PLY in 3MF umwandeln

Beide Formate bringen einen Scan in einen Slicer, aber 3MF nimmt mehr Wahrheit mit. Es deklariert seine Einheit im Modellelement, sodass der Slicer nicht auf eine Hauskonvention zurückfällt. Es speichert jeden Eckpunkt einmal und verweist von jedem Dreieck darauf, während STL bei jedem Dreieck drei vollständige Eckpunkte wiederholt. Und es ist ein OPC-Paket mit einer Content-Type-Zuordnung und einer Beziehungsdatei, was heißt, dass eine fehlerhafte Datei laut scheitert statt als etwas Merkwürdiges zu öffnen.

Nichts davon ändert den Druck. Was sich ändert, ist die Zahl der Stellen, an denen der Weg vom Scan zur Druckplatte schiefgehen kann — und bei gescannter Geometrie, dem unberechenbarsten Eingabematerial, das ein Slicer sieht, ist das etwas wert.

Die hier geschriebene 3MF-Datei sagt immer unit="millimeter". Die Koordinaten aus der PLY-Datei werden ohne Skalierung durchgereicht, weil eine PLY-Datei keine Einheit deklariert und es nichts gibt, aus dem umgerechnet werden könnte. Die Umwandlung behauptet damit eine Tatsache über die Datei, die die Datei selbst nie enthalten hat.

Für einen Streifenlicht- oder Laserscan stimmt diese Behauptung meist: Das Gerät kennt seine eigene optische Geometrie und meldet in Millimetern. Bei einer Photogrammetrie-Rekonstruktion aus Fotos ist sie meist bedeutungslos, weil diese Methode Form nur bis auf einen unbekannten Skalierungsfaktor rekonstruiert — ein 200-mm-Objekt kann mit Koordinaten im einstelligen oder im vierstelligen Bereich herauskommen. Ein Maßband oder eine Referenzskala mit in die Aufnahme legen, oder ein bekanntes Merkmal in MeshLab ausmessen und skalieren, bevor man umwandelt. Ein Slicer, der eine falsche Einheit glaubt, druckt ein falsches Teil.

Zahntechniker und Praxen, die mit Intraoralscannern arbeiten, exportieren die aufgenommene Geometrie häufig als PLY, weil das Gerät oder die Scansoftware genau dieses Format schreibt — und genau die Punktfarbe, die auf Weichgewebe und Präparationsgrenzen hinweist, ist der Grund, warum diese Dateien überhaupt als PLY vorliegen. Wer daraus über einen Slicer ein gedrucktes Modell für Bambu Lab, Prusa oder einen vergleichbaren Drucker fertigen will, landet zwangsläufig bei dieser Umwandlung.

Genau hier trifft der Nutzen auf die Einschränkung: 3MF ist das richtige Zwischenformat für den Slicer, aber die Farbinformation, die die klinisch relevanten Bereiche markiert, kommt nicht mit. Für ein reines Druckmodell ist das unerheblich; soll die Farbe für die Dokumentation erhalten bleiben, muss sie vor der Umwandlung aus der PLY-Datei ausgelesen werden.

Das ist das Paar, bei dem der Verlust am deutlichsten ist, weil die Farbe pro Eckpunkt oft der ganze Grund ist, warum Scans überhaupt als PLY-Datei vorliegen. Der Reader nimmt die x-, y- und z-Eigenschaften jedes Eckpunkts und überspringt den Rest — Rot, Grün, Blau, Alpha, Normalen, Konfidenz, Qualität und alles Benutzerdefinierte —, damit der Versatz stimmt, und verwirft sie dann.

3MF kann Farbe durchaus tragen: Es hat eine Materialgruppe, eine Farbgruppe und einen Farbindex je Dreieck, und Mehrmaterialdrucker nutzen genau das. Geschrieben wird hier nichts davon. Soll ein Farbdruck entstehen, führt der Weg über die eigenen Bemalwerkzeuge des Slicers oder eine Herstellerpipeline, die texturierte Netze liest — nicht über diese Umwandlung.

Deklariert die PLY-Datei Eckpunkte und keine Flächen, stoppt die Umwandlung und sagt das auch. Das ist richtig und nicht bloß einschränkend: Ein Slicer braucht eine geschlossene Oberfläche, um Innen und Außen zu berechnen, und eine Punktmenge hat keins von beidem. Es gibt keine ehrliche Voreinstellung, die eines aus dem anderen macht.

Die Rekonstruktion ist der fehlende Schritt, und er gehört in ein Werkzeug mit Vorschau. MeshLab und CloudCompare bieten beide Poisson- und Ball-Pivoting-Rekonstruktion an, und die Wahl zwischen ihnen sowie die gesetzten Parameter verändern das Ergebnis sichtbar — genau deshalb sollte ein Konverter diese Entscheidung nicht treffen. Erst vernetzen, dann prüfen, dann umwandeln.

Auf diesem Weg wird nicht verschweißt. Die STL- und OBJ-Reader fassen übereinstimmende Eckpunkte zusammen, weil diese Formate häufig mit Duplikaten ankommen; der PLY-Reader übernimmt das Eckpunkt-Array und die Flächenindizes so, wie die Datei sie angibt, weil ein vorheriger Vernetzungsschritt diese Entscheidungen bereits bewusst getroffen hat.

Die Eckpunktzahl in der 3MF-Datei stimmt also mit der im PLY-Header angegebenen Eckpunktzahl überein, und die Dreieckszahl mit der Flächenzahl. Das macht die Prüfung einfach, bedeutet aber auch, dass die Umwandlung nichts aufräumt. Doppelte Eckpunkte, unreferenzierte Eckpunkte und getrennte Nähte im Scan kommen unverändert an — verursachten sie eine Non-manifold-Meldung, verursachen sie sie weiterhin.

Ein Scan hat Löcher dort, wo der Scanner keine Sichtlinie hatte: Hinterschnitte, die Auflagefläche, dunkle oder spiegelnde Bereiche, die nichts zurückgeworfen haben. Meist trägt er außerdem Inseln aus Hintergrundgeometrie und, wo mehrere Aufnahmen zusammengeführt wurden, Selbstüberschneidungen.

3MF erwartet für ein druckbares Objekt einen geschlossenen, manifoldigen Körper, und nichts in dieser Umwandlung prüft oder erzwingt das. Die Datei öffnet im Slicer, und der Slicer meldet, was daran nicht stimmt. Das vorher zu beheben — Lochfüllung in MeshLab, der Inspektor in Meshmixer oder das 3D-Print-Toolbox in Blender — geht schneller, als sich durch Slicer-Warnungen zu arbeiten, und entscheidet am ehesten darüber, ob der Druck gelingt.

Die 3MF-Datei enthält ein einzelnes Objekt im Ressourcenbereich und ein einzelnes Element im Baubereich, ohne Transformation platziert. Eine PLY-Datei hat eine Oberfläche und keine Möglichkeit, etwas anderes zu sagen, also gibt es nichts zu teilen und nichts zu platzieren.

Es wird auch kein Namensattribut geschrieben, der Slicer zeigt also ein unbenanntes Objekt. Enthält der eigene Scan mehrere getrennte Schalen — eine gescannte Baugruppe oder eine Aufnahme mit noch angehängten Hintergrundfragmenten —, findet Split to Parts nach dem Import diese über die Verbindungsstruktur, und das ist zugleich der schnellste Weg, unerwünschte Fragmente zu löschen.

Ein ZIP mit drei Einträgen: [Content_Types].xml, das die Endungen .model und .rels ihren Content-Types zuordnet, _rels/.rels mit einer Beziehung auf das Modell, und 3D/3dmodel.model mit der Geometrie im 3MF-Kernnamensraum. Genau diese Struktur macht daraus ein OPC-Paket statt eines ZIP mit einer XML-Datei darin, und ein Slicer, dem nur das Modell übergeben würde, würde das Archiv zurückweisen.

Es ist eine Modelldatei, kein Projekt. Kein Druckprofil, keine Filamentzuordnung, kein Plattenlayout, keine Miniaturansicht und keine Objekteinstellungen, weil das Slicer-spezifische Erweiterungen sind und keine Geometrie. Der eigene Slicer wendet das gewählte Profil an und kann danach sein eigenes, deutlich größeres Projekt-3MF speichern.

Die zeitsparende Reihenfolge: Punktwolke vernetzen, Hintergrundinseln löschen, Löcher füllen, auf eine für den Slicer handhabbare Größe dezimieren, gegen ein bekanntes Maß skalieren, und erst dann umwandeln. Jeder dieser Schritte ist ein Scan-Problem, kein Formatproblem, und jeder davon ist in MeshLab oder der eigenen Scansoftware einfacher zu lösen als im Slicer.

Die Umwandlung selbst läuft vollständig im Browser — kein Engine-Download, nichts wird hochgeladen, eine Obergrenze von 100 MB —, was zählt, wenn der Scan eine Person, das Objekt einer Kundin oder ein Teil ist, das lieber niemand veröffentlicht. Die Datei, die im Slicer landet, hat das Gerät nie verlassen, auf dem sie aufgenommen wurde.

Ein Dentallabor, das an einem Tag zwanzig Modelle druckt, oder eine Fablab-Nutzerin, die eine ganze Fundserie einscannt, hat selten nur eine einzelne PLY-Datei vorliegen. Jede Datei geht durch dieselbe Umwandlung einzeln, weil eine PLY-Datei genau eine Oberfläche beschreibt und die 3MF-Datei genau ein Objekt daraus macht — es gibt hier keine Stapelfunktion, die mehrere Scans zu einer gemeinsamen Druckplatte zusammenfasst.

Für eine Serie mit gleichbleibender Einheit und ähnlicher Geometrie ist das kein Nachteil: jede 3MF-Datei einzeln in den Slicer laden und dort auf der Platte anordnen, ist ohnehin der Schritt, bei dem sich Größe und Ausrichtung am besten kontrollieren lassen. Was sich lohnt, vorher zu vereinheitlichen, ist die Skalierung — stammt die Serie aus derselben Photogrammetrie-Sitzung, trägt vermutlich jede Datei denselben unbekannten Skalierungsfehler, und einmal kalibrieren spart, es zwanzigmal zu wiederholen.