Article

1 - EXPLOITATION

2 - SURFACE ET VOLUME D’UN MAILLAGE STL

3 - QUALITÉ D’UN MAILLAGE STL

4 - ALTERNATIVES AU FORMAT DE FICHIER STL

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - SIGLES

Article de référence | Réf : BM7982 v1

Fichier STL

Auteur(s) : Nicolas LEBON

Date de publication : 10 janv. 2023

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RÉSUMÉ

L’utilisation des fichiers STL est devenue courante depuis ces dernières années avec la démocratisation des procédés de fabrication additive et aussi l’avènement des techniques numériques dans le domaine de la santé. Ces deux technologies, entre autres, utilisent le fichier STL pour modéliser géométriquement des formes complexes. Après une définition de cette extension de fichier, une description des informations importantes liées à son exploitation est apportée. Ensuite des méthodes de calcul de la surface d’un maillage STL et du volume inclus à l’intérieur sont décrites. Les défauts courants et les critères clés permettant de quantifier la qualité géométrique d’un maillage STL sont détaillés. Enfin, des alternatives sont proposées afin de pallier certains inconvénients du format STL.

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ABSTRACT

STL file

The use of STL files become common in recent years with the democratization of additive manufacturing processes and also the advent of numerical technics in the medical field. These two technologies, among others, use the STL file format to save the geometry of the shapes. After defining this file extension, a description of important information related to its operation is provided. Then methods of calculating the area of ​​an STL mesh and the volume included inside it are described.Common faults and key criteria which can be used to quantify the geometrical quality of an STL mesh are detailed. Finally, alternatives are proposed in order to overcome certain drawbacks of the STL format.

Auteur(s)

  • Nicolas LEBON : Normalien – Agrégé de Génie Mécanique – Docteur en science de l’ingénieur - URB2i-UR4462, Faculté de chirurgie dentaire, Université Paris Cité, France

INTRODUCTION

Depuis quelques années, de nouvelles technologies, telles que les procédés de fabrication additive (impression 3D) ou les chaînes numériques de CFAO (Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur) destinées au domaine de la santé, sont apparues. Toutes ces technologies reposent traditionnellement sur le format de fichier STL pour modéliser les informations géométriques des pièces ou des formes. Cette modélisation numérique accompagnée de son format de fichier a été développée historiquement par la société 3D Systems en 1986. En effet, ce format de fichier 3D ne comporte que le minimum nécessaire à la description du modèle 3D, ce qui le rend compact, et très simple à utiliser. De plus, la facilité à décomposer par calcul le modèle STL de la pièce en un ensemble de couches élémentaires simples, appelées « strates », en fait un format adapté à la stéréolithographie. Ce fichier a connu ces dernières années un regain d’intérêt et une augmentation de son utilisation/manipulation aussi bien par les professionnels et les industriels de la santé que par les particuliers.

Plusieurs interprétations sont couramment associées à l’acronyme STL. Nous pouvons citer STereoLithography ou Surface Tessellation Language ou encore Standard Triangle Language. Quelle que soit la proposition d’acronyme retenue, les données numériques virtuelles associées au modèle numérique sont structurées, organisées et regroupées d’une façon qui lui est propre, au sein d’un fichier et caractérisée par l’extension de fichier donnée aux fichiers informatiques (dans notre cas .stl).

L’extension de fichier STL est basée sur un modèle surfacique polyédrique de l’objet qu’il représente, aussi appelé maillage. Il s’agit donc d’une peau sans épaisseur et sans matière (remplissage) à l’intérieur. Seule l’indication de la direction de la matière est fournie. Il ne comporte également pas de métadonnées (couleur, texture…) ou autres paramètres habituels d'un modèle de conception assistée par ordinateur (matériau, épaisseur, paramètres, entités de conception…), c’est d’ailleurs parmi les principales critiques faites par les développeurs de solutions de fabrication additive (FA).

Le format STL fait partie des formats dits « neutres » offrant ainsi une interopérabilité entre les différents logiciels de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) et/ou un format intermédiaire pour la conversion entre deux formats CAO propriétaires (natifs).

Cet article aborde les notions essentielles permettant de comprendre la structuration d’un fichier STL. D’abord, une description des informations importantes liées à son exploitation est apportée. Ensuite, des méthodes de calcul de la surface d’un maillage STL et du volume inclus à l’intérieur sont décrites. Les défauts courants et les critères clés d’évaluation de la qualité d’un maillage STL sont détaillés. Enfin, des alternatives aux inconvénients du format de fichier STL sont proposées.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.

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KEYWORDS

additive manufacturing   |   STL file   |   triangle   |   facet   |   discrete geometry   |   tessellation

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm7982


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - VALENTAN (B.), BRAJLIH (T.), DRSTVENSEK (I.), BALIC (J.) -   Basic solutions on shape complexity evaluation of STL data.  -  Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 26(1), p. 73-80 (2008).

  • (2) - SZILVASI-NAGY (M.), MATYASI (G.Y.) -   Analysis of STL files.  -  Mathematical and Computer Modelling, 38(7), p. 945-960 (2003).

  • (3) - TAPIE (L.), LEBON (N.), MAWUSSI (B.), FRON-CHABOUIS (H.), DURET (F.), ATTAL (J.P.) -   Understanding dental CAD/CAM for restorations-the digital workflow from a mechanical engineering viewpoint.  -  International Journal of Computerized Dentistry, 18(1), p. 21-44 (2015).

  • (4) - TAPIE (L.), LEBON (N.), MAWUSSI (B.), FRON-CHABOUIS (H.), DURET (F.), ATTAL (J.P.) -   Understanding dental CAD/CAM for restorations-accuracy from a mechanical engineering viewpoint.  -  International Journal of Computerized Dentistry, 18(4), p. 343-367 (2014).

  • (5) - MARCHANDISE (E.), COMPÈRE (G.), WILLEMET (M.), BRICTEUX (G.), GEUZAINE (C.), REMACLE (J.-F.) -   Quality meshing based on STL triangulations for biomedical simulations.  -  Communication...

1 Outils logiciels

3DEXPERIENCE

Dassault Systèmes 10 Rue Marcel Dassault, 78140 Vélizy-Villacoublay, France.

CATIA V5

Dassault Systèmes 10 Rue Marcel Dassault, 78140 Vélizy-Villacoublay, France.

MAGICS

Materialise Technologielaan 15 3001 Leuven, Belgique.

MESHLAB (opensource)

ISTI-CNR Area della Ricerca CNR, via G. Moruzzi 1, 56124 Pisa, Italie.

MESHMIXER

Autodesk San Rafael, Californie, USA.

RHINOCEROS

7, Robert McNeel & Associates 3670 Woodland Park Ave N, Seattle, WA 98103, USA.

SOLIDWORKS

Dassault Systèmes 10 Rue Marcel Dassault, 78140 Vélizy-Villacoublay, France.

HAUT DE PAGE

2 Sites Internet

Qu'est-ce qu'un fichier STL ?

https://www.sculpteo.com/fr/centre-apprentissage/creer-un-fichier-3d/quest-ce-quun-fichier-stl/

Qu'est-ce qu'un fichier STL ?

https://fr.3dsystems.com/quickparts/learning-center/what-is-stl-file

Bibliothèque de fichiers STL gratuits

https://www.yeggi.com/

Bibliothèque de fichiers STL gratuits

https://www.thingiverse.com/

Sculptures du musée RODIN numérisées

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