Co je STL soubor? Srozumitelný průvodce pro 3D tisk

Koupili jste si první 3D tiskárnu, na webu s modely klepnete na „Stáhnout“ a dostanete soubor s koncovkou .stl. Co to vlastně je? Proč nemá barvu, proč někdy váží 2 MB a jindy 200 MB a proč ho tiskárna nevezme napřímo? STL soubor je nejrozšířenější formát v 3D tisku a vyplatí se mu rozumět, protože spousta problémů s tiskem začíná právě tady.

Co je STL soubor: povrch z trojúhelníků

Představte si, že tvar modelu obalíte papírovými trojúhelníky tak, aby nikde nebyla mezera. Přesně to dělá STL. Každý trojúhelník je zapsán třemi body (vrcholy) se souřadnicemi X, Y, Z a jedním směrovým vektorem, tzv. normálou, která říká, kam míří „ven“.

Rovné plochy se popíšou snadno: čtvercová stěna kostky jsou dva trojúhelníky, celá kostka tedy 12. Zakřivené plochy se ale musí přibližovat mnoha malými trojúhelníky. Válec rozdělený na 64 segmentů má jen na plášti 128 trojúhelníků a dalších 124 na dvou podstavách. Čím jemnější dělení, tím hladší výtisk, ale také větší soubor.

Zkratka STL se obvykle vykládá jako „stereolitografie“, podle technologie, pro kterou formát v 80. letech vznikl. Dnes ho používá prakticky každý slicer i CAD program.

Co STL neobsahuje

• Jednotky. V souboru je jen číslo 20, ne „20 mm“. Slicer a prohlížeč předpokládají milimetry. Když model vznikl v palcích, vyjde 25,4krát menší. Více v článku palce vs. milimetry.
• Barvy a materiály. Klasické STL je jednobarevné. Pro více barev se používá 3MF nebo OBJ s MTL.
• Přesnou geometrii. Kružnice je mnohoúhelník. Z STL už původní „dokonalý“ oblouk nezískáte, proto konstruktéři posílají spíš STEP.
• Informaci o tisku. Výplň, teploty ani podpěry v STL nejsou; to vše nastavuje slicer.

Binární vs. ASCII STL

STL existuje ve dvou variantách se stejným obsahem, ale jiným zápisem:

Výpočet pro binární STL je jednoduchý: hlavička 80 bajtů, 4 bajty na počet trojúhelníků a 50 bajtů na každý trojúhelník. Model s 300 000 trojúhelníky má tedy 80 + 4 + 15 000 000 bajtů, tedy asi 15 MB. Pokud máte soubor desetkrát větší, je pravděpodobně v ASCII, nebo má opravdu hustou síť.

Jak vypadá ASCII STL uvnitř

Když textové STL otevřete v poznámkovém bloku, jeden trojúhelník vypadá zhruba takto:

facet normal 0 0 1
outer loop
vertex 0 0 20
vertex 20 0 20
vertex 20 20 20
endloop
endfacet

Normála 0 0 1 míří nahoru, takže jde o horní stěnu, a tři vrcholy leží ve výšce 20. Žádné „mm“ tu nenajdete, což je přesně ten důvod, proč STL neví nic o jednotkách. Celý soubor začíná řádkem solid s názvem a končí endsolid.

Proč jsou STL soubory tak velké

STL ukládá každý trojúhelník samostatně, včetně všech tří vrcholů. Sousední trojúhelníky sdílejí vrcholy, ale STL je zapíše znovu a znovu. Jeden bod je tak v souboru v průměru šestkrát. Formáty jako 3MF nebo PLY vrcholy ukládají jednou a odkazují na ně, proto bývají menší.

Druhým důvodem je rozlišení exportu. Stejná váza exportovaná s hrubou tolerancí může mít 20 000 trojúhelníků (1 MB), s velmi jemnou 2 miliony (100 MB). Pro běžnou tiskárnu s tryskou 0,4 mm je rozdíl mezi 0,01 mm a 0,001 mm přesnosti sítě neviditelný, ale soubor narostl stokrát. 3D skeny a modely ze sochařských programů mívají miliony trojúhelníků zcela běžně.

Kde je STL v procesu 3D tisku

1. Návrh: model vznikne v CAD programu, modelovacím programu nebo ze skenu.
2. Export: uloží se jako STL (nebo 3MF).
3. Kontrola: prohlédnete si rozměry, uzavřenost sítě a orientaci.
4. Slicování: slicer rozřeže model na vrstvy a vytvoří G-code.
5. Tisk: tiskárna vykoná G-code.

STL je tedy předávací formát mezi návrhem a slicerem. G-code, který z něj vznikne, už 3D model není a prohlížeč STL ho neotevře, jsou to jen pohyby a teploty pro konkrétní tiskárnu.

Jak si STL prohlédnout a co sledovat

Na počítači STL otevřete ve sliceru, v telefonu s Androidem v aplikaci STL Viewer z Google Play. Ta zvládne binární i ASCII STL, a v panelu Informace o modelu uvidíte i formát, například „STL (binární)“. Dál se dívejte na:

• Rozměry (Š × H × V), jestli dávají smysl a vejdou se na podložku.
• Vodotěsný: Ano, nebo „Ne, má díry nebo otevřené hrany“. Co to znamená, vysvětluje článek o uzavřené síti.
• Počet trojúhelníků vůči velikosti souboru.
• V drátovém modelu, jak hustá je síť na zaoblených místech.

Podrobný popis jednotlivých údajů najdete v návodu k informacím o modelu a celou aplikaci na webu STL Vieweru. A pokud zvažujete, jestli místo STL nepoužívat novější formát, přečtěte si srovnání 3MF a STL.