Definition Was ist eigentlich das 3MF-Format?

| Aktualisiert am 01.12.2020Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Eine der Herausforderungen in der Additiven Fertigung ist der Datenaustausch zwischen Soft- und Hardware. Aktuell ist der Industriestandard dafür das STL-Format, das Open-Source-Dateiformat 3MF gewinnt aber an Bedeutung. Wie das funktioniert.

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3MF ist ein Open-Source-Projekt für den Datenaustausch, das den Workflow in der Additiven Fertigung vereinfachen und verbessern soll.
3MF ist ein Open-Source-Projekt für den Datenaustausch, das den Workflow in der Additiven Fertigung vereinfachen und verbessern soll.
(Bild: ©Lukas Bast - stock.adobe.com)

Das 3D-Fertigungsformat (3D Manufacturing Format, 3MF) ist ein XML-basiertes Dateiformat für additive Fertigungsverfahren. Das Format geht auf das 2015 von Microsoft gegründete 3MF-Konsortium zurück, dessen erklärtes Ziel es ist, der additiven Fertigungsindustrie ein Dateiformat zu liefern, das folgende Merkmale hat:

  • Vollständig: Enthält alle erforderlichen Modell-, Material- und Eigenschaftsinformationen in einem einzigen Archiv.
  • Vom Menschen lesbar: Verwenden Sie gängige Strukturen wie OPC, ZIP und XML, um die Entwicklung zu vereinfachen.
  • Einfach: Eine kurze, klare Spezifikation, die die Entwicklung vereinfacht und die Validierung schnell macht.
  • Erweiterbar: Die Nutzung von XML-Namespaces ermöglicht sowohl öffentliche als auch private Erweiterungen bei gleichzeitiger Wahrung der Kompatibilität.
  • Eindeutig: Klare Sprach- und Konformitätstests stellen sicher, dass eine Datei von digital zu physisch immer konsistent ist.
  • Kostenlos: Der Zugriff auf und die Implementierung der 3MF-Spezifikation ist und bleibt frei von Lizenzgebühren, Patenten und Lizenzen.

Wie das STL-Format funktioniert

Der aktuelle Industriestandard für den Datenaustausch in der additiven Fertigung ist das STL-Format. Dabei wird die komplexe Kontur dreidimensionaler CAD-Modelle in eine Vielzahl kleiner Dreiecke zerlegt. Beschrieben wird die Lage aller Eckpunkte und Normalenvektoren, die die Unterscheidung zwischen innen und außen ermöglichen. Für viele Geräte und Anwendungen ist die Genauigkeit des STL-Fomats ausreichend.

Doch durch immer leistungsstärkere 3D-Drucker, die hinsichtlich Material und Farbe deutlich flexibler werden, hinkt STL dem Stand der Technik hinterher. Denn inzwischen gibt es Drucker, die mit mehreren Farben und Materialien arbeiten – und teilweise deren Mischungsverhältnis im laufenden Betrieb stufenlos verändern können.

Nachteile des STL-Formats

Hier stößt das STL-Format an seine Grenzen. Denn es bestehen folgende Probleme:

  • Farbinformationen kann das STL-Format nicht weitergeben.
  • Auch bei Bauteilen mit gezielt gesteuerten Materialeigenschaften müssen STL-Anwender über Umwege ans Ziel gelangen.
  • Ein weiteres Problem bei STL betrifft die Genauigkeit, da die Umsetzung der Geometrie in Dreiecke nur eine Annäherung ist.

3MF erleichtert den Workflow

Das 3MF-Format ermöglicht es, zusätzliche Informationen zum Modell, zur Vorverarbeitung und zum Druckprozess weiterzugeben. 3MF-Dateien stellen 3D-Modelle und Bedeutung in einem Markierungsformat dar. Es sind alle erforderlichen Modell-, Material- und Eigenschaftsinformationen vorhanden. Auf diese Weise kann der Workflow der Additiven Fertigung verbessert werden, da alle Modellinformationen in einem Paket enthalten sind. Das 3MF-Dateiformat ist als ein sogenanntes 3D-Payload definiert, weil das Dateiformat eine vollständige Sammlung abhängiger Beziehungen und Teile ist. Es verwendet die gleiche Komprimierung wie ein ZIP-Archiv.

Das PDF für die Additive Fertigung

Weitere Vorteile der kostenfrei verfügbaren 3MF-Spezifikation sind die klare Definition von Mannigfaltigkeit, das einzelne Objekte referenziert oder verschoben werden können, ohne das Netz zu verändern und dass mehrere identische Objekte mit Bezug auf dasselbe Netz platziert werden können. Zudem können mehrteilige Modelle in einer Datei als ein Objekt gespeichert werden, das aus mehreren Teilen besteht – jeder mit seiner eigenen Farbe, seinen eigenen Materialien. Experten bezeichnen 3MF als PDF für die additive Fertigung.

Auf Erweiterungen ausgelegt

Mit der Gründung des 3MF-Konsortiums 2015 wurde die Kern-Spezifikationen als Open Source veröffentlicht. Das Format existierte zu diesem Zeitpunkt schon, wurde aber überarbeitet und verbessert. Seither sind verschiedene Erweiterungen erschienen: für die Produktion, für die Materialien, für das „Slicing“ und für Gitterstrukturen. Die Spezifikationen stehen bei Github zur Verfügung.

Immer häufiger werden sowohl Software als auch Hardware um die 3MF-Unterstützung ergänzt, auch das 3MF-Konsortium wächst weiter und integriert namhafte Player der 3D-Druckbranche. Standardmäßig ist 3MF in Windows 10 enthalten, auch in Windows 8.1 soll es sich leicht integrieren lassen.

Dieser Beitrag ist zuerst bei unserem Partnerportal Mission Additive erschienen.

Quellen:

  • 3mf.io

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