STL 是 "Stereolithography"（立体光刻）的缩写，是一种流行的文件格式。 三维打印 和 CAD.它将三维物体表示为定义其表面形状的三角形或多边形的集合。STL 文件类型还有一些后缀，分别是：标准细分语言（Standard Tessellation Language）或标准三角形语言（Standard Triangle Language）：标准细分语言或标准三角形语言。
STL 将复杂的形状简化为三角形面，使 3D 打印机更容易理解。设计越复杂，使用的三角形就越多，最终提高了分辨率。
STL 图像的显著特征是其文件扩展名为 stl，并且没有颜色和纹理。
STL 文件格式的历史
它于 1987 年由 3D Systems 公司创立。STL 格式作为其立体平版 CAD 程序的行业标准，迅速赢得了关注。STL 是为三维打印而设计的，因其简单易用而一直具有现实意义。这也是它主要用于 3D 打印和建模的原因。2009 年，STL 文件格式的升级版本 STL 2.0 问世。
尽管 STL 很简单，但它在 3D 打印和建模行业中的重要性却经久不衰。
STL 文件在数字制造和 CAD 中的优势
数字制造商在很大程度上依赖 STL 文件，它允许设计师设计、共享和打印原型。STL 文件是 3D 模型与 CAD 中物理对象之间的桥梁。这种简便性使 STL 成为航空航天和医药等行业不可或缺的工具，这些行业通常需要复杂的零件。
STL 文件的工作原理
STL 文件主要是通过一种称为 "细分 "的过程对 3D 物体的表面几何形状进行编码。
细分是一种将复杂曲面简化为更简单的平面多边形的技术。在 STL 文件中，这些多边形呈三角形。1987 年 查克-胡尔l立体光刻技术的发明者需要一种方法将 3D CAD 模型发送到他的 3D 打印机。艾伯特咨询集团利用三维模型表面的网格来编码信息，从而解决了这一问题。
i) 表面近似法
在镶嵌法中，即使是圆柱体和球体等曲面，也是通过一系列网格三角形来显示的。曲面近似越平滑，需要的三角形就越多。然而，这也会增加文件大小和计算复杂度，导致性能和分辨率之间的权衡。
ii) 三维空间中的三角形
三角形有三个顶点，每个顶点在三维空间中都有一个 x、y 和 z 坐标。顶点构成三角形的角，从一条边连接到另一条边，形成物体的整体表面。
iii) 创建网格
STL 文件结构由三角形组成，三角形网格代表物体的数字表面映射。它们非常小，可以精确地近似原始形状，但 3D 打印机或软件处理起来也很简单。
iv) 分辨率控制
模型的分辨率由镶嵌中使用的三角形数量显示。三角形数量越多，模型越精确、越细致，但文件大小和处理要求也会增加。相反，较少的三角形会简化模型，但会使曲线看起来呈块状或切面状。
v) STL 表示法
在 STL 文件中，三角形非常有用，因为它们更易于计算和处理 3D 打印。每个三角形都有一个相关的法向量，显示表面朝向的方向。这有助于 3D 打印机理解如何逐层构建对象。
二进制与 ASCII STL 文件类型对比
STL 文件主要有两种格式：ASCII 编码和二进制编码。
ASCII STL 文件
ASCII STL 文件可由人类阅读，并提供每个三角形的方向和位置的纯文本描述。虽然它们更易于调试和阅读，但比二进制文件大。
例如，在复杂模型的情况下，较大的文件大小可能会变得不切实际。一个简单的三维模型的二进制格式可能只有 1MB，但转换成 ASCII 格式后就会达到 5-10 MB，从而导致文件难以传输和处理。如果您正在使用三维打印机或 CAD 软件，它应读取并解释每一行。由于其体积较大，加载时间较长，尤其是复杂的模型，会延误步骤。
ASCII STL 文件以关键字 "实体 "开始，包含一系列 "面 "定义。每个面由三个顶点和一个法向量组成。
二进制 STL 文件
二进制 STL 文件是各种应用中的首选，因为它们结构紧凑、效率高。它们加快了处理速度，减少了类似信息的文件大小。在处理复杂原型或工业类型等大型项目时，公司每天要处理数百个文件。二进制 STL 的小文件可以快速下载和上传，减少带宽消耗。此外，三维打印的渲染和切片等操作也能加快处理时间。
现代 3D 软件可以轻松管理二进制文件。MeshLab 和 Netfab 等编辑和错误检查工具可以轻松处理这些文件。
二进制 STL 文件以 80 字节的头文件开始。4 字节的无符号整数代表文件中三角形的数量。每个三角形有 12 个字节表示法线，36 个字节表示顶点（3 个顶点）
创建和导出 STL 文件
一些流行的 CAD 程序允许用户创建和导出 STL 文件。最有名的有
Solidworks三维建模：工程师和专业人员最常用的三维建模工具。提供内置模拟和分析等高级功能，可在打印前测试设计。提供全面的 STL 导出选项，如控制格式（ASCII 或二进制）和分辨率。
Tinkercad:具有拖放界面，可更轻松地创建 3D 模型。适合没有设计经验的初学者和教育工作者。可直接导出为 STL 格式。
Fusion 360： 是 3D CAD、CAM 和 CAE 的常用工具，在产品设计和工程设计中非常有用。提供强大的建模功能，如雕刻和参数化设计。
除这些选项外，其他一些 CAD 工具（包括 FreeCAD、SketchUp 和 Blender）也能导出 STL 文件。
创建和导出 STL 文件
打开 Solidworks 或 Tinkercad，具体取决于您选择的 CAD 应用程序。
使用软件工具创建模型或设计。
保存和导出设计--自动保存功能可轻松保存软件创建的 STL 文件并将其导出到计算机。不过，在导出前要检查模型的均匀性、部件上的孔洞和尺寸。检查分辨率，如果分辨率低，打印后模型表面会出现三角形。将公差等级调高，以便无缝打印 STL 文件。
弦线的角度和高度等参数给出了 3D 打印与 CAD 表面之间的距离。理想情况下，弦高为 1/20第 打印表面的尺寸。弦长低于 1 微米，但不能太低，角度公差为 150.
选择一个切片程序--Cura 是 Ultimaker 使用最广泛的开源切片程序，因为它使用起来更简单灵活。
加载文件，并将其转换为 G 代码 (打印机语言）文件。
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STL 文件特殊规则
1.定向规则
该规则定义了每个三角形（面）的方向如何受其标称向量的影响。该向量显示了三角形的朝向，有助于确定物体的内部和外部。法向量远离表面，显示 "外部"，表示 3D 打印机的外部。错误的法线方向会改变对特征的解释，从而导致打印错误。
顶点遵循右手规则，即拇指指向法线方向，手指指向顶点方向。这遵循的是逆时针顺序。
2.顶点规则
这条规则规定，每个三角形都应与其他三角形共享两个顶点。相邻。这确保了三角形的精确定位，也是三维打印中机器人渲染和流畅操作的基础。
3.全正八分法则
根据这条规则，三角形的所有顶点坐标都应为正值。这就将整个三维模型或三维坐标系的第一个八分位点限制在所有坐标都为正的区域内。这样既简化了设计，又节省了空间。这种方法可简化特定情况下的建模，但并非所有 STL 文件都必须采用。
4.三角形排序规则
根据三角形排序规则，三角形按 Z 坐标升序排列。这种格式简化了三维模型的切片过程，从而更快、更有效地为三维打印做好准备。
为 3D 打印优化 STL 文件
STL 文件格式通过生成适合 3D 打印的网格，部分再现了 CAD 模型的表面。然而，要确保最佳效果，优化是必不可少的。STL 文件的分辨率会严重影响打印质量。三角形越多，分辨率越高，表面越光滑，但文件大小也会增加。通过合并顶点或减少不必要的多边形来减少多边形数量，可以减轻工作量。切片软件会发现它更容易处理，而且很少出错。最后，必须确保模型不漏水，没有缝隙或歧管，以便顺利进行处理。在质量和大小之间保持平衡是优化 STL 文件的关键。
STL 文件的替代品
虽然 STL 文件是 3D 打印的常用选项，但很少有替代品能提供更好的特性和功能。
STL vs OBJ
STL 文件广泛用于 3D 打印。另一方面，OBJ 主要用于 3D 扫描。它将不同的多边形组合成一个文件来表示表面。
下表说明了比较情况。
STLOBJ简单的三角形网格基于多边形，支持四边形不支持颜色或纹理支持颜色、纹理映射和 UV 坐标通常较小，但可随着分辨率的提高而增加因附加数据（纹理、颜色）而增大仅限于表面几何形状（无材料或外观细节）处理复杂的几何形状、材料和视觉细节最适合 3D 打印和基本 CAD 设计是游戏、电影和视觉项目中制作精细模型的理想选择简单、易于处理更复杂的材料库
STL 与 STEP
在这种情况下，STL 文件只通过三角形网格存储表面几何形状，因此重量轻，易于处理。STEP 文件要全面得多。它们保留了设计意图，可以将模型保存为单个实体，从而获得更高的精度和更平滑的曲线
对照表如下
STL步骤基于曲面的三角形网格边界表示（B-rep）和实体建模不支持颜色或纹理支持颜色、材料属性和纹理通常较小，取决于网格分辨率由于几何信息更详细，因此尺寸更大简化的表面几何形状（无内部结构）包含完整的设计数据，包括复杂的装配和几何形状主要用于 3D 打印和简单的 CAD 模型工程、制造和 CAD 互操作性的理想选择简单、易于处理更复杂，同时存储几何图形和元数据（设计意图、尺寸）近似值，基于曲面三角形用于制造和工程应用的高精度、精确几何形状有限，通常需要转换为 CAD 软件不同 CAD 系统之间具有高度互操作性
STL 与 3MF
三维打印偏爱 STL 文件，因为它简单易用且兼容性强。3MF（三维制造格式）文件是基于 XML 的文件，包含打印对象所需的所有信息，因此更为先进。
对照表如下；
STL3MF基于三角形网格的表面几何基于 XML 的格式支持网格和完整模型细节。完全不支持颜色或纹理 支持色彩、纹理和材料。通常较小，取决于网格分辨率压缩效率更高，与 STL 相比，在细节相同的情况下，文件尺寸更小简化的表面几何形状处理复杂的几何形状、多材料模型和更详细的属性主要用于 3D 打印和基本 CAD 设计非常适合现代 3D 打印，尤其是在使用多种材料和颜色时简单轻便，易于处理元数据（材料、颜色、打印设置）结构化近似值，基于三角形刻面更高的精度可支持更丰富的设计细节和元数据，从而实现精确打印。适用于 3D 打印软件。具有先进的功能，可用于现代 3D 打印机和软件。
STL 与 G 代码
STL 文件用于 3D 打印。三维切片机软件可帮助它与打印机进行通信，以便打印。相对而言，G 代码文件格式是一套指导打印机程序的指令。常见于铣床和车床等切割机。
两种格式的比较如下。
STLG 代码三维模型数据、三角形网格用于 3D 打印机的机器指令和刀具路径命令代表 3D 模型的形状和几何结构为 3D 打印机提供精确的执行指令不支持颜色或纹理可包括多材料打印说明（如果打印机支持的话）可包括多材料打印说明（如果打印机支持的话）大，取决于印刷复杂程度和层数简化的表面几何形状包含详细的机器特定命令（如喷嘴移动、温度设置等）用于表示设计和可视化的 3D 模型用于控制打印过程，指定如何以物理方式创建模型。基于网格的简单数据对每个动作、温度、速度和挤出进行逐行说明必须通过切片软件转换为 G 代码3D 打印机可直接读取制造说明基于曲面的近似三角形精确到具体的机器动作和印刷参数
结论
STL 文件格式就像是 3D 打印世界的数字蓝图。尽管它简单易用，能迅速将数字模型转化为可打印格式，但也有其局限性。尽管新格式具有先进的功能，但 STL 仍然是许多设计师的首选。不过，根据 3D 文件的意图选择文件格式始终是非常重要的。