Choć może to brzmieć absurdalnie – a dla niektórych wręcz bluźnierczo – format STL historycznie stanowił jedną z barier hamujących rozwój druku 3D.
W momencie jego opracowania był rozwiązaniem pragmatycznym – odpowiadał na szereg problemów, a dzięki swojej prostocie (i prymitywności) doskonale pasował do technologii przyrostowych tamtej epoki.
Doprowadziło to jednak do jednego istotnego skutku – ta prostota sprawiła, że implementacja STL była bardzo łatwa, więc firmy przyjmowały ten format bezrefleksyjnie, akceptując wszystkie jego ograniczenia z góry.
Tak jakby ograniczenia STL-a były czymś naturalnym – czymś, z czym trzeba żyć. I przez lata niemal nikt z tym nic nie robił. Pisałem o tym w moim wcześniejszym artykule:
Dopiero rozwój formatu 3MF zaczął powoli to zmieniać. Ale nawet wtedy potrzeba było kolejnych ośmiu lat, by zaczęło to mieć jakikolwiek realny wpływ.
W rzeczywistości sytuacja wygląda zupełnie inaczej – pomijając sektor konsumencki (gdzie 3MF rzeczywiście stanowi przełom w promowaniu druku 3D), w przemyśle obsługa natywnych plików CAD już dawno powinna stać się standardem. Tak jak stało się to z drukiem atramentowym czy laserowym na papierze.
Wyobraźcie sobie pracę w Wordzie, Writerze czy LibreOffice, gdzie musicie zapisać swój tekst jako plik bitmapowy, następnie otworzyć go w oddzielnym programie do druku, ręcznie ustawić na arkuszu A4, ponownie skonfigurować czcionki, rozmiary i odstępy między wierszami – i dopiero wtedy wysłać do drukarki.
Nie miałoby to sensu, prawda?
A właśnie tak nadal działa dziś druk 3D…
Skąd wziął się STL?
W połowie lat 80., wraz z pojawieniem się pierwszych drukarek 3D, powstała potrzeba stworzenia formatu plików, który mógłby je obsłużyć. Charles Hull – powszechnie uznawany za wynalazcę druku 3D – odegrał tu ponownie kluczową rolę. Wraz ze swoim zespołem z 3D Systems zwrócił się do innych specjalistów o pomoc w opracowaniu metody reprezentowania geometrii 3D i jej cięcia dla potrzeb wczesnych maszyn.
Jednym z ekspertów, do których się zwrócił, był George Allen – twórca jądra geometrycznego Parasolid.
George doradził Chuckowi, jak można przekształcać dane CAD w formacie BREP/Spline w krzywe do cięcia.
Chuck uznał, że będzie to zbyt skomplikowane i obciążające obliczeniowo, więc naciskał George’a na alternatywę. Ten od niechcenia wspomniał, że można liniowo przybliżyć powierzchnię CAD za pomocą trójkątów, a następnie ciąć model na wielokąty – ale że nie należy tego robić ze względu na wiele potencjalnych problemów.
I tak – niejako przez przypadek i kaprys – powstał format STL jako uproszczona wersja tego, co powinno było powstać, zdeterminowana ograniczeniami sprzętowymi i mentalnością „wystarczająco dobre”.
Początkowo format pliku nosił tę samą nazwę co technologia – „stereolitografia.” Aby je odróżnić, dla technologii przyjęto skrót SLA, a STL pozostał nazwą formatu pliku.
W późniejszych latach próbowano zmieniać znaczenie skrótu – mówiono m.in. o Standard Triangle Language lub rzadziej Standard Tessellation Language. Niezależnie jednak od nazwy, odnosi się ona do tego samego typu pliku.
Warto zauważyć, że w czasie powstawania STL, oprogramowanie CAD było już aktywnie wykorzystywane w dużych projektach lotniczych – choć inne niż obecnie. Było bardziej zaawansowane niż ówczesny druk 3D, ale z dzisiejszej perspektywy wciąż dość prymitywne.
Czym jest STL?
Niektórzy z was mogą to już wiedzieć – dla innych nie było to dotąd istotne. Mimo to, warto wyjaśnić.
Modele STL są reprezentacją powierzchni brył, zbudowaną z trójkątów. Najprostszy kształt opisany w ten sposób to czworobok – składający się z czterech trójkątów reprezentujących powierzchnie. Sześcian ma prostokątne ściany, z których każda jest podzielona na dwa trójkąty. Nawet tak proste bryły mogą być opisane różną liczbą trójkątów, ponieważ ich powierzchnie można dzielić i dopasowywać przez tesselację.
Aby prawidłowo wygenerować model STL, trzeba rozumieć, jak zachowują się poszczególne trójkąty. Każdy trójkąt ma:
- Trzy krawędzie połączone w trzech wierzchołkach (punktach),
- Wierzchołki mogą się łączyć tylko w punktach (mogą dzielić krawędź, ale wierzchołek jednego trójkąta nie może leżeć na krawędzi innego),
- Każdy trójkąt ma normalną – wektor prostopadły do powierzchni, którego kierunek określany jest przez regułę prawej dłoni. Oznacza to istnienie „dodatniej” i „ujemnej” strony powierzchni. W STL dodatnia strona oznacza zewnętrze modelu, a ujemna – wnętrze. To kluczowe – nawet jeden trójkąt z odwróconą normalną może zrujnować cały wydruk lub spowodować problemy z generowaniem podpór.
Następnie następuje eksport modelu do STL. Większość programów CAD/CAM obsługuje tę konwersję, umożliwiając definiowanie liczby trójkątów przez ustawienie wysokości cięciwy. Im mniejsza cięciwa, tym dokładniej trójkąty odwzorowują oryginalną powierzchnię CAD, dając gładsze krzywizny – ale też zwiększają liczbę trójkątów i jakość finalnej części.
Więcej trójkątów to jednak większe pliki — a w przypadku złożonych modeli może to znacząco spowolnić działanie slicerów lub oprogramowania drukarki. W skrajnych przypadkach plik może doprowadzić do awarii programu lub błędów wydruku z powodu problemów z pamięcią komputera.
Warto też pamiętać, że rozdzielczość druku 3D zależy od wysokości warstwy i szerokości narzędzia, więc ultra-wysoka liczba trójkątów ma sens tylko w zależności od tego, co i gdzie w geometrii jest drukowane.
Etap konwersji do STL potrafi być problematyczny i często jest czarną skrzynką — nawet dla doświadczonych użytkowników CAD. Odpowiednie przygotowanie modelu jest kluczowe — nie da się drukować bezpośrednio z rysunku 2D. Dodatkowo, różnice w sposobie eksportu STL między różnymi programami mogą powodować błędy w samej geometrii.
Błędy mogą pojawić się nawet w prostych modelach — na przykład nakładające się trójkąty po konwersji. W bardziej złożonych przypadkach całe sekcje mogą się zdublować, oderwać od reszty modelu lub mieć odwrócone wektory normalne trójkątów.
Dlatego każdy plik STL trzeba sprawdzić i często naprawić przed drukiem. Można to zrobić w różnych programach do druku 3D.
Skomplikowane, prawda?
I to prowadzi nas z powrotem do pierwotnej tezy: przemysłowy druk 3D powinien działać w przepływie pracy CAD → oprogramowanie AM, bez eksportu do STL lub innego formatu siatkowego, jak 3MF, który rozwiązuje tylko część problemów.
To wcale nie nowy pomysł — takie rozwiązania pojawiły się już w 2016 roku w GrabCAD (od Stratasys), a także w wtyczkach do CURA od Ultimakera. W druku metalu podobne rozwiązania oferuje dziś Dyndrite.
Dlaczego natywne pliki CAD są lepsze od STL w druku 3D?
Używanie natywnych plików CAD zamiast siatek STL w produkcji addytywnej daje ogromne korzyści w całym przepływie pracy. Natywne pliki CAD zachowują cechy parametryczne, więzy i historię projektu, umożliwiając inteligentne modyfikacje, a nie tylko edycję geometrii.
Dzięki temu możliwe są szybkie i elastyczne zmiany projektowe bez konieczności modelowania od nowa, co często bywa konieczne w przypadku statycznych plików STL.
Natywne pliki CAD również zachowują precyzyjną geometrię bez triangulacji i aproksymacji, unikając ograniczeń rozdzielczości i błędów siatkowania typowych dla eksportu do STL. W rezultacie powierzchnie zakrzywione są wierne projektowi, a jakość powierzchni znacząco się poprawia.
Co więcej, natywne pliki CAD są znacznie mniejsze, zwłaszcza przy złożonych częściach, ponieważ przechowują dane parametryczne zamiast milionów trójkątów. Obsługują też automatyzację projektowania poprzez skrypty lub tabele konfiguracyjne, co umożliwia skalowalną wariantowość części.
Umożliwiają też drukowanie oparte na cechach — np. rozpoznawanie otworów lub przewieszeń bezpośrednio z CAD — co w STL jest trudne i wymaga pracy ręcznej.
Pliki CAD zapobiegają również błędom produkcyjnym, unikając typowych problemów siatek, takich jak dziury czy odwrócone wektory normalne. Ich osadzone metadane — np. kolory, etykiety, identyfikatory regionów — umożliwiają automatyczne przygotowanie budowy, przypisywanie parametrów i strategii wsparcia.
Zaawansowane narzędzia, takie jak Dyndrite LPBF Pro, wykorzystują te metadane z natywnych plików CAD (kolor, etykiety, regiony) do realizacji szerokiej automatyzacji, jak opisano powyżej.
To koduje wiedzę inżynieryjną, upraszcza powtarzalność i zmniejsza ryzyko błędów ludzkich w zespołach i na liniach produkcyjnych.
Co się wydarzyło tego dnia w historii branży druku 3D?
05-04-2015: Technology Applied rozpoczął działalność – największy polski dostawca usług AM.
Newsy & Plotki:
- Zortrax (który przechodzi restrukturyzację) poinformował, że otrzymał pozew od firmy DFM sp. z o.o., domagającej się 511 065,41 zł z tytułu niezapłaconego czynszu. Zortrax planuje odpowiedzieć na pozew, uznaje roszczenie za bezpodstawne i zaznacza, że większość tej kwoty została objęta układem restrukturyzacyjnym z marca 2025 roku.
- Armia Stanów Zjednoczonych testuje w Polsce niskokosztowe drony drukowane w 3D, które wykrywają sygnały elektromagnetyczne, takie jak Wi-Fi czy radar. Drony opracowane przez jednostkę stacjonującą w Niemczech kosztują zaledwie 2 000–3 000 USD za sztukę. Choć projekt jest jeszcze w fazie rozwoju, jego celem jest umożliwienie szybkiej, zdecentralizowanej produkcji dronów poza tradycyjnymi kanałami przemysłu obronnego.
- Adidas oficjalnie wprowadził na rynek swoje w pełni drukowane w 3D buty Climacool. Opracowane przy użyciu technologii DLS firmy Carbon, buty oferują lepszą wentylację, komfort i wydajność. W cenie 140–168 USD, posiadają jednolitą, kratową strukturę i stanowią istotny krok w kierunku szerszego wykorzystania druku 3D w obuwiu sportowym przez firmę Adidas.
Artykuł został oryginalnie opublikowany na The 3D Printing Journal: The Atomic Layers: S10E4 (00271)
