3D Manufacturing Format
Das Dateiformat speziell für Additive Fertigungsverfahren
Im folgenden Artikel stellen wir Ihnen das Dateiformat „3D Manufacturing Format“ vor und geben Ihnen einen Überblick über die Vorteile und Möglichkeiten, die dieses in der Additiven Fertigung bieten kann.
Was ist das 3D Manufacturing Format?
Das 3D Manufacturing Format, kurz 3MF, ist ein modernes Dateiformat für den 3D Druck, welches speziell mit Blick auf die Additive Fertigung entwickelt wurde. Das Format ermöglicht es 3D Objektmodelle für eine Vielzahl von Anwendungen, Plattformen, Dienste und Drucker zu rendern. Ziel bei der Entwicklung war es, ein Dateiformat zu schaffen, welches mit den neuesten Versionen von 3D Druckern arbeiten kann und Einschränkungen und Probleme anderer 3D Dateiformate, wie beispielsweise STL, behebt.
Woher kommt das 3MF?
Das 3D Manufacturing Format wurde vom sogenannten „3MF Konsortium“ auf den Weg gebracht. Bei diesem Konsortium handelt es sich um eine Gruppe von Entwicklern von Computersoftware, Hardware und Additiver Fertigung, die im Jahr 2015 von den wichtigsten Akteuren der additiven Fertigungsindustrie gegründet wurde. Dazu zählen unter anderem Microsoft, Autodesk, EOS, HP, Stratasys und Ultimaker. Das 3MF Konsortium ist Teil der Joint Development Foundation Projects, LLC, einer Non Profit-Organisation und Tochtergesellschaft der Linux Foundation, welche die Infrastruktur bereitstellt, mit der Gruppen Standards und Quellcode-Entwicklungskooperationen etablieren und betreiben können.
Mit 3MF hat sich das Konsortium zum Ziel gesetzt, ein Dateiformt zu entwickeln, das folgende Merkmale enthält:
- Vollständig: Alle erforderlichen Modell-, Material- und Eigenschaftsinformationen sind in einem einzigen Archiv enthalten.
- Vom Menschen lesbar: Die Entwicklung wird durch die Verwendung gängiger Strukturen wie OPC, ZIP und XML vereinfacht.
- Einfach: Eine kurze und klare Spezifikation sorgt für einfache Entwicklung und schnelle Validierung.
- Erweiterbar: Durch die Nutzung von XML-Namensräumen werden unter Beibehaltung der Kompatibilität öffentliche und private Erweiterungen möglich.
- Eindeutig: Die Konsistenz einer Datei von der digitalen bis zur physischen Form wird durch klare Sprache und Konformitätstests sichergestellt.
- Kostenlos: Der Zugang zur und die Implementierung der 3MF Spezifikationen ist und bleibt frei von Gebühren.
Welche Vorteile hat 3MF gegenüber anderen Dateiformaten?
Als aktueller Industriestandard für den Datenaustausch in der Additiven Fertigung gilt das STL (Standard Tessellation Language) Format. Dieses wurde 1987 eingeführt und ist damit für Informationstechnologie-Maßstäbe bereits sehr alt. Sein Alter ist unter anderem ein Grund dafür, dass das STL Format einige erhebliche Nachteile mit sich bringt.
So enthält das Format zum einen nur Informationen über äußere Oberflächen und Gestalt des Objekts, jedoch nicht über Textur, Farbe oder Materialeigenschaften. Mit 3MF hingegen können alle diese Informationen bereitgestellt werden, was je nach Drucker und Anwendungsfall viel Zeit sparen kann.
Des Weiteren speichert STL keine genaue mathematische Darstellung des 3D Modells. Stattdessen wird die Oberfläche in Form von Tesselierungen gespeichert. Dabei wird die Oberfläche des 3D Modells durch zahlreiche Dreiecke kodiert, die das Modell bedecken. Da diese Dreiecke völlig ungeordnet abgelegt sind, kann das Datenformat nachträglich nur schwer verändert werden. Zudem sind STL Dateien häufig sehr groß, da die verwendeten Dreiecke gemeinsame Eckpunkte haben und daher mehrfach aufgelistet werden, was zu riesigen Datenmengen führt.
3MF hingegen verwendet das gleiche Komprimierungsverfahren wie das beliebte ZIP Format. Dadurch sind die Dateien nicht nur deutlich kleiner als bei STL, sondern können zudem leicht dekomprimiert werden, um mit den enthaltenen Daten zu arbeiten.
Außerdem enthält 3MF mathematisch genaue Geometriedaten des 3D Modells und leidet daher nicht an den typischen Ungenauigkeiten, die sich bei STL aus dem verwendeten Dreiecks-Netz ergeben können. Durch die Speicherung der Daten bei 3MF im vom Menschen lesbaren XML-Format, kann hier zudem der Code angezeigt und gegebenenfalls leicht geändert werden.
Neben STL und 3MF gibt es natürlich noch weitere Dateiformate, die für den 3D Druck verwendet werden können, so zum Beispiel OBJ oder VRML. Jedoch wurden diese Formate nicht speziell für die Additive Fertigung entwickelt. Dadurch kann es vorkommen, dass Daten fehlen, die vom 3D Drucker benötigt werden, während gleichzeitig viele Informationen in den Dateien gespeichert sind, die für den 3D Druck überflüssig sind. Während STL und 3MF weit verbreitet sind und von den meisten Software- und Hardwareherstellern unterstützt werden, sollte beachtet werden, dass das bei alternativen Dateiformaten nicht unbedingt der Fall ist.
Wie kann 3MF den Arbeitsablauf verbessern?
Das 3MF Dateiformat kann in allen Phasen des Herstellungsprozesses Vorteile und Lösungen von Problemen bietet, die sich bei anderen Dateiformaten in der Additiven Fertigung ergeben können. Dies zeigt sich bereits in der Designphase. Hier kann der Konstrukteur mit 3MF alle Informationen und Designvorgaben, die für die Herstellung eines 3D Druck Bauteils erforderlich sind, bereitstellen. Bei der Vorbereitung des Baujobs ermöglicht das Dateiformat eine effiziente Anordnung von Teilen auf einer Bauplattform, wobei die Flexibilität des Arbeitsablaufs weiterhin gegeben ist. Außerdem können mithilfe des Formats tatsächliche Materialien und Stützstrukturen abgebildet werden, sodass sichergestellt werden kann, dass das Bauteil auf dem jeweiligen Drucker korrekt gedruckt wird. 3MF bietet zudem Erweiterungsmechanismen, welche die Anreicherung der Daten mit kundenspezifischen Fertigungsinformationen ermöglicht, wodurch AM Daten in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden können. Durch die 3MF Produktionserweiterung wird schließlich auch die Rückverfolgbarkeit der Produktion durch eine eindeutige Identifizierung aller Objekte auf einer Bauplattform möglich.