Durch immer leistungsstärkere 3D-Drucker wird das bisherige Standardformat zum Hemmschuh. Seine größten Schwäche: Es kann keine Informationen für Farbe und Material transportieren. Abhilfe soll ein neues Format schaffen.

Der Industriestandard zur Ausgabe auf 3D-Druckern ist das Format STL. Der Hardware-Hersteller 3D-Systems hatte dieses Format 1988 eingeführt. STL ermöglichte die Ausgabe auf den damals neuartigen Anlagen für Stereolithographie – den Vorläufern der heutigen 3D-Drucker.

Viele Jahre lang erfüllte das Format seinen Zweck. Inzwischen ist dieses 3D-Druck-Format allerdings in die Jahre gekommen, was sich bei Nutzung von High-End-Geräten nachteilig auswirkt.

STL-Format war lange ausreichend

Hauptaufgabe eines Formates für den 3D-Druck ist es, die Komplexität dreidimensionaler CAD-Modelle soweit zu reduzieren, dass nur die Außenkonturen übrig bleiben. Diese Konturen einschließlich der gewünschten Wandstärke muss ein solches Dateiformat mit ausreichender Genauigkeit beschreiben.

Bei STL geschieht das, indem die Konturen in eine Vielzahl kleiner Dreiecke zerlegt werden. Das Format beschreibt dafür zwei Dinge: Die Lage sämtlicher Eckpunkte und die Normalenvektoren, die nach außen gerichtet sind und damit die Unterscheidung zwischen innen und außen ermöglichen.

Für die meisten heute marktüblichen 3D-Drucker ist das eine vollkommen ausreichende Lösung. An seine Grenzen stößt 3D-Druck mit STL-Dateien jedoch bei anspruchsvollen Geräten, die erst seit wenigen Jahren erhältlich sind.

Standardformat mit High-End-Druckern überfordert

So gibt es inzwischen Drucker, die mit mehreren Farben und Materialien arbeiten – und teilweise deren Mischungsverhältnis im laufenden Betrieb stufenlos verändern können. Das ermöglicht die Herstellung von Bauteilen in mehreren Farben und sogar mit Farbverläufen.

Der Haken daran: Das 3D-Druck-Format STL kann diese Farbinformation nicht transportieren. Anwender solcher Geräte behelfen sich, indem sie für jede Druckfarbe eine eigene STL-Datei definieren und die am Schluss kombinieren – ein großer Aufwand, der die Nutzbarkeit von High-End-Druckern einschränkt.

Die gleiche Problematik gilt für Bauteile mit gezielt gesteuerten Materialeigenschaften. Die sind für die additive Fertigung im Maschinenbau besonders interessant. Man denke zum Beispiel an Schwingungsdämpfer mit stufenlosem Übergang zwischen weichem und hartem Kunststoff. Die lassen sich zwar bereits herstellen, doch nur schwer in Software definieren.

Ein weiteres Problem bei STL betrifft die Genauigkeit. Die Umsetzung der Geometrie in Dreiecke kann immer nur eine Annäherung sein. Solange die Auflösung der Drucker sich in Grenzen hält, fallen die Unregelmäßigkeiten kaum auf.

Bei hoher Auflösung durch geringe Schichtdicken muss die Anzahl der Dreiecke jedoch stark ansteigen, damit die Oberflächen glatt erscheinen. Das bedeutet eine starke Zunahme der Dateigröße und möglicherweise der Verarbeitungszeit.

Consortium für 3MF als Nachfolgeformat

Einen ersten Vorstoß zur Einführung eines leistungsfähigeren Formats unternahm Microsoft 2011 mit AMF (Additive Manufacturing Format). Dieses Format umfasste außer der Geometrie die Farben, Materialien und Stützkonstruktionen sowie die Anordnung mehrerer Teile im Drucker. AMF wurde 2013 als Release verabschiedet, konnte sich jedoch nicht durchsetzen.

Erfolgreicher scheint die Entwicklung von 3MF (3D Manufacturing Format) zu verlaufen. Die Entwicklung dieses Formats wird vom 3MF Consortium getragen, dem mehrere namhafte Anbieter von Druckern und Software angehören. Es unterstützt unter anderem Farbe und Materialien. Außerdem ist dieses auf XML basierende Format von vornherein auf Erweiterungen ausgelegt.

2015 wurden die Kern-Spezifikationen von 3MF als Open Source veröffentlicht. Seither sind drei Erweiterungen erschienen: für die Produktion, für die Materialien und für das „Slicing“ (scheibenweise Aufteilung des Modells für den Schichtauftrag).