构建通用数据标准 – 3MF格式与增材制造

06.30.2023

互操作性或硬件相互通信的能力对于自动化增材制造至关重要。

当今的 增材制造(3D 打印)领域存在一系列不同的数据格式,并且它们可能因设备、软件解决方案而异。 在设计和制造单个零件的过程中,用户将在硬件和软件解决方案之间传输数据。 工程师和技术人员会将其他构建准备和设计软件中的几何形状、晶格和排版导入 3D 打印机。机器和软件需要通信。

3D 制造格式(3MF)的创建目的是建立增材制造的通用语言。 3MF 数据捕获使用应用程序、平台、服务和打印机的任意组合准确打印 3D 模型所需的所有信息。换句话说,3MF 数据提供了广泛的兼容性和互操作性,为制造商提供了更大的自由度和灵活性。

3MF 数据解决了 STL 数据的众所周知的问题,即不包含模型的准确三坐标表示或有关其颜色、纹理或材料的任何信息。它是由 3MF 联盟开发的免费开源格式,该联盟包括 HP、Microsoft、HexagonEOSSLM Solutions 等主要行业参与者。

其结果是一个相对较小的数据,比任何其他格式捕获更多的 3D 模型数据,并使增材制造商更接近使用任何软件应用程序在任何品牌的打印机上打印任何对象的最终目标。

Oqton 使用 3MF 作为与打印机通信以及与其他软件交换信息的标准。它很有用,因为它可以处理 3D 几何图形、晶格、颜色和切片,使最终客户能够在不同系统、软件和硬件之间移动所有类型的信息。

了解 3MF 数据

由于 3MF 数据在设计时考虑了增材制造,因此可以存储相对大量的数据。它本质上是一个 CAD 数据,包含有关 3D 模型的完整信息,或者了解产品外观和功能所需的一切信息,包括:

- 颜色和纹理数据
- 材料数据
- 零件描述、版权、设计者
- 缩略图
- 支撑结构
- 梁杆与晶格
- 场景比例和测量
- 基板支撑
- 打印机配置

3D 打印的现有标准是 STL 数据,该数据于 1987 年为立体光刻 CAD 软件创建。它通过曲面细分描述 3D 模型的表面几何形状,但这并不是始终如一的准确表示。 它更像是一个近似值,可能会导致打印错误,除非制造商在输出之前花费大量时间清理 STL 数据。另外,STL 数据非常大,而 3MF 数据被压缩得非常小。

还有其他适合增材制造的数据格式,例如 OBJ、VRML 和 FBX。 但与 STL 一样,这些并不是为 3D 打印而开发的,并且缺乏有关 3D 模型的完整数据集。不同软件和打印平台对这些格式的支持也有很大差异。

如何创建和编辑 3MF 数据

3MF 联盟保留更新的兼容性矩阵,其中包括作为 3MF 生态系统一部分支持 3MF 的所有软件、增材制造硬件和服务机构。

许多 3D 打印软件都支持 3MF,包括 Oqton 的 3DXpert。 这些解决方案使您能够像创建 3D 模型一样轻松地创建 3MF 数据。您还可以将现有 STL 数据转换为 3MF 数据,只需打开 STL 数据并将其导出为 3MF。这些步骤与任何其他“另存为”功能类似。

要编辑 3MF 数据,您需要一个单独的工具。不过,由于微软属于3MF联盟,因此它已经使3MF数据与Windows操作系统原生兼容。因此,您可以使用 Paint 3D 等基于 Windows 的工具预览和编辑 3MF 数据。

导入 3DXpert 的支架 3MF 数据
(导入 3DXpert 的支架 3MF 数据)

增材制造中的 3MF 数据

借助 3MF 数据,设计软件可以提供与许多其他应用程序兼容的全保真 3D 模型,因此从设计到制造都可以使用一个数据。目前,3MF 数据可用于仿真、增材制造设计 (DfAM) 软件、排版工具、增材制造工作流程平台、制造执行系统 ​​(MES) 等。

由于 3MF 联盟中增材制造公司数量众多,3MF 也得到了广泛的支持。它几乎与所有主要 CAD 工具、切片机和 3D 打印机制造商兼容。

在增材制造中使用 3MF 数据的好处是显而易见的,并且之所以存在,是因为该格式旨在使 3D 打印尽可能高效。这些优点包括:

完成

3MF 数据将所有模型、材料和属性信息包含在一个存档中,使数据共享更加容易,并且无需打印机特定的切片器。借助 3MF 数据,设计人员可以在 CAD 应用程序中构建 3D 模型,并包括打印参数、支撑和零件方向,因此可以使用任何支持 3MF 的设备打印该数据。

精确

3MF 数据包含可打印网格要求的明确定义,这使得无法创建不可打印的数据,并大大降低了打印错误的风险。

安全

3MF 支持数据加密和其他安全功能,有助于医疗设备、军事和其他受到严格监管的应用。

3DXpert 中带有网格的股骨植入件的 3MF 数据
(3DXpert 中带有网格的股骨植入件的 3MF 数据)

结论

3MF 数据解决了增材制造中关键的互操作性挑战,使设计师、工程师和制造商能够更高效地工作并生成更准确的结果。随着增材打印新工具的出现,它们可以内置 3MF 兼容性并进一步扩展格式的互操作性。

Oqton 使用 3MF 数据,因为它使客户能够更轻松地使用不同品牌的软件和 3D 打印机,并将 CAM、MES 和 IOT 结合在一个与品牌无关的平台中。最终转向通用行业标准(如 3MF)将减少互操作性挑战,并使更多组织能够利用增材制造。

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