요약하자면 올바른 STL 해상도로 CAD 형상을 내보내면 슬라이싱 프로세스의 속도 저하 없이 최고의 치수 정확도와 표면 조도를 갖춘 3D 프린팅 파트를 얻을 수 있습니다.

다음 매개 변수를 사용하여 STL을 내보내는 것으로 시작하는 것이 좋습니다:

• 바이너리 STL 형식 (ASCII보다 파일 크기가 작음)
• 현 공차/편차 0.1mm [0.004인치]
• 각도 허용 오차/편차 1도
• [선택 사항] 최소 삼각형 측면 길이를 0.1mm [0.004인치]로 설정

결과 파일 크기가 20MB를 초과하는 경우, 파일 크기가 크면 3D 프린팅을 위한 STL 준비와 관련된 계산 속도가 크게 느려질 수 있으므로 STL 파일 크기가 20MB 미만으로 줄어들 때까지 현 및 각도 허용 오차 값을 늘려 파일 크기를 줄이는 것이 좋습니다. 이 설정에서 모델에 여전히 과도한 평면이 있는 경우 현 및 각도 허용 오차 값을 줄이되, 파일 크기를 20MB 미만으로 계속 유지하는 것이 좋습니다.

STL 파일이란?

1980년대 후반에 광조형 3D 프린팅을 위해 만들어진 최초의 파일 형식인 STL 파일 형식은 실제 3D 프린팅을 준비하기 위해 3D 모델 파일을 Markforged의 Eiger 소프트웨어와 같은 슬라이싱 프로그램으로 가져오기 위한 3D 프린팅 업계 표준으로 사용되고 있습니다. 3D 프린터를 사용해 본 적이 있거나 3D 프린팅할 무언가를 디자인해 본 적이 있다면 STL 파일을 접해 본 적이 있을 것입니다. 하지만 모든 STL이 동일하지는 않다는 사실을 알고 계셨나요? 실제로 사용자의 기능적 요구 사항을 충족하는 3D 모델을 설계한 다음 해당 모델에서 사양을 벗어난 파트를 생산하는 STL 파일을 생성하는 것은 전적으로 가능합니다.

STL 파일은 일반적으로 3D 모델의 연속적인 표면을 근사화하는 메시를 구성하는 삼각형 집합을 간단히 묘사합니다. 더 정확하게 말하면, STL 파일에는 3차원 좌표 목록이 노멀 벡터와 함께 세 개의 집합으로 그룹화되어 있으며, 이 세 개의 좌표 집합 각각은 삼각형의 꼭짓점(모서리 점)을 구성하고 벡터는 삼각형의 세 점으로 설명되는 평면에 대해 노멀 또는 수직입니다.

ASCII(텍스트 기반) STL 파일에서 각 삼각형은 다음과 같은 형식으로 표현되며, 여기서 노말 벡터 n은(n_i n_j n_k), 각 정점 v는 3차원 좌표(v_x v_y v_z)를 가집니다:

facet normal ni nj nk

 outer loop

 vertex v1x v1y v1z

 vertex v2x v2y v2z

 vertex v3x v3y v3z

 endloop

endfacet

수백만 개의 삼각형이 모여 3차원 지오메트리를 묘사할 수 있는 메시를 형성하고, 이를 Markforged의 Eiger 소프트웨어 플랫폼과 같은 슬라이싱 소프트웨어로 가져와서 3D 프린팅을 준비할 수 있습니다.

3D 프린팅용 STL에는 생성하려는 지오메트리를 완전히 둘러싸는 잘 형성된 메시가 하나 이상 포함되어 있어야 하며, 각 삼각형 모서리가 정확히 두 면에 연결((이를 매니폴드 STL 또는 틈이 없는 STL이라고도 함)되어 있어야 합니다.

3D 프린팅용 STL에는 생성하려는 지오메트리를 완전히 둘러싸는 잘 형성된 메시가 하나 이상 포함되어 있어야 하며, 각 삼각형 모서리가 정확히 두 면에 연결((이를 매니폴드 STL 또는 틈이 없는 STL이라고도 함)되어 있어야 합니다.

일반적으로 STL 내보내기 기능이 있는 잘 알려진 주요 CAD 소프트웨어에서 STL을 내보내는 것이 가장 좋습니다. 거의 모든 최신 상용 엔지니어링 CAD 소프트웨어와 잘 알려진 오픈 소스 또는 취미용 패키지가 이 범주에 속합니다. 사용 중인 CAD 소프트웨어와 'STL 내보내기 옵션'을 온라인에서 빠르게 검색하면 올바른 방향을 찾을 수 있습니다..

STL 3D 프린팅: 중요한 이유

마지막 섹션은 여러분이 관심을 가질 만한 것보다 조금 더 자세하게 지오메트리를 다루어 보겠습니다. 하지만 이 논의에서 중요한 것은 이 모든 삼각형이 만들어내는 메시입니다. 삼각형은 평평한 2D 모양이므로, STL 파일의 삼각형 집합은 평면으로 구성된 3D 모델만 완벽하게 복제할 수 있습니다. 메시의 삼각형이 모델의 가장 작은 피처보다 작을 수 있다는 가정 하에 큐브, 다각형 또는 곡면이 없는 지오메트리와 같이 평면으로만 구성됩니다. 이 가정에 대해서는 나중에 CAD에서 STL 내보내기 설정에 대해 설명할 때 논의하겠습니다.

그러나 많은 엔지니어링 파트에는 구멍, 필렛, 반경, 회전 또는 더 복잡한 곡선과 유기적 형상 등 최소한의 곡면이 존재합니다. 이러한 곡면(비평면) 피처와 표면은 삼각형 메시로 복제되므로 STL 내보내기 설정에 따라 다양한 수준의 정밀도를 가진 STL 파일로 근사할 수 있습니다.

STL 파일을 업데이트해야 하나요?

3D 프린트의 품질과 Eiger에서 각 STL 파일이 처리되는 속도에 만족하신다면 축하합니다. 잘 작동하는 것을 변경할 필요는 없습니다! 그러나 문제가 있는 경우 이 문서가 도움이 될 수 있는 두 가지 주요 문제가 있으며, 이는 너무 낮거나 높은 내보내기 해상도 설정으로 생성된 STL 파일로 인해 발생합니다. 저해상도 STL의 가장 큰 특징은 매끄러운 곡면이 있어야 할 영역에 평면이 있는 상태로 프린팅된 다는 것입니다. 지나치게 높은 해상도의 STL 파일을 사용하면 멋진 3D 프린팅 파트를 제작할 수 있지만, 파일 크기가 크면 Markforged Eiger 소프트웨어에서 슬라이스 시간이 길어지고 극단적인 경우 파트 뷰를 조정할 때 사용자 인터페이스 반응 속도가 느려질 수 있습니다.

STL 포맷이 널리 보급된 근본적인 이유 중 하나는 단순성 때문이며, 그 결과 다양한 엔지니어링 및 디자인 소프트웨어가 다른 3D 모델 포맷의 STL 파일을 쉽게 지원, 편집, 생성하여 거의 모든 3D 프린터에서 프린팅할 수 있게 되었습니다. 안타깝게도 STL의 주요 단점 중 하나는 단순성인데, 설계된 단위 시스템(밀리미터, 인치, 피트 등)에 대한 정보가 포함되어 있지 않으며 STL 파일 자체의 해상도와 파일이 생성된 원본 모델을 얼마나 정확하게 표현하는지 확인할 수 없다는 점입니다.

사용자가 직면하는 가장 일반적인 문제는 너무 거칠고 충분한 해상도 없이 생성된 STL 파일입니다. 이를 나타내는 가장 두드러진 사례는 다음 노즐 이미지와 같이 부드러운 곡선으로 디자인된 파트의 평평한 부분과 면 처리된 영역입니다.

또한, Markforged의 Eiger 소프트웨어 플랫폼에 내장된 도구를 사용하여 이러한 저해상도 상태를 쉽게 식별할 수 있습니다. 소프트웨어에서 파트 모델 위로 마우스를 이동하면 Eiger는 커서 아래의 면과 그와 평행한 모든 면을 파란색으로 강조 표시합니다(평행의 작은 각도 허용 오차 범위 내). 마우스로 면을 하이라이트할 때 모델에 선명한 면과 평평한 영역이 보인다면 STL 파일의 해상도를 높여야 할 수 있습니다. 강조 표시된 면이 비교적 부드러운 색상 그라데이션과 함께 '흐릿하게' 보인다면 3D 프린팅 용도로는 STL 해상도가 충분할 수 있습니다.

반면에 해상도가 지나치게 높은 STL 파일은 Eiger가 효율적으로 처리하기에는 너무 커서 슬라이싱 작업 속도가 느려질 수 있습니다. STL을 얼마나 미세하게 만들 수 있는지에 대한 실질적인 제한은 없으며, 삼각형의 변 길이가 나노미터 이하인 삼각형 메시를 만드는 것은 가능합니다(참고로 사람의 평균 머리카락은 약 75,000나노미터입니다). 이는 3D 프린터에서 사용할 수 있거나 필요한 해상도보다 훨씬 높은 해상도이므로 지나치게 높은 해상도의 STL은 워크플로우를 느리게 하고 시간을 낭비할 뿐입니다.

이러한 제한 사항에도 불구하고 STL 파일을 만들 때 몇 가지 모범 사례를 따르면 훌륭한 3D 프린팅 파트를 쉽게 만들 수 있습니다. STL을 생성하고 내보낼 때 CAD 소프트웨어에서 선택하는 내보내기 설정은 3D 프린팅 파트의 품질, 치수 정확도 및 표면 마감에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 이러한 파라미터를 이해하는 것이 중요합니다.

STL 파라미터 정의

CAD 소프트웨어에서 STL을 내보내기할 때 삼각형 메시의 밀도를 제어하는 몇 가지 파라미터가 있으며, 이 파라미터는 파트의 지오메트리를 정의합니다. 내보내기 프로세스와 이러한 파라미터 간의 상호 작용에 대해 생각할 수 있는 한 가지 방법은 CAD 소프트웨어가 작은 STL 파일 크기에 맞게 최적화하려고 한다는 것입니다. 따라서 가능한 가장 거칠고 낮은 해상도의 메시를 생성하려고 하지만, 지정한 내보내기 파라미터 중 하나 이상을 사용하려면 소프트웨어가 다른 피처와 기하학적 구조에 비해 더 높은 해상도의 메쉬를 사용해야 할 수 있습니다. 따라서 이러한 내보내기 파라미터를 더 미세하고 높은 해상도의 메쉬를 생성하기 위해 내보내기 프로세를 ‘강제'하는 것이 좋습니다.

일반적으로 대부분의 최신 CAD 소프트웨어는 사용자에게 최소 두 가지 내보내기 매개변수를 제어할 수 있는 기능을 제공합니다. 하나는 코드 허용오차(또는 코드 편차)라고 하는 선형 치수이고 다른 하나는 각도 허용오차(또는 각도 편차)라고 하는 각도 치수입니다. 결과 STL은 선택한 내보내기 설정에서 지정한 모든 조건을 충족해야 합니다. 3D 모델의 특정 피처의 지오메트리에 따라 이러한 설정 중 하나는 일반적으로 다른 설정보다 더 제한적일 수 있으며(고해상도 메시 필요), 해당 피처를 지배하거나 제한하는 파라미터로 간주될 수 있습니다. 제한 파라미터는 일반적으로 다양한 피처에 따라 부품의 지오메트리에 따라 달라집니다. 먼저 이러한 파라미터와 이러한 파라미터가 STL 생성에 미치는 영향을 살펴본 다음, 다양한 주요 CAD 소프트웨어 패키지에서 이러한 설정을 구성하는 방법을 분석해 보겠습니다.

현 공차/현 편차

현(Chordal) 공차(또는 현 편차)는 설계된 3D 모델과 비교했을 때 STL의 전체 치수 정확도를 제어하는 설정입니다. 현 공차는 일반적으로 다음 이미지에서 볼 수 있듯이 설계된 3D 모델의 표면과 결과 STL의 가장 가까운 삼각형 면으로부터 허용되는 최대 노멀(수직) 선형 편차로 지정됩니다.

현 공차는 파트의 전체 지오메트리에 걸쳐 생성된 STL과 설계된 모델 간에 허용되는 최대 공차를 제어하는 것으로 생각할 수 있습니다. 따라서 CAD 소프트웨어의 STL 내보내기 기능은 3D 모델 지오메트리를 기준으로 삼각형 메시를 구축하므로, 3D 모델과의 최대 거리가 지정한 현 공차를 초과하는 삼각형은 만들 수 없습니다. 현 공차가 STL 해상도의 제한 요소라고 가정하면 현 공차 값이 작을수록 더 많은 트라이앵글과 더 큰 파일 크기로 더 높은 해상도의 STL을 얻을 수 있습니다.

각도 공차/각도 편차/정상 편차

각도 공차 설정(각도 편차 또는 정상 편차라고도 함)은 메시에서 인접한 두 삼각형의 노멀 벡터 간에 허용되는 최대 각도를 제어하며, 현 공차가 허용하는 것보다 더 높은 해상도로 메시를 '다듬는' 파라미터라고 생각하면 됩니다. 각도 공차가 작용하는 좋은 예는 일반적으로 반경이 현 공차와 비슷한 크기의 필렛과 같은 작은 곡면이 있는 경우입니다. 각도 공차를 설정하지 않으면 이러한 작은 필렛에 매우 눈에 띄는 평평한 부분이 생기거나, 다음 그림과 같이 필렛 반경이 현 공차와 같은 극단적인 경우 모따기로 변할 수 있습니다.

각도 편차 값(도 단위로 측정)이 주요 파라미터가 될 만큼 충분히 작게 설정되면 STL 생성 프로세스에서 반경이 작은 피처인 더 날카로운 곡률을 가진 영역에 더 많은 삼각형을 추가하게 됩니다. 이렇게 하면 결과물인 3D 프린팅 파트에서 이러한 피처의 부드러움이 현 공차만으로 얻을 수 있는 것보다 '개선'됩니다.

각도 편차는 일반적으로 도 단위로 측정되지만(값이 낮을수록 해상도가 높은 모델), 일부 CAD 소프트웨어는 각도 편차를 0에서 1 사이의 값을 갖는 무차원 '각도 제어' 파라미터로 지정하며, 값이 클수록 곡면 주변에서 더 높은 STL 해상도를 지정합니다. 자세한 내용은 주요 CAD 소프트웨어 패키지별 STL 설정에 대한 아래 섹션을 참조하거나 특정 CAD 소프트웨어 게시자의 기술 지원 또는 지식 기반 사이트를 방문하세요.

추가 내보내기 설정: 일부 CAD 프로그램에서는 최소 또는 최대 삼각형 길이와 같은 옵션을 포함하여 현 및 각도 공차라는 두 가지 기본 컨트롤 외에 추가 설정을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 모서리에서 STL 내보내기 문제를 해결하는 데 사용되며, 특별히 조정해야 할 이유가 없는 한 기본값을 그대로 두는 것이 좋습니다.

‍메시 품질 vs. 파일 크기: 권장 사항

해상도가 높은 STL 메시일수록 더 부드럽고 정확한 모델을 제작할 수 있으므로, CAD 프로그램의 해상도 설정을 가능한 최대 해상도까지 끌어올리고 끝내고 싶은 유혹에 빠질 수 있습니다. 하지만 STL 내보내기의 해상도를 높이면 STL 파일 크기가 커지기 때문에 일반적으로 STL 파일을 생성하고 Eiger에 업로드한 다음 실제로 STL을 슬라이스하고 3D 프린팅을 준비하는 과정에서 소프트웨어 처리 시간이 길어집니다. 특정 시점이 지나면 STL 파일의 해상도가 3D 프린터의 기계 정밀도를 훨씬 초과할 수 있으며, 이는 결국 프린팅된 파트에 실제로 반영되지 않는 STL 해상도에 대한 시간 비용을 지불하게 될 수 있음을 의미합니다.

따라서 기능적 요구 사항을 충족하는 고품질 해상도와 Eiger에서 빠르게 처리할 수 있는 파일 크기 사이의 균형을 맞출 수 있도록 STL 내보내기 설정을 선택하는 것이 가장 좋습니다. 경험에 따르면 다음 설정이 유용한 시작점입니다:

• 바이너리 STL 형식(ASCII보다 파일 크기가 작음)
• 현 공차/편차 0.1mm [0.004인치]
• 각도 공차/편차 1도
• 최소 측면 길이 0.1mm [0.004인치]

결과 파일 크기가 20MB보다 훨씬 큰 경우, 파일 크기가 크면 3D 프린팅을 위한 STL 준비와 관련된 처리 작업이 느려질 수 있으므로 STL 파일 크기가 20MB 미만으로 줄어들 때까지 현 및/또는 각도 공차 값을 늘려 파일 크기를 줄이는 것이 좋습니다. 그러나 STL 해상도 및 소프트웨어 처리 시간 수준에 대한 공차는 개인 취향에 따라 다르므로 다양한 파일 크기로 자유롭게 실험해 보시기 바랍니다.

다양한 CAD 소프트웨어의 STL 내보내기 설정

주요 CAD 소프트웨어 패키지의 대표적인 샘플을 확보하려고 노력했지만 온라인에서 스크린샷을 찾는 것이 항상 쉬운 일은 아니었습니다. 이 목록에 누락된 CAD 공급업체의 담당자로서 이 목록에 참여하고 싶거나 이러한 매개 변수를 구성하는 방법을 잘못 표현했다고 생각되는 경우 연락처 페이지 메모를 보내주시면 바로 수정하겠습니다!

Creo (PTC)

Creo에서 아래 표시된 '각도 제어(Angle Control)' 파라미터는 최대 각도 편차를 도 단위로 조정하는 것이 아니라 '현 높이'(현 공차) 파라미터에 의해 생성되는 반경을 넘어서는 각도 편차 세분화의 단위가 없는 측정값이라는 점에 유의해야 합니다. '각도 제어' 파라미터 값의 범위는 0.0에서 1.0까지입니다. ‘각도 제어' 파라미터에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하세요. 시작점으로 다음 설정을 권장합니다:

• STL 형식: 바이너리
• 현 높이: 0.1mm [0.004인치](참고: 현 공차)
• 각도 제어: 0.25
• '최대 모서리 길이'와 '종횡비'는 기본값 설정

Fusion 360 (Autodesk)

Fusion 360. 시작점으로 다음 설정을 권장합니다:

• STL 형식: 바이너리
• 표면 편차: 0.1mm [0.004인치] (참고: 현 공차)
• 정상 편차: 1도 (참고: 각도 편차)
• '최대 모서리 길이'와 '종횡비'는 기본값으로 설정

NX (Siemens)

시작점으로 다음 설정을 권장합니다:

• 출력 파일 유형: 바이너리
• 현 공차 0.1mm [0.004인치] (참고: 단위는 문서 단위로 설정됨)
• 각도 공차 1도

Onshape (PTC)

시작점으로 다음 설정을 권장합니다:

• STL 형식: 바이너리
• 각도 편차: 1도
• 현 공차 0.1mm [0.004인치]
• 최소 면 너비: 0.1mm [0.004인치]

SOLIDWORKS (Dassault Systèmes)

시작점으로 다음 설정을 권장합니다:

• STL 형식: 바이너리
• 해상도: 사용자 지정
• 편차: 0.1mm [0.004인치] (참고: 이 파라미터는 현 공차/현 편차)
• 각도: 1도
• '최대 면 크기 정의'를 선택 해제 상태로 유지.