GLB in STL umwandeln

In deutschen FabLabs und offenen Werkstätten läuft an einem gewöhnlichen Abend meist derselbe Ablauf: Jemand hat ein Modell von einer Plattform heruntergeladen oder mit dem Handy gescannt, will es an einem Prusa oder einem anderen FDM-Drucker ausdrucken und wundert sich, warum der Slicer sich weigert. Die Datei öffnet anstandslos in jedem Betrachter, das eigentliche Problem zeigt sich erst beim Schneiden in Schichten.

Diese Umwandlung liest die Dreiecke aus dem GLB und schreibt sie als binäres STL, im Browser und ohne Installation. Das löst das Formatproblem vollständig — ob das Ergebnis ein Objekt beschreibt, das ein Drucker auch bauen kann, hängt vom Modell selbst ab, nicht von dieser Umwandlung.

Ein Renderer zeichnet jedes Polygon, das er bekommt, aus der Perspektive, aus der gerade geschaut wird. Ein Modellierer hat deshalb keinen Grund, eine Form zu schließen, die nie von innen zu sehen ist. Ein Umhang kann eine einzelne Fläche ohne Dicke sein, ein Fenster eine reine Ebene, ein Arm einen Körper durchdringen, weil die Nahtstelle ohnehin verdeckt bleibt.

Ein Slicer muss für jede Schicht entscheiden, welcher Bereich innen liegt und welcher außen — und diese Frage lässt sich nur beantworten, wenn die Oberfläche geschlossen ist. Die Umwandlung gelingt trotzdem, das Modell scheitert erst danach im Slicer, und wer das vorher weiß, spart sich einen verwirrenden Nachmittag.

Eine Fläche ohne Dicke hat kein Volumen, und in kein Volumen kann kein Material fließen. Ein Slicer reagiert darauf auf zwei Arten: Er lässt den betroffenen Bereich ganz weg, sodass das Umhang- oder Blattgeometrie schlicht nicht gedruckt wird, oder er erzeugt eine hauchdünne Linie, die schon in der ersten Schicht scheitert.

Die Lösung ist eine Modellierungsoperation, keine Einstellung bei der Umwandlung. Der Solidify-Modifier in Blender gibt einer flachen Fläche in einem Schritt eine Stärke — ein bis zwei Millimeter reichen für die meisten dekorativen Formen. Das gehört in die Quelldatei, bevor sie umgewandelt wird, wo die Geometrie noch nach benannten Objekten sortiert ist.

Ein Figurenmodell besteht meist aus mehreren geschlossenen Teilen, die sich überschneiden: Kopf in Hals, Hand im Ärmel, Schwert in einer Faust. Jedes Netz aus dem GLB wandert in dasselbe STL, sodass diese Teile als getrennte Hüllen im selben Raum ankommen.

Moderne Slicer verarbeiten das besser als ihr Ruf: PrusaSlicer und Cura vereinigen sich überlappende geschlossene Volumen zuverlässig — vorausgesetzt, jedes Teil für sich ist tatsächlich geschlossen. Ein geschlossener Kopf, der einen geschlossenen Hals durchdringt, ist unproblematisch. Ein Kopf mit einem Loch ist es nicht, und der Fehler pflanzt sich in die Vereinigung fort, statt zu verschwinden.

Die Ausrichtung einer Fläche entscheidet, welche Seite außen liegt. Ein Renderer ohne Backface-Culling stört sich nicht an einer falsch gedrehten Fläche, weshalb sie in einem Modell jahrelang unbemerkt bleiben kann. Ein Slicer stört sich sehr daran — ein Fleck aus verdrehten Flächen liest sich als von innen nach außen gestülpt, und das Ergebnis ist ein Loch im Druck oder ein Vollkörper, wo eigentlich ein Hohlraum sein sollte.

Die Ausrichtung im STL wird aus der ursprünglichen Reihenfolge der Eckpunkte neu berechnet und ist damit intern immer konsistent — eine falsche Ausrichtung in der Quelle wird dadurch nicht korrigiert. Blenders Overlay für die Flächenausrichtung zeigt Außen in Blau und Innen in Rot, und der Befehl zum Neuberechnen löst die meisten Fälle mit einem Tastendruck. Das gehört in die Quelldatei, vor der Umwandlung.

Keines der beiden Formate legt eine Einheit fest, und die beiden Welten haben sich stillschweigend auf Unterschiedliches geeinigt. glTF und GLB werden üblicherweise so exportiert, als sei eine Einheit ein Meter; jeder Slicer liest eine STL-Einheit als Millimeter. Die Zahlen selbst bleiben bei der Umwandlung unverändert, nur ihre Bedeutung wechselt darunter — ein Modell, das den Viewer ausfüllte, landet als winziger Punkt auf dem Druckbett.

Mit 1000 zu multiplizieren stimmt für ein GLB, das der Konvention gefolgt ist, und ist falsch für eines, das aus einer CAD-Anwendung stammt, die ohnehin schon in Millimetern gearbeitet hat. Statt zu raten, lohnt sich eine überprüfbare Maßangabe — eine bekannte Höhe oder Breite — nach dem Skalieren nachzumessen.

Nach deutschem Urheberrecht ist die Vervielfältigung eines Werkes nach § 16 UrhG ein eigenständiges Recht, unabhängig davon, in welcher Form vervielfältigt wird. Eine Marktplatzlizenz, die das Zeigen eines Modells in einer gerenderten Szene erlaubt, sagt damit noch nichts darüber, ob eine physische Reproduktion — also der 3D-Druck — mitgedeckt ist. Beide sind rechtlich unterschiedliche Nutzungsarten.

Wer ein gekauftes Modell tatsächlich ausdrucken will, sollte deshalb die Lizenzbedingungen genau lesen, bevor viele Stunden Druckzeit und Filament investiert werden. Bei kostenlosen oder unter freien Lizenzen veröffentlichten Modellen aus FabLab-Communitys steht diese Erlaubnis meist ausdrücklich dabei; bei kommerziellen Marktplätzen ist das keineswegs selbstverständlich.

Für das Web verbreitete Modelle sind sehr häufig Draco-komprimiert, weil sich damit die Downloadgröße oft halbieren lässt. Die Eckpunktdaten liegen dann in einem komprimierten Strom, der einen eigenen Decoder braucht — und der ist hier nicht mitgeliefert. Die Umwandlung bricht mit einer klaren Meldung ab, statt eine kaputte Datei zu erzeugen.

Die Abhilfe ist ein erneuter Export. `gltf-transform` kann die Kompression entfernen, und Blender importiert und exportiert das Modell ebenfalls ohne Draco. Kommt das Modell von einem Marktplatz, bietet die Downloadseite häufig eine unkomprimierte Variante neben der webfür optimierten an, was schneller geht als jedes Werkzeug.

Ein GLB platziert seine Netze über einen Szenengraphen: Ein Knoten trägt eine Matrix, seine Kinder erben sie, und ein Netz kann mehrfach an verschiedenen Stellen erscheinen. Die Umwandlung folgt diesem Graphen ab der Standardszene, verrechnet die Matrix jedes Knotens mit der seines übergeordneten Knotens und wendet das Ergebnis auf die Eckpunkte an, bevor sie geschrieben werden.

Die Anordnung, die im Viewer zu sehen war, bleibt also erhalten. Was verloren geht, ist die Mehrfachverwendung: Ein Modell, das eine Schraube zwölfmal platziert hat, kommt mit zwölf vollständigen Kopien der Schraubengeometrie und der zwölffachen Dreieckszahl an. Für den Druck spielt das keine Rolle, für die Dateigröße ist es der Grund, warum ein umgewandeltes STL größer ausfällt, als das Modell vermuten ließ.

Texturen, Grundfarbe, Vertex-Farben und UV-Koordinaten fallen weg, weil STL dafür keinen Platz vorsieht. Ist ein Modell gerade wegen seiner Bemalung interessant — eine handbemalte Figur, ein gescanntes Objekt, ein Produktrender — wirft ein STL genau den Grund weg, warum das Modell überhaupt lohnenswert war.

Nichts an der Umwandlung ist dabei fehlerhaft; das Format kennt schlicht keine Farbe. Ein grauer Ausdruck einer eigentlich bunten Vorlage ist eine Enttäuschung, die sich im Voraus erkennen lässt. Wer die Farbe braucht, druckt entweder mehrfarbig aus mehreren separaten Modellen oder bemalt das fertige Druckteil von Hand.