Convertir 3MF en STL

Le STL date de 1987, conçu par 3D Systems pour la stéréolithographie, et sa vertu — et sa limite — tient en un seul mot : triangles. Un fichier STL est une liste de triangles, chacun décrit par une normale et trois sommets, et rien d’autre. Pas de couleurs, pas de groupes, pas de matériaux, pas d’attributs, pas d’historique. C’est ce qui le rend universel : tout trancheur et toute machine depuis trente ans le lisent.

3MF a été proposé en 2015 par 3MF Consortium, dont Microsoft, Autodesk, HP, Dassault et les principaux fabricants de trancheurs sont membres, précisément parce que STL est insuffisant pour les usages modernes. Mais STL n’a pas disparu, et le trancheur d’une machine ancienne, un outil d’analyse géométrique, ou un viewer bas de gamme restent les cas où STL est ce qu’il faut. Convertir 3MF en STL, c’est ramener un format moderne à ce qu’un outil plus ancien saura lire.

STL a deux formes : ASCII et binaire Little Endian. La forme ASCII est lisible par un humain et monstrueuse en taille — un maillage de cent mille triangles pèse des mégaoctets en ASCII et moins d’un mégaoctet en binaire. La forme binaire est compacte et parse en quelques millisecondes, et c’est ce que tout trancheur attend par défaut.

La conversion écrit en binaire. C’est le bon défaut parce que le fichier entre dans un pipeline qui ne veut pas l’éditer à la main, et parce que le binaire est universel : un fichier STL avec un en-tête de 80 octets et un entier de 32 bits pour le nombre de triangles est reconnu par tous les trancheurs depuis l’origine du format. Si l’ASCII est nécessaire pour un débogage, MeshLab et Blender ré-exporteront en quelques clics.

Un élément model d’3MF porte un attribut unit, et c’est le seul format de cet ensemble qui en déclare un. Le convertisseur le lit et met la géométrie à l’échelle en millimètres : micron par 0,001, centimètre par 10, pouce par 25,4, pied par 304,8 et mètre par 1 000. Le millimètre passe inchangé.

STL n’a pas d’attribut d’unité dans sa forme standard, et c’est l’un de ses défauts reconnus. Le monde de l’impression et de la CAO lit des nombres non étiquetés comme des millimètres par convention, et c’est le choix que la conversion adopte. C’est aussi le seul endroit de cette catégorie où les nombres que vous voyez après ne sont pas ceux avec lesquels vous avez commencé, ce qui vaut la peine d’être su avant de les comparer à un plan ou à un autre fichier ouvert dans la même scène.

Un 3MF sépare ce qu’est un objet de l’endroit où il va. La section resources contient les maillages ; la section build contient des items, chacun nommant un objet et portant optionnellement une transformation — douze nombres décrivant une matrice quatre-par-trois rangée par lignes, la dernière colonne étant implicite.

STL n’a pas d’équivalent, donc la transformation de chaque item est appliquée à une copie des sommets de l’objet avant l’écriture. Les pièces arrivent là où la section build les a placées. Si le même objet est référencé par plusieurs items de build — la même cale imprimée quatre fois sur un plateau — vous obtenez quatre ensembles de triangles avec quatre copies complètes de la géométrie, parce qu’il n’y a pas d’autre façon d’exprimer une instance dans un format sans instanciation.

STL ne porte aucune métadonnée descriptive. Pas de nom d’objet, pas de groupe nommé, pas de couleur, pas de matériau. La conversion écrit les objets dans l’ordre où la section build les énumère, et c’est tout ce qu’un consommateur STL peut savoir sur la provenance des triangles.

C’est le compromis historique du format, et c’est la raison pour laquelle 3MF a été conçu. Pour un fichier qui doit aller dans un trancheur de machine ancienne, c’est sans importance : le trancheur voit une géométrie et la tranche. Pour un fichier qui doit aller dans un pipeline où le nom compte, garder 3MF est la bonne réponse, parce que STL ne peut pas le transporter.

3MF a un vrai modèle de matériau : groupes de matériaux de base, groupes de couleurs, et un index de propriété sur chaque triangle pour qu’un objet unique puisse être multicolore. Les imprimantes multi-matériaux l’utilisent et les trancheurs l’écrivent. Aucun de ces éléments n’est lu ici, et STL n’a nulle part où les mettre — le format n’a pas de propriété par triangle dans sa forme standard.

C’est le coût d’un convertisseur qui transporte la géométrie entre formats qui s’accordent sur très peu d’autre chose. Si 3MF multi-matériaux est converti pour un trancheur qui ne supporte pas 3MF, les couleurs doivent être recréées à l’autre bout ou accepteront d’être perdues. Garder 3MF d’origine à côté du STL est la seule façon de préserver l’affectation exacte de matériau que le trancheur avait produite.

3MF permet de définir un objet non par son propre maillage mais par un élément components listant d’autres objets, chacun avec sa propre transformation. C’est ainsi que le format exprime un assemblage construit à partir de pièces réutilisables. Ce convertisseur lit l’élément mesh de chaque objet et ne suit pas components.

Un objet défini de cette manière ne contribue aucune géométrie, et si tous les objets du fichier sont un assemblage de composants, la conversion se termine par un message indiquant qu’aucune géométrie de triangles n’a été trouvée. Si un fichier converti manque des pièces que vous voyez dans votre trancheur, c’est la première chose à vérifier — réexporter depuis le trancheur aplatit en général l’assemblage en maillages simples.

Quand 3MF a une section build, seuls les objets que ses items référencent sont convertis. Un objet assis dans resources que rien ne construit n’est pas écrit dans STL, ce qui est délibéré : la section build est la déclaration du fichier de ce qui se trouve réellement sur le plateau.

Il y a un repli. Un 3MF avec des ressources et aucune section build du tout — inhabituel mais lisible — voit ses objets convertis quand même, puisqu’ils sont manifestement le contenu et n’ont tout seulement aucun placement déclaré. Entre ces deux règles, STL converti contient ce que 3MF disait être en train d’être produit, et une pièce qui disparaît était une pièce que le fichier ne revendiquait pas.

STL binaire stocke chaque coordonnée de sommet en virgule flottante 32 bits. C’est suffisant pour l’impression — la résolution d’une imprimante typique est 50 microns, soit cinq ordres de grandeur au-dessus de la précision d’un float 32 — mais c’est insuffisant pour un maillage de CAO dont les cotes sont données à la précision d’ingénierie.

Pour un fichier d’impression standard, la perte est invisible. Pour un fichier de CAO converti par erreur en STL, deux sommets qui étaient distincts au micromètre près peuvent devenir identiques après la conversion, ce qui supprime une arête et change la topologie. C’est la raison pour laquelle les formats d’échange d’ingénierie sont STEP ou 3MF, et c’est aussi la raison pour laquelle STL n’est pas le bon format pour un retour d’analyse fine.

C’est du JavaScript dans votre onglet. Le 3MF est un paquet OPC qui est décompressé en mémoire, le maillage est extrait, et STL est écrit en binaire par un encodeur qui tourne dans l’onglet. Aucune requête ne porte le fichier, il n’y a pas d’inscription, et le niveau gratuit accepte jusqu’à 100 Mo.

Pour ce lectorat, c’est moins qu’une préoccupation de confidentialité qu’une commodité : un fichier d’impression peut être un prototype en cours de développement, et le garder local pendant qu’il est ajusté est plus rapide que d’attendre un aller-retour serveur. Un clic, un téléchargement, le fichier est dans le bon format pour la prochaine étape.