Le TL ; DR : L'exportation de la géométrie CAO avec la bonne résolution STL permettra d'obtenir des pièces imprimées en 3D avec une précision dimensionnelle et une finition de surface optimales, sans ralentir le processus de découpage.

Nous vous recommandons de commencer par exporter des STL avec les paramètres suivants :

• - En format STL binaire (taille de fichier plus petite que l'ASCII)
• -Tolérance/déviation cordale de 0,1 mm [0,004 pouces]
• -Tolérance/déviation angulaire de 1 degré
• - [Facultatif] Longueur minimale des côtés du triangle fixée à 0,1 mm [0,004 pouces]

Si la taille du fichier résultant est supérieure à 20 Mo, nous vous recommandons vivement de réduire la taille du fichier en augmentant les valeurs de la tolérance cordale et angulaire jusqu'à ce que la taille du fichier STL atteigne moins de 20 Mo, car une taille trop importante de fichier peut ralentir de manière significative les calculs réalisés lors de la préparation du STL pour l'impression 3D. Si votre modèle contient encore trop de méplats avec ces paramètres, vous pouvez essayer de diminuer les valeurs de la tolérance cordale et angulaire, tout en conservant autant que faire se peut la taille du fichier en dessous de 20 Mo.

Qu'est-ce qu'un fichier STL ?

Le STL est un format de fichier original créé pour l'impression 3D par stéréolithographie à la fin des années 1980 (STL vient de STereoLithography). Ce format est la norme dans l'industrie de l'impression 3D pour l'importation de fichiers de modèles 3D dans un programme de préparation à l’impression comme le logiciel Eiger de Markforged, en vue de l'impression 3D à proprement dite du modèle. Si vous avez déjà utilisé une imprimante 3D ou conçu un objet destiné à être imprimé en 3D, il est presque certain que vous avez déjà rencontré un fichier STL. Mais saviez-vous que tous les fichiers STL ne sont pas égaux ? En fait, il est tout à fait possible de concevoir un modèle 3D qui répond à vos exigences fonctionnelles, puis de générer un fichier STL à partir de ce modèle qui produira des pièces originales.

Les fichiers STL décrivent simplement un ensemble de triangles qui forment (généralement) un maillage, proche des surfaces continues d’un modèle 3D. Pour être plus précis, un fichier STL contient une liste de coordonnées tridimensionnelles, regroupées en ensembles de trois, ainsi qu'un vecteur normal. Chacun de ces ensembles de trois coordonnées constitue les sommets (angles) d'un triangle et le vecteur est normal, ou perpendiculaire, au plan qui est décrit par les trois points du triangle.

Dans un fichier STL ASCII (basé sur le texte), chaque triangle est représenté dans le format suivant, où le vecteur normal n est représenté par(_{ni nj nk}) et chaque sommet v a des coordonnées tridimensionnelles(_{vx vy vz}) :

facette normale ni nj nk

boucle extérieure

vertex v1x v1y v1z

vertex v2x v2y v2z

vertex v3x v3y v3z

endloop

endfacet

Ensemble, tous les triangles (il est courant d'en avoir des millions) forment un maillage capable de décrire une géométrie tridimensionnelle, qui peut ensuite être importé dans un logiciel de préparation à l’impression, comme la plateforme logicielle Eiger de Markforged, en vue d'être imprimé en 3D.

Il est important de noter que les fichiers STL destinés à l'impression 3D doivent contenir un ou plusieurs maillages bien formés qui englobent entièrement la géométrie que vous souhaitez créer, chaque coté de triangle étant parfaitement connecté à deux autres faces (ce qui est parfois appelé un STL manifold , ou sans vide).

Cependant, un fichier STL constitue simplement une liste de coordonnées et de vecteurs. Il n'existe aucune exigence particulière s’agissant de la spécification du fichier STL pour un manifold. Les fichiers STL, en particulier ceux créés directement à partir de scanners 3D, contiennent souvent une géométrie non manifold ou des surfaces incomplètes qu'il peut être difficile, voire impossible, d'imprimer correctement en 3D, et qui peuvent provoquer des erreurs lors de la préparation de l’impression.

En général, il est préférable d'exporter vos STL à partir d'un logiciel de CAO classique doté de bonnes capacités d'exportation STL. La quasi-totalité des logiciels de CAO d'ingénierie commerciale moderne et les logiciels libres ou amateurs les plus connus en font partie. Une recherche rapide en ligne à propos de votre logiciel de CAO et « options d’exportation STL » devrait vous apporter des éléments de réponse.

Impression 3D de STL : Pourquoi c'est important

Cette dernière section traitait un peu plus de géométrie, ce qui vous importe probablement peu - ce qui est important pour cette discussion cependant, c'est le maillage créé par tous ces triangles. Un triangle étant une forme plate en 2D, l’ensemble des triangles d'un fichier STL peut uniquement reproduire parfaitement un modèle 3D composé uniquement de surfaces planes, comme un cube, un polygone ou toute autre géométrie sans surface courbe, à condition que les triangles du maillage soient plus petits que la plus petite caractéristique du modèle. Nous reviendrons sur cette hypothèse plus tard, lorsque nous parlerons des paramètres d'exportation d’un fichier STL dans un logiciel de CAO.

De nombreuses pièces d'ingénierie contiennent cependant au moins quelques surfaces courbes, qu'il s'agisse de trous, de congés, de rayons, de cercles ou de courbes plus complexes et de géométries organiques. Ces caractéristiques et surfaces courbes (non planes) seront reproduites par un maillage de triangles et ne pourront donc être prises en compte avec précision par un fichier STL, selon les paramètres d'exportation STL.

Dois-je mettre à jour mes fichiers STL ?

Si vous êtes satisfait de la qualité de vos impressions 3D et de la vitesse à laquelle leurs fichiers STL respectifs sont traités dans Eiger, alors félicitations - il n'y a pas besoin de changer quelque chose qui fonctionne bien ! Toutefois, si vous rencontrez des difficultés, cet article peut vous aider à résoudre deux problèmes principaux, qui résultent de fichiers STL générés avec des paramètres de résolution d'exportation trop faibles ou trop élevés. Les fichiers STL à faible résolution sont identifiables par leurs impressions 3D présentant des zones plates à des endroits qui devraient contenir des faces lisses courbées. Avec des fichiers STL de résolution excessivement élevée, vous obtiendrez de magnifiques pièces imprimées en 3D, mais la grande taille des fichiers engendrera des temps de préparation à l’impression longs dans le logiciel Eiger de Markforged, ce qui peut provoquer un bug de l'interface utilisateur lors de l'ajustement de la vue de la pièce dans les cas les plus extrêmes.

L'une des raisons pour lesquelles le format STL est si répandu est sa simplicité. Un large éventail de logiciels d'ingénierie et de conception sont capables de prendre en charge, de modifier et de générer des fichiers STL à partir d'autres formats de modèles 3D. Ils peuvent ensuite être imprimés sur presque toutes les imprimantes 3D. Malheureusement, l'un des principaux inconvénients des STL est aussi leur simplicité - ils ne contiennent aucune information sur le système d'unités (millimètres, pouces, pieds, etc.) dans lequel ils ont été conçus et il n'est pas vraiment possible de déterminer la résolution d'un fichier STL par lui-même et la précision avec laquelle il représente le modèle original à partir duquel il a été créé.

Le problème le plus courant rencontré par nos utilisateurs est celui des fichiers STL trop grossiers, générés avec une résolution trop faible. L'indicateur le plus évident de ce phénomène est la présence de zones plates et de facettes sur des pièces conçues avec des courbes lisses, comme dans l'image suivante d'une buse.

Vous pouvez également identifier facilement la faible résolution en utilisant les outils intégrés à la plateforme logicielle Eiger de Markforged. Lorsque vous déplacez votre souris sur le modèle de la pièce dans le logiciel, Eiger met en évidence la face située sous votre curseur en bleu, ainsi que toutes les faces qui lui sont parallèles (et dans une petite tolérance angulaire par rapport au parallèle). Si vous pouvez clairement voir des facettes et des méplats dans votre modèle lorsque vous mettez en évidence les faces avec votre souris, vous devez probablement augmenter la résolution de votre fichier STL. Si les faces mises en évidence ont l'air "floues", avec un gradient de couleur relativement lisse, la résolution STL est probablement suffisante pour l'impression 3D.

D'autre part, les fichiers STL avec une résolution trop élevée peuvent être trop volumineux pour qu'Eiger puisse les traiter efficacement. Ils peuvent entraîner un ralentissement de l’opération de préparation à l’impression. Il n'y a pas de limite réelle (autre que l'espace de stockage disponible sur votre ordinateur) à la résolution d'un STL, et il est tout à fait possible de créer un maillage triangulaire dont la longueur des côtés du triangle est de l'ordre du nanomètre ou moins (pour référence, un cheveu humain mesure en moyenne environ 75 000 nanomètres). Il s'agit d'une résolution bien trop élevée par rapport à ce qui peut être utilisé par votre imprimante 3D ou à ce qui est nécessaire. Un STL à trop haute résolution ne fait que ralentir votre flux de travail et vous faire perdre du temps.

Malgré ces limites, il est facile de réaliser de superbes pièces imprimées en 3D, en respectant quelques bonnes pratiques lors de la création d'un fichier STL. Les paramètres d’exportation que vous choisissez dans votre logiciel de CAO lors de la génération et de l’exportation d’un fichier STL peuvent avoir un impact majeur sur la qualité, la précision dimensionnelle et la finition de surface de votre pièce imprimée en 3D. Il est donc primordial de comprendre ces paramètres.

Définir les paramètres STL

Lorsque vous exportez un STL depuis votre logiciel de CAO, quelques paramètres contrôlent la densité du maillage triangulaire, qui définit à son tour la géométrie de la pièce. Une façon d'envisager l'interaction entre le processus d'exportation et ces paramètres est que votre logiciel de CAO tente d'optimiser la taille du fichier STL et essaie donc de créer le maillage le plus grossier, en utilisant la résolution la plus faible possible, mais un ou plusieurs des paramètres d'exportation que vous spécifiez peuvent exiger que le logiciel utilise un maillage de plus haute résolution sur différentes caractéristiques et géométries. Voici une image mentale utile : considérer que ces paramètres d'exportation " forcent " le processus d'exportation à générer un maillage plus fin et de plus haute résolution.

En général, la plupart des logiciels de CAO modernes offrent aux utilisateurs la possibilité de contrôler au moins deux paramètres d'exportation : l’un avec des dimensions linéaires appelé tolérance cordale (ou déviation cordale), l’autre avec des dimensions angulaires appelé tolérance angulaire (ou déviation angulaire). Le STL résultant doit remplir toutes les conditions spécifiées par les paramètres d'exportation que vous avez choisis. Selon la géométrie d'un élément spécifique de votre modèle 3D, l'un de ces paramètres sera généralement plus restrictif (c'est-à-dire qu'il nécessitera un maillage de plus haute résolution) que l'autre et pourra être considéré comme le paramètre dominant ou limitant de cet élément. Le paramètre limitant varie généralement sur la géométrie d'une pièce en fonction de différentes caractéristiques. Nous allons d'abord explorer ces paramètres et leur impact sur la génération des STL, puis nous verrons comment configurer ces paramètres dans de nombreux grands logiciels de CAO.

Tolérance cordale/déviation cordale

La tolérance cordale (ou déviation cordale) est un ensemble qui contrôle la précision dimensionnelle globale du fichier STL par rapport au modèle 3D tel qu’il a été conçu. La tolérance cordale est généralement spécifiée comme étant la déviation linéaire normale (perpendiculaire) maximale autorisée entre la surface du modèle 3D tel qu’il a été conçu et la face triangulaire la plus proche du STL résultant, comme le montre l'image suivante.

Vous pouvez considérer que la tolérance cordale contrôle l'erreur maximale autorisée entre le STL généré et le modèle tel qu’il a été conçu, sur l'ensemble de la géométrie de la pièce. Ainsi, lorsque la fonction d'exportation STL de votre logiciel de CAO construit un maillage triangulaire autour de la géométrie de votre modèle 3D, elle ne peut pas créer de triangles dont la distance maximale par rapport au modèle 3D dépasserait la tolérance cordale que vous avez spécifiée. En supposant que la tolérance cordale est le facteur limitant de la résolution STL, une valeur de tolérance cordale plus faible se traduira par un STL de plus haute résolution, avec plus de triangles et une taille de fichier plus importante.

Tolérance angulaire/déviation angulaire/déviation normale

Le paramètre de tolérance angulaire (parfois appelé déviation angulaire ou déviation normale) contrôle l’angle maximal admis entre les vecteurs normaux de deux triangles voisins dans le maillage. Vous pouvez le considérer comme un paramètre permettant « d’affiner » le maillage avec une résolution supérieure à ce que la tolérance cordale permettrait normalement. Un bon exemple de cas où la tolérance angulaire entre en jeu est typiquement celui des petites surfaces courbes, comme les congés dont les rayons sont de taille similaire à la tolérance cordale. Sans le paramètre de la tolérance angulaire, ces petits congés pourraient présenter des méplats très visibles, ou être transformés en chanfrein dans le cas extrême où le rayon du congé serait égal à la tolérance cordale, comme le montre le schéma suivant.

Si la valeur de la déviation angulaire (mesurée en degrés) est suffisamment faible pour devenir le paramètre dominant, elle obligera le processus de génération du STL à ajouter davantage de triangles dans les zones où la pièce présente des courbures plus prononcées, qui sont souvent des caractéristiques avec de petits rayons. Cela permet d'améliorer l’aspect de ces caractéristiques dans la pièce imprimée en 3D qui en résulte, au-delà de ce que la tolérance cordale seule serait capable d’apporter.

Notez que si la déviation angulaire est généralement mesurée en degrés (une valeur plus faible donnant lieu à un modèle de plus haute résolution), certains logiciels de CAO présentent la déviation angulaire comme un paramètre de "contrôle de l'angle" sans dimension dont la valeur varie entre 0 à 1, les valeurs plus élevées correspondant à une plus haute résolution STL autour des surfaces courbes. Consultez la section ci-dessous sur les paramètres STL selon les principaux logiciels de CAO, ou rendez-vous sur le site du support technique ou de la base de connaissances de l'éditeur de votre logiciel de CAO pour plus de détails.

Paramètres d'exportation supplémentaires : Certains programmes de CAO peuvent vous offrir des paramètres supplémentaires en plus des deux contrôles principaux de la tolérance cordale et angulaire. Ils proposent des options telles que la longueur minimale ou maximale des facettes du triangle. En général, ces paramètres supplémentaires sont utilisés pour résoudre les problèmes d'exportation STL dans les cas limites. Nous recommandons de conserver les valeurs par défaut, sauf si vous avez une raison précise de vouloir les ajuster.

‍Qualité du maillage et taille du fichier : Nos recommandations

Étant donné qu'un maillage STL à haute résolution produit un modèle plus lisse et plus précis, vous pourriez être tenté de simplement augmenter les paramètres de résolution de votre programme de CAO jusqu'à la résolution maximale possible et d'en rester là. Cependant, l'augmentation de la résolution de l'exportation STL entraîne également une augmentation de la taille du fichier STL, ce qui se traduit généralement par un allongement des temps de traitement du logiciel, à la fois pour générer le fichier STL, le télécharger vers Eiger, puis découper le STL et le préparer pour l'impression 3D. Passé un certain point, la résolution du fichier STL peut surpasser la précision de votre imprimante 3D, ce qui signifie que vous pouvez finir par payer le prix de la précision en temps à cause de la résolution STL, sans que cela se reflète réellement dans vos pièces imprimées.

Nous vous recommandons donc de choisir vos paramètres d'exportation STL de manière à trouver un équilibre entre une résolution de haute qualité qui répond à vos exigences fonctionnelles et une taille de fichier qui peut être traitée rapidement dans Eiger. L'expérience a montré que les paramètres suivants constituent un point de départ utile :

• - Format STLbinaire (taille de fichier inférieure à celle de l'ASCII)
• -Tolérance/déviation cordale de 0,1 mm [0,004 pouces]
• -Tolérance/déviation angulaire de 1 degré
• -Longueur latérale minimale de 0,1 mm [0,004 pouces]

Si la taille du fichier résultant est nettement supérieure à 20 Mo, nous vous recommandons vivement de réduire la taille du fichier en augmentant les valeurs de la tolérance cordale et/ou angulaire jusqu'à ce que la taille du fichier STL atteigne moins de 20 Mo, car une taille trop importante de fichier peut ralentir de manière significative les calculs réalisés lors de la préparation du STL pour l'impression 3D. N'hésitez pas à essayer différentes tailles de fichiers, car votre tolérance à différents niveaux de résolution STL et aux temps de traitement du logiciel relève de préférences personnelles.

Paramètres d'exportation STL par différents logiciels de CAO

Nous avons essayé d'obtenir un échantillon représentatif des principaux logiciels de CAO, mais il n'a pas toujours été facile de trouver des captures d'écran en ligne. Si vous représentez un fournisseur de CAO qui nous a échappé et que vous aimeriez figurer dans cette liste, ou si vous pensez que nous avons mal représenté la manière dont ces paramètres doivent être configurés, envoyez-nous un message via notre page de contact et nous rectifierons avec plaisir !

Creo (PTC)

Avec Creo, il est important de noter que le paramètre "Contrôle de l'angle", présenté ci-dessous, ne règle pas l'écart angulaire maximal en degrés, mais constitue plutôt une mesure sans unité de la précision de la déviation angulaire au-delà du rayon qui serait créé par le paramètre "Hauteur de la corde" (tolérance cordale). La valeur du paramètre "Contrôle de l'angle" peut être comprise entre 0,0 et 1,0. Pour en savoir plus sur le paramètre "Contrôle de l'angle", cliquez ici. Nous recommandons les paramètres suivants comme point de départ :

• - Format STL : Binaire
• - Hauteur cordale : 0.1 mm [0.004 pouces] (Note : il s'agit de la tolérance cordale)
• - Contrôle de l'angle : 0,25
• - Laissez les valeurs par défaut de "Maximum Edge Length" et "Aspect Ratio"

Fusion 360 (Autodesk)

Fusion 360. Nous recommandons les paramètres suivants comme point de départ :

• - Format STL : Binaire
• - Déviation de la surface : 0.1 mm [0.004 pouces] (Note : il s'agit de la tolérance cordale)
• - Déviation normale : 1 degré (Note : il s'agit de la déviation angulaire)
• - Laissez les valeurs par défaut de "Maximum Edge Length" et "Aspect Ratio"

NX (Siemens)

Nous recommandons les paramètres suivants comme point de départ :

• - Type de fichier de sortie : Binaire
• - Tolérance cordale : 0.1 mm [0.004 pouces] (Note : les unités ici sont définies par les unités de votre document)
• - Tolérance angulaire : 1 degré

Onshape (PTC)

Nous recommandons les paramètres suivants comme point de départ :

• - Format STL : Binaire
• - Déviation angulaire : 1 degré
• - Tolérance cordale : 0,1 mm [0,004 pouces]
• - Largeur minimale des facettes : 0,1 mm [0,004 pouces]

SOLIDWORKS (Dassault Systèmes)

Nous recommandons les paramètres suivants comme point de départ :

• - Format STL : Binaire
• - Résolution : Personnalisation
• - Déviation : 0.1 mm [0.004 pouces] (Note : ce paramètre correspond à la tolérance/déviation cordale)
• - Angle : 1 degré
• - Ne pas cocher la case "Définir la taille maximale des facettes"