3MF in STL umwandeln

Niemand wandelt aus Freude 3MF in STL um — das 3MF ist in jeder Hinsicht das bessere Paket, es kennt seine Einheit, trägt Farbe und mehrere benannte Objekte und ist ordentlich komprimiert. Der Grund liegt fast immer draußen: Ein Druckdienstleister nimmt in seinem Hochladeformular nur `.stl` an, ein Fräsbetrieb für den Kostenvoranschlag will dasselbe, oder der Slicer, der mit einem günstigen Drucker aus dem Elektronikmarkt kam, kennt 3MF schlicht noch nicht.

In all diesen Fällen ist Diskutieren keine Option — das Formular liest keine E-Mails. Was diese Seite leisten kann, ist dafür zu sorgen, dass die STL, die am Ende hochgeladen wird, wirklich die ist, die gemeint war, und nicht eine mit einer falschen Größe oder fehlenden Teilen.

Das ist der eine Punkt, in dem ein 3MF eine bessere STL-Quelle abgibt als fast alles andere. Das Format trägt seine Einheit im Modell-Element — Mikrometer, Millimeter, Zentimeter, Zoll, Fuß oder Meter — und die Koordinaten werden beim Einlesen auf Millimeter umgerechnet. Ein Modell, das jemand in Zoll angelegt hat, kommt korrekt skaliert heraus, ohne dass irgendwer daran denken musste.

Das klingt nach Nebensache, ist es aber nicht: Eine falsche Größenordnung ist der häufigste Fehler bei einem konvertierten Druckmodell, und bei einer STL aus glTF oder OBJ gibt es diese Garantie nicht, weil beide Formate entweder eine feste Konvention voraussetzen oder gar keine Einheit kennen. Hier weiß die Quelle die Antwort und gibt sie weiter.

Ein 3MF aus einem Slicer ist meistens keine einzelne Figur, sondern eine ganze Platte: ein Teil fünfmal angeordnet, oder mehrere unterschiedliche Bauteile, die zusammen gedruckt werden sollen. Jede Platzierung trägt eine eigene Transformation, und die wird beim Lesen direkt auf die Eckpunkte angewendet.

Alles, was dabei gefunden wird, landet anschließend in einer einzigen STL, weil das Format von Anfang bis Ende nur eine gemeinsame Dreiecksliste kennt. Für einen Copyshop, der eine Serie druckt, ist das genau richtig. Wer nur ein einzelnes Teil verschicken wollte, löscht die zusätzlichen Kopien vorher im Slicer — danach getrennt aus einer STL herausklauben zu müssen, ist mühsam und fehleranfällig.

Ein 3MF-Objekt kann als Baugruppe angelegt sein: statt eines Netzes trägt es nur eine Liste von `<components>`, die auf andere Objekte mit eigener Transformation verweisen — üblich bei komplexeren CAD-Exporten, wo eine Baugruppe aus mehreren benannten Teilen zusammengesetzt ist. Der hier verwendete Leser folgt dieser Referenz und löst sie rekursiv auf: Jede Komponente wird mit der Transformation ihres Platzierungspunkts multipliziert, sodass ein verschachteltes Teil an der richtigen Stelle in der Weltkoordinate landet, egal wie tief die Baugruppe geschachtelt ist.

Eine Sicherung gegen den Ausnahmefall gibt es trotzdem: Verweist eine Baugruppe versehentlich auf sich selbst, bricht die Auflösung an dieser Stelle ab, statt sich endlos zu wiederholen. Das betrifft nur fehlerhaft erzeugte oder von Hand bearbeitete Dateien. Eine gewöhnliche, aus einem CAD-Programm exportierte Baugruppe kommt vollständig in der STL an, mit allen referenzierten Teilen an ihrer vorgesehenen Position.

Ein 3MF aus PrusaSlicer, Cura oder Bambu Studio ist ein gepacktes Paket, und das Netz ist darin nur ein Teil. Stützstrukturen, individuelle Objekteinstellungen, das Drucker- und Filamentprofil, die Plattendefinition und ein Vorschaubild liegen als eigene Teile daneben.

Nichts davon wird gelesen, weil eine STL dafür ohnehin kein Feld hat. Wer ein Teil für jemand anderen zum Drucken vorbereitet, sollte deshalb die geplante Ausrichtung und die vorgesehenen Stützen in der Nachricht dazuschreiben — die Datei selbst weiß es danach nicht mehr.

Ein 3MF kann Farbgruppen, eine Materialliste und pro Dreieck zugewiesene Eigenschaften tragen, wie es ein mehrfarbiges oder mehrmaterialiges Modell braucht. Eine STL besteht pro Dreieck nur aus drei Werten für die Normale und neun für die Koordinaten — für Farbe ist da kein Platz.

Ein paar Werkzeuge haben über die Jahre Farbe in die beiden ungenutzten Bytes am Ende jedes Dreiecksdatensatzes geschrieben, in zwei zueinander inkompatiblen Konventionen, und keine davon wird hier bedient. Bei einem bemalten oder mehrfarbigen Modell bleibt das 3MF die Datei für die Maschine, die es lesen kann; die STL ist nur die geometrische Kopie für die Stelle, die auf STL besteht.

Immer binär: ein achtzig Byte langer Kopf ohne festen Inhalt, eine vierbyte Dreieckszahl, danach fünfzig Byte pro Dreieck — zwölf für die Flächennormale, sechsunddreißig für drei Eckpunkte, zwei ungenutzt. Die Normale wird aus der Umlaufrichtung neu berechnet statt übernommen, weil viele Slicer sie ohnehin selbst herleiten und den gespeicherten Wert ignorieren.

Eckpunkte werden nicht geteilt: Eine Kante, an der sechs Dreiecke zusammentreffen, steht sechsmal in der Datei, und die Größe wächst mit der Dreieckszahl. Eine Platte mit 200.000 Dreiecken ergibt rund 10 MB, unabhängig davon, wie kompakt das 3MF war — dessen XML war schließlich gepackt.

Nebenbei relevant, wenn eine STL später weiterverarbeitet werden soll: STL kommt in zwei Varianten vor, binär und als lesbarer ASCII-Text, der mit dem Wort `solid` beginnt. Ob eine gegebene Datei die eine oder die andere ist, lässt sich nicht zuverlässig am Kopf ablesen — binäre Schreiber dürfen in den ersten achtzig Byte praktisch alles unterbringen, und mehrere tun das ausgerechnet mit dem Wort `solid`.

Die hier erzeugte STL ist ausnahmslos binär, weil binäre Dateien bei gleichem Inhalt deutlich kleiner sind als ihr Text-Gegenstück und von jedem gängigen Slicer verstanden werden. Eine belastbare Prüfung, welche Variante eine fremde Datei ist, rechnet die erwartete Dateigröße aus der Dreieckszahl im Kopf nach, statt sich auf den Anfang der ersten Zeile zu verlassen.

Drei Dinge lohnen einen Blick, bevor die Datei beim Dienstleister landet. Stimmt die Bounding Box mit der erwarteten Größe überein — ein falscher Einheitenfehler irgendwo vorher im Prozess ist jetzt billiger zu finden als nach einem Kostenvoranschlag. Stimmt die Objektzahl mit der Plattenanordnung überein. Und lässt sich die STL im eigenen Slicer wieder laden und normal slicen, statt sich darauf zu verlassen, dass herauskommt, was hineinging.

Dieser letzte Test ist schnell gemacht und deckt ein fehlendes Objekt ebenso auf wie eine stille Reparatur, die der Slicer beim 3MF jedes Mal ohnehin schon vorgenommen hat. Ein Dienstleister repariert die Datei später noch einmal selbst, und diese Reparatur kennt nicht, welche Stellen am Teil funktional sind.

Wenn am anderen Ende ein Mensch und kein starres Formular sitzt, lohnt eine kurze Nachfrage. Jeder aktuelle Slicer liest 3MF nativ, und ein Betrieb, der ausschließlich STL akzeptiert, betreibt meist eine Prüfroutine, die älter ist als der Rest der eigenen Systeme — eine E-Mail ändert das gelegentlich.

Lässt sich das nicht ändern, wird die STL geliefert und das 3MF bleibt die eigentliche Arbeitsdatei. Entscheidungen wie die Ausrichtung, die einen Support vermeidet, oder ein verstärkter Bereich lassen sich aus einer Dreiecksliste nicht wiederherstellen. Bei einer Änderung am Teil wird die STL neu erzeugt, nicht nachträglich bearbeitet — so laufen beide Dateien nie auseinander.

Das 3MF-Paket wird in diesem Browser-Tab entpackt und gelesen, und die STL entsteht ebenfalls hier, im Speicher der Seite. Für ein Kundenteil oder ein Modell unter einer Geheimhaltungsvereinbarung ist das der eigentliche Grund, dieser Seite statt einem beliebigen Upload-Dienst zu vertrauen.

Wer das nachprüfen will, öffnet die Entwicklertools und beobachtet den Netzwerk-Tab während der Umwandlung, oder trennt die Verbindung, nachdem die Seite geladen ist, und wandelt trotzdem um. Beides zeigt dasselbe: Es geht keine Anfrage mit dem Modell hinaus.