3D打印机文件格式：STL

3D打印机文件格式
STL：标准
向很多3D打印专业人员询问他们使用哪种格式，您很可能每次都会得到相同的答案：STL。截至目前，STL在3D打印机文件格式中无疑是冠军。STL的历史可以追溯到3D打印本身的发明。Chuck Hull于1987年在3D Systems发明了第一台3D打印机。STL文件格式的背后是同一个人。

第一台3D打印机的发明者查克·赫尔（Chuck Hull）也是STL文件格式的幕后推手

自发明以来，它一直是3D打印行业的事实上的标准。格式规范已保持30年不变。尽管存在年龄和局限性，但由于3D打印工具链中的每个软件和硬件均具有强大的支持，因此当今大多数3D打印工作流程仍继续使用此格式（以及仅此格式）。

 简而言之，STL 3D打印机文件格式功能
STL是最简单的开源文件格式之一。它支持ASCII（较大的文件大小，易于阅读）和二进制（较小的文件大小）编码。它可以对3D模型的几何形状进行编码，但不支持存储任何其他有趣的对象属性。您不能存储有关颜色，纹理或材料的信息。直到最近，大多数3D打印机只能用一种材料打印模型。因此，仅存储几何图形的文件格式就足够了。

在过去的几年中，多色3D打印机已迅速受到关注。尽管它仍然不是主流，但我们相信它将在几年内。STL文件将无法在这些打印机上使用。

STL还使用一种非常简单的方法（称为“镶嵌”）来存储几何。事实证明这既是福音，也是诅咒。镶嵌是将具有一个或多个几何形状的表面平铺以使没有重叠或间隙的过程。如果您曾经看过瓷砖地板或墙壁，那么这就是镶嵌的真实示例。

平铺的墙壁和地板是镶嵌的简单现实生活示例

STL 3D打印机文件格式使用三角形磁贴覆盖3D模型的表面。这些三角形的顶点和法线存储在文件中，以编码模型的几何形状。

立方体和球面的镶嵌

立方体和具有三角形小平面的球面的镶嵌

精细的三角形网格大致编码了此3D模型的表面几何形状（来源：i.materialize）

三角形可以任意缩小以近似弯曲区域。但是，三角形越小，覆盖表面所需的三角形数量越大。存储有关大量三角形的信息可能会占用大量空间，从而导致文件较大。因此，这种3D打印机文件格式的精度是以尺寸为代价的。

左侧的完美球形表面可近似为棋盘形。右图使用大三角形，从而形成了具有较小文件大小的粗略模型。中间的数字使用较小的三角形，并且以更大的文件大小为代价实现了更平滑的近似（来源：i.materialize）
随着3D打印的逼真度达到微米级的精度，大文件大小很快将成为一个大问题。

那么，为什么STL 3D打印机文件格式如此流行？
毫无疑问，STL是一种简单而又古老的3D打印机文件格式。那么为什么人们继续使用它呢？

答案正好是：因为它既古老又简单。由于文件格式是有史以来第一台3D打印机中使用的格式，因此它很快成为3D打印标准。3D Systems以外的制造商也采用了它，因为那是当时最合理的选择。

第一台商用3D打印机SLA-1使用了STL格式
由于几乎所有硬件制造商都在押注这种3D打印机文件格式，因此CAD软件制造商必须遵循才能满足需求。在过去的二十多年中，几乎所有主要的CAD软件都包括对STL格式的导入和导出支持。3D打印机文件格式的简单性在此过程中发挥了作用，因为为STL编写解析器非常容易。

很快，STL成为3D打印工具链中每个软件和硬件组件的普遍组成部分。如果出现了新的3D打印产品，则STL将成为第一个受支持的格式，以确保该产品与工作流程的其他部分一起正常工作。今天仍然如此。

随着整个工作流程与STL兼容，3D打印爱好者和从业人员自然会开始选择STL，而不是其他没有等效支持的格式。

STL成为事实上的3D打印标准。大多数3D可打印模型也在Internet上作为STL共享。数十种先进的支持软件（例如STL文件修复工具）应运而生。互联网上充斥着与STL 3D打印机文件格式有关的文档，问答和疑难解答信息以及教程。

所有这些因素都使STL成为3D打印的成功格式。如今，人们仍然压倒性地将其选择用于3D打印，我们认为这种趋势将至少持续五年。

STL 3D打印机文件格式的缺点
在3D打印机文件格式中，尽管获得了制造商的最佳支持，但STL是一种过时的文件格式。自从发明以来，该格式就没有一次更新过，这无济于事。1987年的需求不是2017年的需求。这是人们大声抱怨的3D打印机文件格式的缺点。

STL 3D打印机文件格式存储了大量冗余信息
展示这一点的最简单方法是通过示例。这是一个比较列表，列出了保存为不同3D文件格式的相同模型（约63,000个三角形面）的文件大小。

PLY（二进制）：110万
X3DB（二进制）：130万
OBJ（ASCII）：2M
PLY（ASCII）：2M
X3D（ASCII）：2.1M
VRML（ASCII）：2.7M
STL（二进制）：3M
STL（ASCII）：1100万
如您所见，STL是列表中最肿的格式。发生这种情况是因为STL将法线存储到三角形（即使这是多余的信息）。当法线不可用时，它将坚持使用默认值（0，0，0），该值也不必要地占用空间。

STL 3D打印机文件格式缓慢且容易出错
尽管STL是最肿的格式，但实际上它存储的信息少于其对应的信息！它不存储有关平铺三角形面的连通性的信息。如果没有连接，该文件实质上代表一堆漂浮在空间中的三角形，也称为“三角形汤”。读取STL文件的软件通常必须猜测或计算连接信息。此步骤很慢且容易出错。

STL 3D打印机文件格式几乎没有或没有用于水密几何形状的检查机制
使用过STL文件的任何人都知道，不能保证文件是否可以正确打印。3D打印需要水密的几何形状，但是许多STL文件都有孔或重叠的三角形。3D打印机文件格式不会对几何图形执行很多检查，因此人们不得不诉诸STL修复软件来手动检查和修复它。

STL 3D打印机文件格式无法存储颜色，材料和纹理信息
现在，许多3D打印机都能够打印具有渐变材料成分的多色对象。但是，STL文件不能编码除几何图形以外的任何其他信息。因此，STL完全无法用于这些高级打印机。

STL 3D打印机文件格式不包含缩放比例信息
在STL中，没有用于存储模型中使用的单位的字段。就您所知，它可以是毫米，厘米，英寸或英尺。