STL vs 3MF : quel format choisir pour son modèle 3D ?

Si toutes les technologies de fabrication additive fonctionnent différemment et disposent chacune de leurs propres spécificités, un processus d’impression démarre toujours de la même manière : la Conception Assistée par Ordinateur. Cette étape consiste à modéliser une pièce en deux ou trois dimensions, c’est donc là que la forme géométrique de la pièce est déterminée. Une fois le modèle 3D terminé, il est nécessaire de l’exporter dans un fichier pouvant être lu par un slicer, un logiciel jouant le rôle d’intermédiaire avec une imprimante 3D. Et à ce moment-là, plusieurs choix se présentent à l’utilisateur. Entre OBJ, STL, PLY, 3MF et bien d’autres, il peut être parfois difficile de choisir entre les différents formats proposés. Pour en savoir plus et découvrir quels sont les avantages et inconvénients de certains fichiers, nous avons examiné en profondeur les fichiers STL et 3MF, probablement les plus populaires auprès des adeptes de la fabrication additive.

Lancé en 1987 par 3D Systems, la première entreprise spécialisée dans l’impression 3D, le format STL est aujourd’hui le plus répandu sur le marché. Acronyme de stéréolithographie (ou de Standard Triangle Language), il est présent sur la majorité des plateformes proposant des modèles 3D, comme Thingiverse, MyMiniFactory ou Cults. Beaucoup plus récent, le format 3MF a quant à lui été développé par un consortium mené par Microsoft. Sorti en 2015, le format séduit aujourd’hui par certaines de ses spécificités. Également appelé 3D Manufacturing Format, les modèles 3MF se veulent intelligibles et ont vocation à limiter les erreurs lors des processus d’impression.

À l’heure actuelle, le format STL est le plus populaire (crédits photo : 3Dnatives)

Les caractéristiques des fichiers STL 

Depuis sa création en 1987, le STL est le format le plus populaire auprès des usagers de l’impression 3D, notamment grâce à son ancienneté. Compatible avec tous les slicers ainsi qu’avec l’intégralité des logiciels de CAO, les fichiers STL sont aujourd’hui principalement utilisés dans l’industrie du prototypage rapide. Comme l’acronyme Standard Triangle Language l’indique, le format “réplique” chaque modèle à l’aide de triangles. Autrement dit, le format STL recrée un modèle 3D en s’approchant au plus près des formes de celui-ci à l’aide de milliers de triangles. Plus concrètement, une surface plane composée de 4 côtés est forcément divisée en 2 triangles. Ainsi, si l’on prend l’exemple d’un cube, il est divisé en douze triangles, étant donné qu’il possède 6 faces. 

La quantité de triangles permet également d’établir le degré de précision de l’impression. La modélisation d’un visage par exemple demande de nombreux triangles. L’ensemble de ces triangles a vocation à s’approcher le plus possible de la forme définie par le modèle 3D. Cependant, ils ne contiennent aucune information en ce qui concerne le procédé de fabrication, le matériau, la texture ou la couleur. Et c’est précisément ici que réside l’une des principales limites du format STL. 

Plus le format STL est précis, plus il comporte de triangles.

Malgré un volume très important, les fichiers STL ne contiennent que des informations permettant d’établir la géométrie d’une pièce. En passant par un slicer, l’utilisateur peut néanmoins ajouter différents paramètres d’impression (de tranchage) au modèle/fichier STL. Ces derniers seront alors seulement enregistrables au format 3MF.

Autre problème concernant les STL : la fréquence des fichiers endommagés. Lorsqu’un fichier est défectueux, ce qui est régulièrement dû à un problème survenu durant la conversion, l’utilisateur est contraint de le réparer. C’est pourquoi, à l’instar de Netfabb et de Meshmixer, plusieurs logiciels de réparation existent. Ils permettent de corriger les défauts des fichiers 3D. Mais l’utilisation d’un pareil logiciel ajoute une étape supplémentaire au processus d’impression. Enfin, le format STL est illisible par l’homme, seul un logiciel compatible est en mesure de le comprendre et donc de l’interpréter.

Les caractéristiques des fichiers 3MF

Beaucoup plus récent que le format STL, le 3MF est le fruit d’un consortium lancé par Microsoft rassemblant entre autres Dassault, Autodesk, Stratasys et Ultimaker. À son lancement, Adrian Lannin, directeur exécutif du Consortium 3MF, dévoilait les objectifs du projet : “3MF permettra aux utilisateurs de la technologie d’optimiser la productivité et de débloquer les fonctionnalités de l’impression 3D.” Imaginé afin d’offrir aux professionnels une solution viable pour stocker des fichiers 3D, le format 3MF se distingue par son poids léger et le nombre important d’informations qu’il contient. 

Le fichier 3MF, à la différence du STL, n’est pas seulement un maillage. C’est un fichier d’archive (similaire au .zip) contenant à la fois le modèle 3D (sous forme de maillage) et les informations relatives à la fabrication du modèle, à l’instar des méthodes de fabrication, des matériaux ou encore des assemblages. À ce sujet, Microsoft explique : “3MF est un format de fichier spécialement adapté pour l’impression en 3D et Windows. 3MF inclut les couleurs, les textures, l’échelle contenant les options d’impression recommandées, et de nombreuses autres améliorations.” De plus, un fichier 3MF est codé en XML ce qui le rend intelligible par un humain et non seulement par une machine. Ainsi, si l’on remplace l’extension .3MF par une extension .ZIP, il est possible d’ouvrir chaque fichier de l’archive pour découvrir ses caractéristiques. En plus de son ouverture (lisibilité aisée), il est également plus intelligent puisqu’il offre une meilleure compréhension des erreurs de maillage. Il permet ainsi d’éviter les problèmes liées aux variétés géométriques (manifold) ce qui empêche les auto-intersections, les modèles “non-manifold” et les trous dans le maillage.

Les formats 3MF sont bien plus légers que les formats STL. (Crédits photo : Prusa blog)

À l’heure actuelle, la principale limite du format 3MF ne réside pas dans ses propriétés, mais plutôt dans son manque de popularité. Malgré les différentes contraintes liées à ses caractéristiques, le STL est aujourd’hui bien plus démocratisé que le 3MF. On remarque notamment ce phénomène sur les différents sites de partage, comme Thingiverse, Cults ou Printables. Et d’autres inconvénients persistent. On note par exemple un manque d’intégration au sein de certains slicers et logiciels de CAO, qui sont pour le moment incompatibles avec ce format. On remarque également un manque d’intercompatibilité entre les slicers, certains paramètres configurés dans un slicer ne seront pas forcément reportés dans un autre slicer lors de l’ouverture du même projet. On peut cependant espérer qu’à l’avenir, si le 3MF gagne en popularité, des efforts seront réalisés pour résoudre ces problèmes. D’autant plus qu’il s’agit d’un fichier d’archive avec du code XML, et qu’il peut donc être amélioré. On peut ainsi imaginer une intercompatibilité permettant de partager plus facilement des fichiers pouvant être correctement interprétés par différents slicers.

Les bénéfices concrets du format 3MF

Imaginez que vous possédez une imprimante 3D et que vous souhaitez imprimer un modèle complexe. Si vous avez besoin d’aide extérieur, d’un service d’impression par exemple, celui-ci peut configurer le modèle dans un logiciel de tranchage avec tous les paramètres adéquats puis exporter cette configuration au format 3MF. Ainsi, vous trouverez dans un seul fichier votre modèle, mais aussi les profils d’impression, les modificateurs éventuels et d’autres paramètres. Dans la même cas, en utilisant le format STL, le fabricant aurait dû exporter les profils d’impression en plus du maillage, mais même en partageant ces profils, des informations comme les modificateurs manqueraient.

Imaginez maintenant que vous êtes un concepteur souhaitant partager ses modèles 3D sur internet, sur Thingiverse, Printables ou Cults, par exemple. En utilisant le format 3MF, vous pouvez intégrer des informations liées aux matériaux ou des modificateurs simplifiant le processus d’impression 3D. Le format 3MF vous permet également de définir la licence et les copyrights associés. Vous pouvez également ajouter votre nom ainsi qu’une description dans le fichier. Ainsi, comme toutes ces informations sont stockées dans le fichier et non seulement sur la page de téléchargement du site, si votre modèle est partagé en dehors du site sur lequel vous l’aviez initialement partagé, toutes ces informations seront conservées.

Le 3MF, le format de l’avenir ?

Vous l’aurez compris, à l’avenir, il y a fort à parier que le format 3MF devienne la norme. Séduits par ses propriétés, plusieurs experts de la technologie l’ont d’ailleurs d’ores et déjà adopté. Charly Le Roy, co-fondateur de Polyfab, une entreprise revendant des solutions 3D et dispensant des formations, explique les raisons de ce choix : « La principale différence est selon moi la quantité d’informations stockée. Un STL ne contient que le modèle 3D, son homologue 3MF contient le modèle mais également son orientation, ses supports, ses paramètres d’impression… Le 3MF est donc beaucoup plus pratique pour les besoins d’itérations multiples. » Un avis que partage Michael P. Bourque, directeur de la fabrication digitale chez Boston Engineering : “Je ne peux pas croire que le format STL soit le format le plus courant chez les amateurs d’impression 3D. STL est un format terrible pour reproduire la géométrie d’un modèle et n’est utilisé que parce que l’étape de tranchage est rapide. […] Je préfère le 3MF parce qu’il est autonome et peut contenir des données supplémentaires permettant de réduire les problèmes.”

De par sa capacité à limiter les risques d’erreur et à faciliter les partages de modèles, le format 3MF semble bien plus adéquat et pourrait perdurer dans le temps. Comme un signe, le géant américain 3D Systems, créateur du STL en 1987, a décidé de rejoindre le Consortium 3MF à son lancement en 2015. Charly Le Roy conclut : « Le format qui sera utilisé pour le partage des projets d’impression à travers des bibliothèques de modèles prêt à imprimer, sera à coup sur le format 3MF. Il limite naturellement le risque d’erreur et permet de gagner du temps lors de la fabrication de pièces. »

Crédits photo : 3Dnatives

Que pensez-vous des formats STL et 3MF ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

Article co-écrit par Philippe Girardie et Elliot Saldukaite

*Crédits photo de couverture : 3Dnatives