STL, abreviatura de “Stereolithography’, es un popular formato de archivo para Impresión en 3D y CAD. Representa un objeto 3D como una colección de triángulos o polígonos que definen la forma de su superficie. El tipo de archivo STL se conoce por los siguientes nombres: Lenguaje estándar de teselación o Lenguaje estándar de triángulos.
STL simplifica las formas complejas en caras triangulares, haciéndolas fácilmente comprensibles para las impresoras 3D. Cuanto más complicado sea el diseño, más triángulos se utilizarán para aumentar la resolución.
La característica distintiva de una imagen STL es su extensión de archivo . stl y la ausencia de color y textura.
Historia del formato de archivo STL
Fue creado en 1987 por 3D Systems. El formato STL se convirtió rápidamente en el estándar del sector para su programa de CAD estereolitográfico. STL se creó para la impresión 3D y ha mantenido su relevancia gracias a su simplicidad. Por eso se utiliza sobre todo en impresión y modelado 3D. En 2009, se introdujo una versión actualizada del formato de archivo STL, STL 2.0.
A pesar de su simplicidad, la relevancia de STL en la industria del modelado y la impresión 3D ha perdurado.
Ventajas de los archivos STL en la fabricación digital y el CAD
Los fabricantes digitales dependen en gran medida de los archivos STL, que permiten a los diseñadores diseñar, compartir e imprimir prototipos. Los archivos STL sirven de puente entre los modelos 3D y los objetos físicos en CAD. Esta sencillez hace que los STL sean indispensables para sectores como el aeroespacial y el médico, que a menudo necesitan piezas complejas.
Cómo funcionan los archivos STL
Los archivos STL codifican principalmente la geometría de la superficie de un objeto 3D mediante un proceso conocido como “Teselación".
La teselación es una técnica que simplifica las superficies complejas en polígonos planos más sencillos. En los archivos STL, estos polígonos tienen forma de triángulo. En 1987, Chuck Hull, El inventor de la estereolitografía necesitaba una forma de enviar modelos CAD 3D a su impresora 3D. Albert Consulting Group resolvió este problema utilizando teselaciones de la superficie del modelo 3D para codificar la información.
i) Aproximación de superficies
En la teselación, incluso las superficies curvas, como cilindros y esferas, se muestran mediante una serie de triángulos de malla. Cuanto más suave es la aproximación de la superficie curva, más triángulos se necesitan. Sin embargo, esto también aumenta el tamaño del archivo y la complejidad computacional, lo que supone un compromiso entre rendimiento y resolución.
ii) Triángulos en el espacio tridimensional
Un triángulo tiene tres vértices y cada vértice tiene una coordenada x, y, z en el espacio 3D. Los vértices forman las esquinas del triángulo que se unen de una arista a otra y crean la superficie total del objeto.
iii) Creación de mallas
La estructura del archivo STL consta de triángulos que forman una malla triangular que representa el mapa digital de la superficie del objeto. Son lo suficientemente pequeños como para permitir una aproximación precisa a la forma original, pero sencillos de procesar para las impresoras 3D o el software.
iv) Control de la resolución
La resolución del modelo se muestra mediante el número de triángulos utilizados en la teselación. Un mayor número de triángulos da como resultado un modelo más preciso y detallado, pero aumenta el tamaño del archivo y las exigencias del proceso. Por el contrario, pocos triángulos simplifican el modelo, pero pueden hacer que las curvas parezcan bloques o facetas.
v) Representación STL
En los archivos STL, los triángulos son útiles porque son más fáciles de calcular y trabajar con ellos para la impresión 3D. Cada triángulo tiene asociado un vector normal que muestra en qué dirección está orientada la superficie. Esto ayuda a las impresoras 3D a entender cómo construir el objeto capa por capa.
Tipos de archivos STL binarios frente a ASCII
Los archivos STL se presentan en dos formatos principales: codificación ASCII y codificación binaria.
Archivos ASCII STL
Los archivos STL ASCII son legibles y proporcionan una descripción en texto plano de la orientación y posición de cada triángulo. Aunque son más fáciles de depurar y leer, son más grandes que sus homólogos binarios.
Por ejemplo, un archivo de mayor tamaño puede resultar poco práctico en el caso de modelos complejos. Un modelo 3D sencillo puede tener 1 MB en formato binario, pero al convertirlo a ASCII sube a 5-10 MB, lo que dificulta la transferencia de archivos y su procesamiento. Si trabaja con una impresora 3D o Software CAD, debe leer e interpretar cada línea. Debido a su tamaño, tarda más en cargar modelos especialmente complejos retrasando los pasos.
Los archivos STL ASCII comienzan con la palabra clave “solid” y contienen una serie de definiciones de “facetas”. Cada faceta consta de tres vértices y un vector normal.
Archivos STL binarios
Los archivos STL binarios son los preferidos en diversas aplicaciones porque son compactos y eficaces. Aceleran el procesamiento y reducen el tamaño del archivo de información similar. En proyectos a gran escala, como prototipos complejos o de tipo industrial, las empresas trabajan con cientos de archivos al día. Los archivos pequeños de STL binario reflejan descargas y cargas rápidas que reducen el consumo de ancho de banda. Además, algunas operaciones como el renderizado y el corte para la impresión 3D se traducen en un tiempo de procesamiento más rápido.
Los archivos binarios son fácilmente manejables por el software 3D moderno. Herramientas de edición y comprobación de errores como MeshLab y Netfab pueden manejar estos archivos sin esfuerzo.
Los archivos STL binarios comienzan con una cabecera de 80 bytes. A continuación aparecen enteros sin signo de 4 bytes que representan el número de triángulos del archivo. Cada triángulo tiene 12 bytes para la normal y 36 bytes para los vértices (3 vértices).
Creación y exportación de archivos STL
Algunos programas CAD populares permiten a los usuarios crear y exportar archivos STL. Los más famosos son:
Solidworks: el más utilizado por ingenieros y profesionales del modelado 3D. Proporciona funciones avanzadas como simulaciones y análisis integrados para probar los diseños antes de imprimirlos. Proporciona amplias opciones de exportación STL como el control sobre el formato (ASCII o binario) y la resolución.
Tinkercad: Dispone de interfaces de arrastrar y soltar para facilitar la creación de modelos 3D. Adecuado para principiantes y educadores sin experiencia previa en diseño. Ofrece exportación directa a formato STL.
Fusión 360: una popular herramienta para CAD 3D, CAM y CAE, es útil en el diseño e ingeniería de productos. Ofrece potentes funciones de modelado, como el esculpido y el diseño paramétrico.
Además de estas opciones, otras herramientas CAD, como FreeCAD, SketchUp y Blender, también pueden exportar archivos STL.
Creación y exportación de un archivo STL
- Abre Solidworks o Tinkercad, según la aplicación CAD que elijas.
- Cree el modelo o diseño con las herramientas del software.
- Guardar y exportar el diseño: una función de guardado automático permite guardar fácilmente un archivo STL creado por el software y exportarlo al ordenador. Sin embargo, antes de exportar compruebe la uniformidad del modelo, los agujeros en las piezas y las dimensiones. Compruebe la resolución, en caso de baja resolución, los triángulos aparecerán en la superficie del modelo después de la impresión. Ajuste el nivel de tolerancia para que los archivos STL se puedan imprimir sin problemas.
Parámetros como el ángulo y la altura de la cuerda proporcionan la distancia entre la impresión 3D y la superficie CAD. Lo ideal es que la altura de la cuerda sea 1/20th el tamaño de la superficie de impresión. Longitud de cuerda inferior a 1 micra pero no demasiado baja y tolerancia angular 150.
- Elija un programa de corte: Cura es el programa de corte de código abierto más utilizado de Ultimaker, ya que es más fácil y flexible de usar.
- Cargue el archivo y conviértalo en un Código G (idioma de la impresora) con su software de corte preferido.
Archivo STL Regla especial
1. Regla de orientación
Esta regla define cómo influye en la dirección de cada triángulo (faceta) su vector nominal. Este vector muestra la dirección en la que está orientado el triángulo y ayuda a determinar el interior y el exterior del objeto. El vector normal apunta lejos de la superficie mostrando “fuera” mostrando el exterior a la impresora 3D. Una orientación incorrecta de la normal altera la interpretación de las características, lo que provoca errores de impresión.
Los vértices siguen la regla de la mano derecha, en la que el pulgar señala la dirección de la normal y los dedos la dirección de los vértices. Esto sigue el orden contrario a las agujas del reloj.
2. Regla del vértice
Esta regla establece que cada triángulo debe compartir dos vértices con los triángulos adyacentes a él. Esto asegura que los triángulos están colocados con precisión y es fundamental para el renderizado bot y el buen funcionamiento en la impresión 3D.
3. La regla del octante todo positivo
Según esta regla, todas las coordenadas de los vértices de los triángulos deben ser positivas. Esto restringe todo el modelo 3D o el primer octante del sistema de coordenadas 3D. a la zona en la que todas las coordenadas son positivas. Esto simplifica el diseño y ahorra espacio. Este enfoque simplifica el modelado en contextos específicos, pero no es un requisito para todos los archivos STL.
4. La regla del triángulo
Basándose en la regla de clasificación de triángulos, la disposición de los triángulos es en orden ascendente de sus coordenadas z. Este formato agiliza el proceso de corte de los modelos 3D, lo que se traduce en una preparación más rápida y eficaz para la impresión 3D.
Optimización de archivos STL para impresión 3D
El formato de archivo STL recrea parcialmente la superficie de un modelo CAD produciendo una malla adecuada para la impresión 3D. Sin embargo, la optimización es esencial para garantizar unos resultados óptimos. La resolución del archivo STL afecta significativamente a la calidad de la impresión. Un mayor número de triángulos implica una mayor resolución y superficies más lisas, pero un aumento del tamaño de los archivos. Reducir el número de polígonos fusionando vértices o reduciendo los polígonos innecesarios aligera la carga. El software de corte lo procesa más fácilmente y experimenta pocos errores. Por último, hay que tener la certeza de que el modelo es estanco, sin huecos ni colectores, para que el proceso se desarrolle sin problemas. Mantener un equilibrio entre calidad y tamaño es clave para optimizar los archivos STL.
Alternativas a los archivos STL
Aunque los archivos STL son una opción común para la impresión 3D, pocas alternativas ofrecen mejores características y funcionalidad.
STL vs OBJ
Los archivos STL se utilizan mucho en impresión 3D. Utilizan el principio de las mallas triangulares para codificar la geometría. Combina diferentes polígonos en un único archivo para representar la superficie.
El cuadro ilustra las comparaciones.
| STL | OBJ |
| Malla triangular simple | Basado en polígonos y compatible con cuadrantes |
| No admite colores ni texturas | Admite color, mapeado de texturas y coordenadas UV |
| Normalmente más pequeños, pero pueden crecer con la resolución | Más grande debido a los datos adicionales (texturas, colores) |
| Limitado a la geometría de la superficie (sin detalles en materiales o apariencia) | Maneja geometrías, materiales y detalles visuales complejos |
| Lo mejor para impresión 3D y diseños CAD básicos | Ideal para modelos detallados en juegos, películas y proyectos visuales |
| Sencillo, fácil de procesar | Más complejo con bibliotecas de materiales |
STL frente a STEP
En este caso, los archivos STL sólo almacenan geometría de superficie mediante mallas triangulares, por lo que son ligeros y fáciles de procesar. Los archivos STEP son mucho más completos. Conservan la intención del diseño y pueden guardar los modelos como entidades individuales, lo que da lugar a una mayor precisión y curvas más suaves.
A continuación figura una tabla comparativa:
| STL | PASO |
| Malla triangular basada en la superficie | Representación de límites (B-rep) y modelado de sólidos |
| No admite colores ni texturas | Admite color, propiedades de los materiales y texturas |
| Normalmente más pequeños, dependiendo de la resolución de la malla | Más grande gracias a una información geométrica más detallada |
| Geometría de superficie simplificada (sin estructura interna) | Contiene todos los datos de diseño, incluidos ensamblajes y geometrías complejas. |
| Principalmente para impresión 3D y modelos CAD sencillos | Ideal para ingeniería, fabricación e interoperabilidad CAD |
| Sencillo, fácil de procesar | Más complejo, almacena tanto la geometría como los metadatos (intención de diseño, dimensiones). |
| Aproximado, basado en triángulos de superficie | Alta precisión y geometría exacta para aplicaciones de fabricación e ingeniería |
| Limitado, a menudo requiere conversión para software CAD | Gran interoperabilidad entre distintos sistemas CAD |
STL frente a 3MF
La impresión 3D prefiere los archivos STL por su sencillez y compatibilidad. El archivo 3MF (3D Manufacturing format) está basado en XML y es más avanzado porque contiene toda la información necesaria para imprimir un objeto.
A continuación se presenta un cuadro comparativo;
| STL | 3MF |
| Geometría de superficie basada en mallas triangulares | El formato basado en XML admite tanto mallas como detalles completos del modelo. |
| Sin soporte de color o textura Completamente | admite colores, texturas y materiales. |
| Normalmente más pequeños, dependiendo de la resolución de la malla | Compresión más eficaz, archivos más pequeños que los STL con el mismo nivel de detalle |
| Geometría de superficie simplificada | Gestión de geometrías complejas, modelos multimaterial y propiedades más detalladas. |
| Principalmente para impresión 3D y diseños CAD básicos | Bueno para la impresión 3D moderna, especialmente cuando el multimaterial y el color son útiles |
| Sencillo y ligero, fácil de procesar | Estructurado con metadatos (materiales, colores, ajustes de impresión) |
| Aproximado, basado en facetas triangulares | Una mayor precisión admite detalles de diseño y metadatos más ricos para una impresión precisa. |
| Aplicable en software de impresión 3D. | Utilizable por impresoras 3D y software modernos gracias a sus características avanzadas. |
STL frente a código G
El archivo STL es para impresión 3D. El software 3D slicer le ayuda a comunicarse con la impresora para imprimir. Comparativamente, el formato de archivo G-code es un conjunto de instrucciones que guían el proceso de la impresora. Es común en máquinas de corte como fresadoras y tornos.
A continuación se muestra una comparación entre ambos formatos.
| STL | Código G |
| Datos del modelo 3D, malla triangular | Instrucciones de máquina, comandos de sendas para impresoras 3D |
| Representa la forma y la geometría de un modelo 3D | Proporciona instrucciones precisas para que las ejecute una impresora 3D |
| No admite colores ni texturas | Puede incluir instrucciones para la impresión multimaterial (si la impresora lo admite) |
| Puede incluir instrucciones para la impresión multimaterial (si la impresora lo admite) | Grande en función de la complejidad de la impresión y del número de capas |
| Geometría de superficie simplificada | Contiene comandos detallados específicos de la máquina (por ejemplo, movimiento de la boquilla, ajustes de temperatura) |
| Se utiliza para representar modelos 3D para diseño y visualización | Se utiliza para controlar el proceso de impresión, especificando cómo crear físicamente el modelo. |
| Datos simples basados en mallas | Instrucciones línea por línea para cada movimiento, temperatura, velocidad y extrusión |
| Debe convertirse en código G mediante software de corte | Directamente legibles por las impresoras 3D como instrucciones de fabricación |
| Triángulos aproximados basados en superficies | Exactitud hasta en los movimientos específicos de la máquina y los parámetros de impresión |
Conclusión
El formato de archivo STL ha sido como los planos digitales del mundo de la impresión 3D. A pesar de su sencillez y de la rápida traducción de modelos digitales a un formato imprimible, tiene sus limitaciones. A pesar de las funciones avanzadas de los formatos más recientes, STL sigue siendo la opción preferida de muchos diseñadores. No obstante, siempre es importante elegir el formato de archivo en función de la intención del archivo 3D.
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