BC-CS Academy #005 – STL, 3MF, STEP & Co.: Welches Dateiformat brauche ich für den 3D-Druck?

1. Warum gibt es überhaupt so viele Dateiformate?

Ein 3D-Modell besteht nicht einfach nur aus seiner sichtbaren Form.

Je nach Dateiformat können zusätzlich ganz unterschiedliche Informationen gespeichert werden:

• Geometrie und Abmessungen
• einzelne Bauteile eines Modells
• Farben
• Materialien
• Texturen
• Druckeinstellungen
• Position und Ausrichtung auf der Druckplatte
• Support-Strukturen
• Konstruktionsinformationen

Ein Dateiformat muss also nicht automatisch alle diese Informationen enthalten.

Genau deshalb ist die Frage „Welches Format ist das beste?“ eigentlich falsch gestellt.

Die bessere Frage lautet:

Was möchte ich mit der Datei machen?

2. STL – der Klassiker im 3D-Druck

Die Dateiendung .stl dürfte praktisch jedem begegnen, der sich mit 3D-Druck beschäftigt.

STL beschreibt die Oberfläche eines dreidimensionalen Objekts mithilfe vieler kleiner Dreiecke. Je mehr und je kleiner diese Dreiecke sind, desto genauer kann die ursprüngliche Form dargestellt werden.

Das Format ist vergleichsweise einfach und wird von praktisch jedem Slicer unterstützt.

Vorteile von STL

• sehr weit verbreitet
• von nahezu jedem Slicer unterstützt
• unkomplizierter Austausch zwischen verschiedenen Programmen
• für viele einfache Druckmodelle vollkommen ausreichend

Nachteile von STL

STL speichert im Wesentlichen nur die Geometrie des Modells.

Informationen über Farben, Materialien oder Druckeinstellungen gehen dabei normalerweise verloren.

Ein weiterer Nachteil zeigt sich bei der Bearbeitung. Ein STL-Modell besteht aus einem sogenannten Mesh, also einem Netz aus vielen Dreiecken. Möchte man das Modell beispielsweise in einem CAD-Programm umfangreich verändern, ist dieses Dreiecksnetz häufig deutlich schwieriger zu bearbeiten als die ursprünglichen Konstruktionsdaten.

Wann sollte ich STL verwenden?

Wenn du ein Modell lediglich herunterladen, in deinen Slicer laden und anschließend selbst für deinen Drucker vorbereiten möchtest, ist STL meistens vollkommen ausreichend.

3. 3MF – der moderne Nachfolger von STL?

Das Format 3MF (3D Manufacturing Format) wurde speziell für moderne Fertigungsverfahren wie den 3D-Druck entwickelt.

Im Gegensatz zu STL kann eine 3MF-Datei wesentlich mehr Informationen enthalten.

Dazu gehören beispielsweise:

• mehrere Objekte
• Farben
• Materialien
• Einheiten und Abmessungen
• Metadaten
• Informationen über die Anordnung von Bauteilen

Ein weiterer Vorteil: 3MF speichert die Geometrie effizienter und eindeutiger als das alte STL-Format.

Aber Vorsicht: 3MF ist nicht gleich 3MF

Gerade bei Programmen wie Bambu Studio, OrcaSlicer oder PrusaSlicer begegnet einem 3MF häufig noch in einer weiteren Funktion.

Ein Slicer kann eine komplette Projektdatei als 3MF speichern.

Eine solche Datei kann neben dem eigentlichen Modell beispielsweise enthalten:

• Druckplatten und deren Anordnung
• Skalierung und Ausrichtung
• verwendete Filamente bzw. Farben
• Slicer-Einstellungen
• Support-Einstellungen
• Modifier
• bereits bemalte Bereiche eines Mehrfarbdrucks

Das macht 3MF ausgesprochen praktisch.

Es bedeutet allerdings auch, dass zwei Dateien mit der Endung .3mf nicht zwangsläufig denselben Inhalt besitzen müssen. Eine kann lediglich das 3D-Modell enthalten, während eine andere ein komplettes vorbereitetes Slicer-Projekt ist.

Einstellungen trotzdem kontrollieren!

Wenn du eine vorbereitete 3MF-Datei herunterlädst, solltest du deren Einstellungen nicht einfach ungeprüft übernehmen.

Kontrolliere unter anderem:

• ausgewählten Drucker
• Druckplatte
• Düsendurchmesser
• Filamentprofile
• Temperaturen
• Schichthöhe
• Support
• Druckgeschwindigkeit

Die Einstellungen des Erstellers müssen nicht automatisch zu deinem Drucker, deinem Filament oder deiner gewünschten Druckqualität passen.

4. OBJ – interessant für Farben und Texturen

Das OBJ-Format (.obj) ist ebenfalls ein Mesh-Format und stammt ursprünglich aus dem Bereich der 3D-Grafik.

Im Gegensatz zu STL kann OBJ zusätzliche Informationen wie Texturkoordinaten und Materialien verwenden.

Dabei können neben der eigentlichen OBJ-Datei zusätzliche Dateien dazugehören, beispielsweise eine MTL-Datei für Materialinformationen und entsprechende Texturbilder.

OBJ findet man deshalb häufiger bei Modellen, die ursprünglich für:

• 3D-Grafik
• Animation
• Spiele
• Rendering

erstellt wurden.

Für den klassischen einfarbigen FDM-Druck bringt OBJ gegenüber STL häufig keinen entscheidenden Vorteil. Bei Modellen mit Farb- oder Texturinformationen kann das Format dagegen interessant sein.

5. STEP/STP – wenn du ein Modell bearbeiten möchtest

Eine völlig andere Kategorie ist STEP, meistens mit den Dateiendungen .step oder .stp.

Während STL und OBJ die Oberfläche eines Modells als Dreiecksnetz beschreiben, dient STEP dem Austausch von CAD-Daten.

Das macht einen großen Unterschied.

Ein STEP-Modell lässt sich in CAD-Programmen wie Fusion, FreeCAD oder SolidWorks in vielen Fällen wesentlich besser weiterbearbeiten als ein STL-Mesh.

Möchtest du beispielsweise:

• eine Bohrung verändern,
• einen Ausschnitt hinzufügen,
• Maße anpassen,
• eine Halterung verlängern,
• technische Bauteile weiterentwickeln,

ist eine vorhandene STEP-Datei meistens deutlich angenehmer als die Bearbeitung einer STL-Datei.

STEP bedeutet aber nicht automatisch „vollständig editierbar“

Auch eine STEP-Datei enthält normalerweise nicht die komplette Konstruktionshistorie des ursprünglichen CAD-Projekts.

Skizzen, Parameter, Abhängigkeiten und einzelne Bearbeitungsschritte können fehlen.

Du erhältst jedoch saubere CAD-Geometrie, mit der sich wesentlich besser weiterarbeiten lässt als mit einem triangulierten STL-Mesh.

Wenn STL und STEP angeboten werden?

Willst du das Modell nur drucken:

→ STL oder 3MF

Willst du es konstruktiv verändern:

→ STEP herunterladen

Wenn der Speicherplatz keine Rolle spielt, kann es sinnvoll sein, beide Dateien aufzubewahren.

6. F3D – das Fusion-Projekt

Wer mit Autodesk Fusion arbeitet, begegnet möglicherweise Dateien mit der Endung .f3d.

Dabei handelt es sich um Fusion-Designdateien.

Sie können – abhängig davon, wie das Modell erstellt und gespeichert wurde – deutlich mehr Konstruktionsinformationen enthalten als eine exportierte STEP-Datei.

Dazu können beispielsweise gehören:

• Skizzen
• Körper
• Komponenten
• Parameter
• Abhängigkeiten
• Konstruktionsschritte

Wenn ein Designer sowohl eine STL- als auch eine F3D-Datei anbietet und du das Modell in Fusion verändern möchtest, ist die F3D-Datei deshalb besonders interessant.

Für den direkten Druck ist sie dagegen nicht notwendig. Das fertige Modell wird zunächst für den Slicer exportiert beziehungsweise an diesen übergeben.

7. Und was ist mit G-Code?

Hier gibt es einen wichtigen Unterschied:

G-Code ist kein 3D-Modellformat.

Ein Slicer nimmt ein 3D-Modell und berechnet daraus die konkreten Bewegungen und Aktionen des Druckers.

Vereinfacht sieht der Ablauf so aus:

3D-Modell → Slicer → druckerspezifische Druckdatei → 3D-Drucker

Die erzeugte Datei enthält beispielsweise Anweisungen für:

• Bewegungen der Achsen
• Extrusion
• Temperaturen
• Lüfter
• Geschwindigkeit
• Werkzeug- bzw. Filamentwechsel

Bei modernen Druckersystemen muss die fertige Druckdatei übrigens nicht zwingend einfach eine klassische .gcode-Datei sein. Hersteller und Software können eigene Dateiformate oder Container verwenden, die den eigentlichen G-Code und zusätzliche Informationen enthalten.

Fremden G-Code nicht einfach drucken

Eine fertige Druckdatei kann speziell für einen bestimmten:

• Drucker
• Düsendurchmesser
• Filamenttyp
• Maschinenaufbau
• Slicer bzw. dessen Einstellungen

erstellt worden sein.

Deshalb sollte man fremde fertige Druckdateien nur verwenden, wenn man sicher weiß, dass sie für den eigenen Drucker und die entsprechende Konfiguration vorgesehen sind.

Im Zweifelsfall ist es besser, das ursprüngliche Modell selbst im eigenen Slicer vorzubereiten.

8. Weitere Formate, die dir begegnen können

Neben den genannten Formaten gibt es noch zahlreiche weitere Dateitypen.

AMF

AMF steht für Additive Manufacturing File Format und wurde ebenfalls für additive Fertigungsverfahren entwickelt.

In der Praxis begegnet einem AMF im Hobbybereich allerdings deutlich seltener als STL oder 3MF.

PLY

PLY kann neben Geometrie auch zusätzliche Informationen wie Farben speichern und findet unter anderem im Bereich von 3D-Scans Verwendung.

GLTF und GLB

Diese Formate wurden vor allem für die effiziente Darstellung von 3D-Modellen entwickelt und sind beispielsweise bei Webanwendungen, AR und 3D-Grafik verbreitet.

Für den klassischen Workflow eines FDM-Druckers spielen sie bislang eine deutlich kleinere Rolle.

9. Die wichtigsten Formate im Vergleich

* abhängig davon, ob es sich beispielsweise um ein Slicer-Projekt handelt
** gegebenenfalls zusammen mit zusätzlichen Material- und Texturdateien

10. Welches Format sollte ich herunterladen?

Stehst du auf einer Modellplattform vor mehreren Downloadmöglichkeiten, kannst du dich grob an folgender Regel orientieren:

Ich möchte das Modell einfach nur drucken

3MF oder STL

Wenn eine sauber vorbereitete 3MF-Datei für deinen Slicer beziehungsweise Drucker vorhanden ist, kann sie dir Arbeit ersparen.

Möchtest du sämtliche Einstellungen selbst vornehmen, ist eine STL-Datei weiterhin vollkommen ausreichend.

Ich möchte ein technisches Modell verändern

STEP/STP

Wenn vorhanden, solltest du die STEP-Datei der STL-Datei vorziehen.

Ich möchte ein Fusion-Modell weiterentwickeln

F3D

Insbesondere dann, wenn die ursprünglichen Konstruktionsinformationen enthalten sind.

Ich möchte Farben oder Texturen erhalten

3MF oder OBJ

Welches Format besser geeignet ist, hängt davon ab, wie das Modell erstellt wurde und welche Software du anschließend verwenden möchtest.

Es wird nur G-Code angeboten

Hier solltest du genau prüfen, für welchen Drucker und welche Konfiguration die Datei erstellt wurde.

Wenn möglich, besorge dir stattdessen das ursprüngliche 3D-Modell und slice es selbst.

11. Dateiformat und Lizenz sind zwei verschiedene Dinge

Nach unserem vorherigen Academy-Artikel über 3D-Druck-Lizenzen ist noch ein Punkt besonders wichtig:

Das Dateiformat sagt nichts darüber aus, was du mit dem Modell rechtlich machen darfst.

Eine STEP-Datei lässt sich technisch hervorragend verändern. Das bedeutet aber nicht automatisch, dass die Lizenz des Designers Veränderungen oder eine Weitergabe erlaubt.

Ebenso darf eine kostenlose STL-Datei nicht automatisch kommerziell verwendet werden.

Prüfe deshalb unabhängig vom Dateiformat immer die Lizenzbedingungen des jeweiligen Modells.

Fazit: Für jeden Zweck das passende Format

STL wird uns im 3D-Druck vermutlich noch lange begleiten. Das Format ist einfach, weit verbreitet und für den reinen Druck eines Modells häufig vollkommen ausreichend.

Trotzdem lohnt es sich, Alternativen zu kennen.

3MF ist besonders interessant für moderne 3D-Druck-Workflows und kann wesentlich mehr Informationen transportieren als STL.

STEP ist die bessere Wahl, wenn technische Modelle später noch verändert werden sollen.

F3D kann für Fusion-Anwender besonders wertvoll sein, wenn die ursprünglichen Konstruktionsdaten verfügbar sind.

Und fertige G-Code- beziehungsweise Druckdateien stehen bereits am Ende des Slicing-Prozesses und sollten nicht mit einem eigentlichen 3D-Modell verwechselt werden.

Die wichtigste Regel lautet deshalb:

Lade nicht automatisch immer die STL-Datei herunter. Überlege zuerst, was du mit dem Modell machen möchtest.

Wenn mehrere Formate angeboten werden, kann es außerdem sinnvoll sein, neben der fertigen Druckdatei auch die bearbeitbare Ausgangsdatei zu archivieren. Vielleicht möchtest du das Modell später doch noch verändern.

Ausblick auf BC-CS Academy #006

Jetzt wissen wir, wo wir 3D-Modelle finden, wie wir das passende Modell auswählen, welche Rolle Kosten und Lizenzen spielen und welches Dateiformat wir benötigen.

Doch wie wird aus einer STL-, 3MF- oder anderen Modelldatei schließlich etwas, das unser 3D-Drucker tatsächlich drucken kann?

Genau darum geht es im nächsten Teil:

BC-CS Academy #006 – Vom 3D-Modell zum Druck: Was macht eigentlich ein Slicer?