. Comparado aos arquivos STL, que passam rotineiramente por verificações de capacidade de impressão e são enviados para programas que podem corrigi-los, o 3MF economiza tempo e dinheiro, pois você pode dispensar as verificações de capacidade de impressão.

“Arquivos STL são notoriamente ruins”, diz Sualp Ozel, gerente sênior de produtos da Autodesk, “e vemos muitos de nossos usuários (Fusion) imediatamente mudando para o modo de reparo de malha e gastando tempo e esforço para reparar esses STLs ruins”.

Como cereja do bolo, o 3MF é um formato de arquivo relativamente amplamente suportado, apesar de sua novidade. Devido ao grande número de participantes da manufatura aditiva em larga escala no Consórcio 3MF, o 3MF foi adotado por quase todas as principais ferramentas de CAD, fabricantes de impressoras 3D e outros fornecedores em todos os ecossistemas, garantindo a interoperabilidade entre os produtos. Essa alta taxa de adoção ajuda os fabricantes a implementar o 3MF com mais facilidade.

A quantidade de software entre o projeto e a peça está cada vez maior; há software de simulação, software DfAM, software de nesting especializado, software de fluxo de trabalho de AM, sistemas de execução de manufatura (MES) e muito mais. E o 3MF é um pacote de dados que pode funcionar com todos eles.

Por que o 3MF é necessário?

O formato de arquivo padrão atual para impressão 3D é o bom e velho STL, mas está rapidamente se tornando obsoleto — na verdade, para a manufatura aditiva, já é isso. O formato STL foi introduzido em 1987, uma eternidade atrás em termos de tecnologia da informação.

Sua idade introduz vários problemas para as STLs. Primeiro, já mencionamos os dados que as STLs não incluem, como cor, texturas ou propriedades do material. Se você estiver imprimindo com uma impressora 3D colorida, como uma Stratasys J55 ou uma 3D Systems ProJet CJP, as informações de cores incorporadas em uma 3MF economizarão muito tempo.

Mais importante ainda, as STLs não armazenam uma representação matemática precisa do seu modelo em um ambiente de três coordenadas. Na melhor das hipóteses, você obtém uma reprodução aproximada do que o modelo deveria ser.

Essa reprodução pode causar problemas significativos durante a impressão. O uso de STLs pode resultar em impressões facetadas e outros erros de impressão, pois o STL interpreta incorretamente os dados do modelo ou introduz erros de arredondamento ao convertê-los em uma malha. Além disso, esse método de armazenamento de dados do modelo torna os arquivos STL enormes, muitas vezes várias vezes maiores do que o arquivo do modelo 3D original.

O 3MF não sofre com as imprecisões de malha endêmicas dos STLs, pois contém dados geométricos matematicamente precisos. Esses dados, armazenados em um formato XML legível por humanos, permitem visualizar o código e modificá-lo diretamente, se necessário.

Por fim, os arquivos STL não incluem dados de configuração da impressora, medidas unitárias ou qualquer outra informação que possa ser útil para a impressão. Como resultado, pode ser necessário realizar bastante trabalho de preparação de impressão no seu fatiador ou software de preparação de impressão para que o STL imprima corretamente.

As impressoras 3MF, por outro lado, têm todos esses dados incorporados, dando a você mais confiança de que seu modelo será impresso conforme o esperado sempre. O Consórcio 3MF resume da seguinte forma: a 3MF comunica à impressora 3D a aparência e o comportamento pretendidos pelo designer do produto.

É claro que existem outras alternativas aos STLs, como OBJ, VRML e FBX. No entanto, nenhum desses formatos foi projetado para manufatura aditiva. Eles incluem muitas informações desnecessárias para impressoras 3D, além de não conterem os dados necessários. O nível de suporte oferecido por diferentes fabricantes de software e hardware a esses formatos também varia bastante.

Como o 3MF ajuda os fabricantes de aditivos industriais?

Desde o início, o formato 3MF foi projetado para manufatura aditiva para tornar a operação de impressão 3D o mais rápida e eficiente possível.

O formato pronto para impressão armazena todas as informações de suporte e fatiamento em seu arquivo de dados, tornando os fatiadores específicos da impressora obsoletos, já que todas as informações estão no arquivo 3MF. Este formato torna o compartilhamento de arquivos de impressão 3D muito mais fácil do que nunca e é ideal para a produção distribuída atual. Por exemplo, um designer industrial pode criar um modelo em um programa CAD, como o Fusion, que oferece extensões para manufatura aditiva para definir parâmetros de impressão, orientação das peças e estruturas de suporte, e enviá-lo para qualquer impressora que suporte 3MFs.

O 3MF também oferece suporte a diversos recursos de segurança, como criptografia de dados. Esse suporte é particularmente útil na manufatura aditiva médica, onde arquivos desprotegidos podem violar os regulamentos de confidencialidade do paciente, ou em aplicações militares onde a impressão 3D é usada no campo de batalha.

Algumas pessoas e organizações ativas na manufatura aditiva expressaram preocupações de que o formato 3MF possa se tornar proprietário no futuro. No momento, não vemos motivo para preocupação. O 3MF é de código aberto e está disponível para qualquer empresa sem a necessidade de se tornar membro do Consórcio 3MF. O consórcio afirma que todos os seus membros concordaram em disponibilizar todas as reivindicações de patentes necessárias referentes ao 3MF sem o pagamento de royalties.

Como transformar seus STLs em 3MFs

Talvez este artigo tenha inspirado você a começar a usar o 3MF. Se sua operação atualmente é baseada em STLs, você pode estar se perguntando como migrar para o 3MF.

A resposta é simples: basta usar qualquer um dos pacotes de software populares abaixo (alguns gratuitos, outros pagos), pois todos são capazes de abrir STLs e exportá-los para 3MFs. Aliás, existem mais de 50 programas que podem exportar como 3MFs e você provavelmente já tem um.

Conversores STL para 3MF

• Autodesk Fusion (gratuito e pago)
• Blender (grátis)
• PrusaSlicer (grátis)
• UltiMaker Cura (grátis)
• Microsoft 3D Builder (grátis no Windows)
• Materializar Magias (pago)

A maioria desses programas é usada ativamente em aplicações profissionais de manufatura aditiva, da indústria aeroespacial a bens de consumo. Assim, é fácil para operadores profissionais de impressoras 3D migrar para a 3MF.

Você também pode converter seus arquivos online sem instalar nenhum software. Diversos serviços online, como 3D-Convert.com e SwiftConverter, permitem converter STLs para 3MFs usando apenas o seu navegador. Observe, no entanto, que os resultados desses conversores gratuitos podem variar bastante e podem não ser adequados para fins profissionais.

A Microsoft, um dos membros fundadores do Consórcio 3MF, teve como objetivo tornar o formato nativamente compatível com seu sistema operacional Windows desde o início. Assim, você pode visualizar e editar arquivos 3MF diretamente no Windows com ferramentas como o Paint 3D.

Quer mais? Pergunte ao ChatGPT 3MF

O Consórcio 3MF lançou o ChatGPT 3MF, uma versão do ChatGPT para responder a todas as suas perguntas sobre o formato 3MF. “Ele foi projetado para servir como uma ferramenta de aprendizado acessível e interativa para engenheiros de software, hardware e mecânicos que buscam aprofundar seu conhecimento do formato 3MF”, afirma o Consórcio. “O objetivo é desmistificar as complexidades associadas aos formatos de arquivo de impressão 3D, fornecendo aos usuários acesso instantâneo a conhecimento especializado sobre como melhor utilizar o 3MF em seus projetos.”

Você pode usar este ChatGPT 3MF para entender como otimizar um projeto para manufatura e explorar os benefícios do 3MF na criação de peças mais precisas, confiáveis ​​e funcionais. Para engenheiros de software, este livro oferece uma análise aprofundada dos fundamentos técnicos da especificação 3MF, incluindo como implementar e oferecer suporte ao 3MF em soluções de software, garantindo compatibilidade e eficiência em todo o ecossistema de manufatura aditiva.

Este artigo foi inicialmente publicado por All3DPrint.