Trong lĩnh vực số hoá 3 chiều, có vô vàn địng dạng file 3D trải dài trên nhiều ứng dụng, thế nhưng mỗi lĩnh vực công nghiệp lại có xu hướng sử dụng một chuẩn định dạng 3D nhất định. Chẳng hạn, ngành khuôn mẫu nhựa sử dụng địng dạng chính xác còn ngành nội thất sử dụng định dạng kém chính xác hơn, ngành tạo mẫu nhanh in 3D sử dụng file lưới…. vì sao lại thế? Hãy cùng IN 3D PLUS tìm hiểu 10 định dạng file 3D quen thuộc và phạm vi áp dụng của chúng trong những ngành công nghiệp khác nhau.

10 định dạng file thiết kế 3D tốt nhất trong công nghiệp

File 3D là gì?

File 3D chứa đựng các thuộc tính của mô hình 3D với các thông số mô tả toạ độ các điểm, màu sắc, các tính chất lắp ghép/ chuyển động… Tuỳ vào ứng dụng cụ thể mà các file 3D này chứa đựng thêm những thông tin riêng biệt hoặc có thể được sử dụng làm file trung gian giữa các phần mềm đồ hoạ 3D.

Vì nhiều lí do mang tính “lịch sử”, thói quen, hiệu quả sử dụng,… mà các ngành công nghiệp có những ưu ái khác nhau khi quyết định sử dụng một chuẩn file 3D nào đó. Dưới đây là danh sách các chuẩn 3D file formats tốt nhất hiện nay: .STL .OBJ .FBX .DAE . 3DS .IGES .STEP .VRML/X3D .AMF .3MF

File STL

STL là viết tắt của STereoLithography, một định dạng file 3D chuyển đổi trung gian phổ biến nhất hiện nay. STL được sử dụng chủ yếu ở ngành tạo mẫu nhanh mockup in 3D. STL được phát triển và giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1988 bởi hãng 3D Systems, Inc. Nhờ tính tiên phong này mà STL trở nên phổ biến trong thập niên 1990s chính bởi ngành công nghiệp IN 3D và kỹ thuật scan 3D . STL là định dạng tương đối lỗi thời dễ phát sinh lỗi và khiếm khuyết trong mô hình 3 chiều, yếu điểm này càng thể hiện rõ khi dùng để chuyển đổi trung gian từ các phần mềm CAD.

SCAN 3D reverse Helmet, SCAN MẪU NÓN BẢO HIỂM, QUÉT 3D NÓN BẢO HIỂM. 3D SCANNING

Hình ảnh sau đây mô tả cấu trúc dữ liệu STL (bên trái) và CAD Nurbs (bên phải), sản phẩm của quá trình thiết kế ngược (reverse engineering) và scan 3D:

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn STL

Tạo mẫu nhanh in 3D (Rapid prototyping), quét mẫu 3D y học và kỹ thuật (scan 3D) gia công mô phỏng cắt gọt (CAM computer-aided manufacturing). Tham khảo: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000504.shtml

File OBJ

Obj là định dạng vượt trội hơn so với STL. Không chỉ mô tả tốt các đặc tính hình học (Geometry) mà còn truyền tải các thông số màu sắc và chất liệu bề mặt (Texture) tuyệt vời. Obj còn có thể phân tách cấu trúc của mô hình thành các mảnh ghép tứ diện, nhờ đó mà nó cho phép chuyển đổi thành dữ liệu Nurbs trong ngành công nghiệp kỹ thuật chính xác cao. Nhược điểm của OBJ là không hổ trợ thuộc tính khớp nối và chuyển động.

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn STL

in 3D, Đồ hoạ mỹ thuật, nội thất, game

File IGES

Một trong những chuẩn dữ liệu 3D trung gian lâu đời nhất. iGes Được sử dụng từ nhiều năm nay, phổ biến trong các ngành công nghiệp kỹ thuật và quốc phòng. Không quân Hoa Kỳ đã nung nấu ý tưởng về định dạng này vào giữa những năm 70. Trong suốt những năm 70s, Lực lượng Không quân đã lãng phí một lượng thời gian đáng kể để tham gia vào quá trình chia sẻ và chuyển đổi dữ liệu nhằm tương thích với các phần mềm độc quyền của nhà thầu. Vấn đề từng trở nên cực kỳ cấp bách với các dự án quy mô lớn như hệ thống tên lửa hoặc tàu sân bay…

Lực lượng Không quân Hoa Kỳ sau đó đã hợp tác với Boeing và các công ty khác để phát triển định dạng IGES. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi thông tin liên quan đến các mô hình 3D CAD trên tất cả các hệ thống CAD chuyên dụng. Việc sử dụng định dạng tệp IGES làm tiêu chuẩn thực tế cho tất cả các hợp đồng liên quan đến vũ khí và quốc phòng đã được Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đưa ra bắt buộc vào năm 1980. Cả phần mở rộng tệp IGES và IGS 3D đều có thể được sử dụng cho định dạng này.

Các mô hình có những bề mặt cong phức tạp (máy bay, tàu …) được thể hiện một cách dễ dàng bằng định dạng IGES sử dụng mã hóa ASCII. Thông tin liên quan đến hình học được lưu trữ với sự trợ giúp của hệ khung dây (wireframe), kiến ​​trúc bề mặt dạng tự do chính xác (freeform surface), CSG và sơ đồ mạch. Màu sắc cũng có thể được lưu trữ bằng định dạng này. Tuy nhiên, thiếu hỗ trợ cho các thuộc tính vật liệu như kết cấu và loại. Các tính chất mô phỏng cũng không được hỗ trợ.

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn IGES

Thiết kế hàng không vũ trụ, quốc phòng và kỹ thuật quân sự

File STEP

STEP là viết tắt của The Standard for the Exchange for Product Data. Định dạng tuân theo ISO 10303 đã ra đời để cải tiến cho định dạng tệp IGES. Ô tô, hàng không, xây dựng và các ngành liên quan đến kỹ thuật khác sử dụng nhiều loại tệp này. Cả hai định dạng STEP và STP đều được chấp nhận.

STEP được chính thức phát triển với mục đích duy nhất là xây dựng một nền tảng có thể mô tả dữ liệu sản phẩm một cách hiệu quả trong toàn bộ vòng đời của nó mà không cần dựa vào bất kỳ hệ thống độc quyền nào khác. Định dạng chuẩn được phát triển ban đầu phải chịu những ràng buộc liên quan đến kích thước và độ phức tạp của mô hình. Do đó, định dạng này sau đó đã bị phân rã thành đặc điểm kỹ thuật riêng biệt của tính chất mô-đun trong 4 phiên bản cái tiến quan trọng.

Tất cả các tính năng trong tệp IGES đều được hổ trợ ở định dạng STEP. Cùng với đó, cấu trúc hình học topo, kết cấu, loại vật liệu, dung sai hình học và nhiều thông tin phức tạp khác liên quan đến vật liệu hoặc sản phẩm đều được mã hóa ngay trong tệp STEP.

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn STEP

Công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ, các ngành gia công cơ khí chính xác và khuôn mẫu nhựa

File FBX

Đuôi file FBX chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực điện ảnh và trò chơi điện tử, định dạng tệp mô hình 3D độc quyền đã được mua lại bởi AutoDesk Inc. Sau khi mua lại, nó đã được AutoDesk sử dụng làm định dạng trao đổi cho nhiều phần mềm như 3DS ​​Max, Maya, Autocad, Fusion 360 cùng với các tuỳ chọn khác nhau.

Hình dạng mô hình, màu sắc, kết cấu và các thuộc tính khác liên quan đến ngoại hình đều được FBX hỗ trợ đầy đủ. Kỹ xảo chuyển động cũng được hỗ trợ ở FBX

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn FBX

Phim ảnh, game

File Collada

Định dạng tệp trung tính này được sử dụng tối ưu trong ngành công nghiệp làm phim và trò chơi điện tử với phần mở rộng của nó là đuôi .Dae.

Hình học, hoạt ảnh, kết cấu, vật liệu, màu sắc và các thuộc tính liên quan đến ngoại hình khác được hỗ trợ bởi loại tệp Collada. Do hỗ trợ vật lý và động học, nó đã trở thành một định dạng hình ảnh 3D hiếm hoi lưu trữ thông tin với sự trợ giúp của trình ngôn ngữ XML.

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn Collada

Phim ảnh, game

File 3DS

Đây là một trong những loại tệp mô hình 3d nổi tiếng nhất. 3ds đại diện cho định dạng tệp lưới 3D Sudio (DOS) được Autodesk 3D Studio sử dụng. Autodesk 3D Studio tung ra thị trường định dạng tệp 3D từ những năm 1990 và hiện đã phát triển thành 3D Studio MAX để làm việc với các công cụ Thiết kế, Hoạt cảnh và Render. Tệp 3DS chứa dữ liệu để biểu diễn cảnh và hình ảnh 3D và là một trong những định dạng tệp phổ biến để nhập và xuất dữ liệu 3D. Nó xem xét các thông tin như vị trí camera, dữ liệu Mesh, thông tin ánh sáng, cấu hình khung nhìn, dữ liệu nhóm làm mịn, tham chiếu bitmap và các thuộc tính để tạo đỉnh và đa giác để hiển thị cảnh.

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn 3DS

Phim ảnh, game, kiến trúc nội thất

File VRML và X3D

VWRL là định dạng 3D với nghĩa “ngôn ngữ mô hình thực tế ảo”. Điều này ban đầu được phát triển để hỗ trợ World Wide Web. Sau đó, VRML được thay thế bằng định dạng tệp X3D.

Định dạng này chưa được các hãng phần mềm lớn áp dụng rộng rãi. Điều này có thể là do tiện ích mở rộng VRML không bắt kịp với những tiến bộ nhanh chóng của đồ họa 3D trong thời gian thực. Cuối cùng, tên của hiệp hội VRML đã được đổi thành Hiệp hội Web3D. Năm 2001, định dạng tệp thế hệ tiếp theo của VRML đã được tung ra với phần mở rộng X3D.

X3D là viết tắt của loại tệp 3D dựa trên XML. Toàn bộ mảng tính năng được hỗ trợ bởi định dạng tệp VRML đều được hỗ trợ ở định dạng X3D. Ngoài ra, một số tính năng bổ sung được hỗ trợ bởi X3D. VRML sử dụng khung lưới đa giác để mã hóa hình học bề mặt mô hình.

Thông tin liên quan đến ngoại hình như màu sắc, độ trong suốt, kết cấu,… có thể được lưu trữ. Ngoài ra, thông số hình học bề mặt cũng có thể mã hóa NURBS chính xác.

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn VRML và X3D

chia sẻ file 3D trực tuyến, xây dựng web thế giới ảo

File AMF

Định dạng tệp AMF được giới thiệu để thay thế cho định dạng STL. Nó được ra mắt vào năm 2011 và trước đây được gọi là STL 2.0. Một trong những thiếu sót của STL mà nó đã giải quyết là không có khả năng lưu trữ thông tin về kết cấu, chất liệu và màu sắc. Nó cũng khắc phục các vấn đề cồng kềnh dữ liệu và dễ xảy ra lỗi ở STL.

Định dạng dựa trên XML cũng cung cấp hỗ trợ cho định hướng, tỷ lệ, hình học, bản sao, mạng,… tuy nhiên, ngành công nghiệp in 3D đã khá chậm chạp trong việc thích ứng với định dạng này mặc dù có lợi thế về kỹ thuật.

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn AMF

in 3D

File 3MF

3MF là một tệp chuyên dùng cho in 3D cũng được phát triển để khắc phục các khiếm khuyết của định dạng tệp STL. Nó được phát triển với nỗ lực tổng hợp của nhiều công ty lớn khác nhau như Microsoft, 3D Systems, Ultimaker, EOS, Autodesk, Stratasys, v.v. Phương pháp biểu diễn hình học của 3MF tương tự như biểu diễn của STL. Tuy nhiên, nó nhỏ gọn hơn so với định dạng tệp AMF.

Nếu bạn là một nhà thiết kế 3D đang tìm kiếm một định dạng tệp có thể tránh được các lỗi in và hình học xấu, thì đây là một trong những định dạng này. Bên cạnh đó, nó thậm chí còn được coi là định dạng lý tưởng cho các dự án in 3D trong tương lai.

Các ngành công nghiệp đang sử dụng chuẩn AMF

Thiết kế 3D và in 3D

Còn điều gì chưa rõ, mời bạn liên hệ với IN 3D PLUS qua hotline/Zalo 0907888325 hoặc qua fanpage shop IN 3D tpHCM: https://www.facebook.com/Mayin3Dgiare.3DPrinterVietNam

Contact Me on Zalo