无论是文本、音乐、图片还是3D模型，所有文件都是由数百万个比特组成的。这些比特所包含的数据以及它们的编码方式决定了文件的性质和格式。根据CAD文件的格式，文件可以包含模型的几何形状、材料、纹理、尺寸或颜色等数据。
文件格式与3D打印
3D打印机是通过逐层构建来制造部件的。创建模型并将其并保存为3D打印文件格式后，需要将其发送到切片软件进行处理。切片过程是将实心模型分割成无数个薄的水平层。切片软件随后会扫描这些层，并利用这些信息生成G-Code，这是一组指示3D打印机如何移动以制造所需物体的指令。之后，将G-Code文件发送到打印机。有些打印机配有自己的切片软件，因此可以直接以3D打印文件格式发送模型。
CAD文件中包含的信息对成功打印至关重要。请记住，文件格式决定了文件携带的信息，而正是通过这些信息生成了必要的机器代码。因此，文件格式非常重要。为了确保打印过程顺利进行，需要特定类型的信息，如几何形状、纹理、颜色和材料等。在常规的3D CAD文件格式中，这些数据并不总是包含或针对3D打印进行编码，因此，需要专门为3D打印设计特定的文件格式，这些格式被称为3D打印文件格式。
此外，切片软件无法处理STEP、IPT和SLDPRT等常规3D文件格式。这些格式必须先转换为3D打印文件格式。
目前使用的3D打印文件格式有多种，但最普遍的是STL、OBJ、AMF和3MF。那么，它们为何如此广泛使用呢？以下将介绍这些文件格式是什么，是什么使它们脱颖而出，它们相互之间以及与其他3D打印文件格式的不同之处。
STL（标准镶嵌语言）格式
STL（标准镶嵌语言）文件格式是3D打印领域的开创性文件格式。它由3D打印的发明者查克·赫尔于1987年发明。三十多年后，STL文件格式仍然是最广泛使用的，并且被认为是3D打印的标准文件格式。这是因为经过多年的发展STL与大多数3D CAD软件以及3D打印中的其他软件和硬件兼容性极高。
STL文件格式的一个关键特征是使用镶嵌来保存几何形状。镶嵌是指使用一系列几何形状覆盖（铺贴）表面的过程，以确保没有空隙或重叠。在STL文件中，一个3D模型的几何形状通过大量覆盖了模型表面的三角形来编码。
对于曲面，需要大量任意小的三角形来覆盖表面。然而，模型中使用的三角形数量越多，文件大小就越大。
STL 3D打印文件格式的另一个显著特点是它仅存储几何数据。与模型相关的其他数据，如颜色、纹理和材料，都被排除在外了。在打印机一次只能打印一种颜色和一种材料的时候，这并不是问题。如果您只需要一个简单的原型，这可能也仍然不是问题。然而，随着3D打印技术的进步，如多色和多材料的打印，以及将3D打印用于生产完全功能的、可立即使用的物体，STL文件格式可能会逐渐退出舞台。
优点
- 兼容几乎所有3D打印领域的硬件和软件
- 最广泛使用和共享的3D打印文件格式。网上有数百万个STL模型可供轻松下载
缺点
- 只能存储几何数据。颜色、纹理和材料数据被排除在外
- 细节水平有限。例如，曲面只达到近似的水平
- 文件精度越高，文件大小越大
- 由于文件格式容易出错，镶嵌过程中可能会出现空洞和重叠三角形。注意，这些缺陷可以使用STL修复工具检测和修复，但这非常耗时
- 未明确比例和单位
OBJ格式
OBJ文件格式由WaveFront科技开发，最初作为图形设计中的中性交换文件格式使用。随着多色和多材料打印技术的发展，这种文件格式后来被3D打印行业广泛采用。
在流行度上，OBJ仅次于STL。然而，与只存储几何数据的STL不同，OBJ可以存储几何、颜色、纹理和材料数据。颜色数据存储在一个独立的MTL（材料模板）文件中。要进行颜色打印，OBJ文件必须与对应的MTL文件一起使用。
OBJ 3D打印文件格式的另一个重要特性是，它允许用户选择模型几何体的编码方式。除了三角形之外，你可以使用多边形和四边形等各种形状进行镶嵌。此外，还可以使用更高级和精确的方法，如自由曲线和曲面。这些功能使得OBJ文件能够存储具有更高精度的模型。
优点
- 精确存储数据
- 存储几何、颜色、纹理和材料数据
缺点
- 受欢迎程度不如STL，因此兼容性有限
- 包含大量复杂数据，共享或编辑时耗时较长
- 颜色和纹理数据分别存储在独立的文件中
AMF（增材制造文件）格式
AMF（增材制造文件）3D打印文件格式被认为是STL的更新版本，由美国材料和试验协会（ASTM）于2013年专门为增材制造开发，旨在解决STL文件存在的一些限制。
与STL类似，AMF使用三角形的方式存储几何数据。然而，AMF中的三角形可以是曲面的，这使得数据能更准确地表示。这也导致文件大小大大缩小，因为只需要更少的三角形就能准确表现曲面。
此外，AMF文件能够存储颜色、纹理、材料、副本、方向、格点数据，以及元数据。这使得它们在技术上比STL文件更加先进。
优点
- 能够存储模型的所有可能数据和元数据
- 可以在不同单位下指定比例
- 错误发生可能性极低
- 文件小
缺点
- 支持度有限
- 采用速度较慢
3MF格式
在分析了AMF文件格式存在的缺点和采用速度缓慢后，欧特克、3D Systems、斯特塔西、惠普、微软等3D打印领域的重要公司联合成立了3MF联盟。这个联盟开发了3MF 3D打印文件格式，与AMF非常相似但得到了更广泛的接受。
3MF联盟的行业影响力和庞大的客户基础，以及3MF 3D打印文件格式的功能，促使其广泛被采用。
3MF具备了AMF的所有技术特性，使用曲面三角形镶嵌来编码几何数据。它还能够存储颜色、纹理、材料和方向数据，并具有高度精确性。
数据以人类可读的XML格式存储（不同于二进制格式），便于开发和修改。
大多数情况下，3MF文件没有错误，被视为即可直接用于打印的文件格式，在3D打印领域广受欢迎。
优点
- 相对流行，在数十家公司中兼容性良好
- 精确存储几何数据
- 能够完整存储与模型相关的所有数据
- 将所有数据、元数据和属性存储在单一档案中
缺点
- 可能会变成专有格式
结语
总结而言，针对简单的几何形状和单色原型，我们推荐使用STL格式。如果您需要打印简单的彩色部件，那么OBJ是更好的选择。然而，由于OBJ文件中的纹理和颜色数据存储在单独的文件中，分享OBJ文件将变得复杂。3MF和AMF 3D打印文件格式在技术上都非常优越，因为它们能够存储模型的所有信息。它们也因其文件分享的便利性而脱颖而出，因为所有数据和元数据都存储在紧凑、压缩的文件中。如果您的支持软件兼容AMF，可以考虑选择它。否则，3MF是更为安全的选择，因为它更流行，更有可能与现有的支持软件兼容。
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