3D 프린팅에서 폴리헤드럴 파일 포맷이 중요한 이유

설계 및 분석 단계 이후, 컴퓨터 지원 설계(CAD) 파일은 보통 3D 프린터에서의 준비 및 제조를 위해 폴리헤드럴 파일 포맷으로 변환됩니다. STL(STereoLithography 또는 Standard Tessellation Language)은 가장 일반적인 폴리헤드럴 파일 포맷으로, 1987년 CAD 파일을 3D 프린터가 읽을 수 있는 포맷으로 변환하기 위해 처음 개발되었습니다.

전반적으로 STL이 설계 의도 유지 측면에서 한계가 있다는 데는 의심의 여지가 없습니다. 사실 STL은 색상, 텍스처 또는 기타 설계 요소 없이 3D 객체의 표면 지오메트리만 읽을 수 있습니다. 이 때문에 마이크로소프트 등에서 3MF를 대안으로 추진하고 있습니다.

그러나 STL의 보편성과 지속적인 사용은 이것이 검증된 포맷임을 보여주며, 오늘날 많은 엔지니어링 팀, 제조업체, 대학이 이를 의존하고 있습니다.

STL이란 무엇인가?

STL은 30년 전 CAD 스위트에서 설계된 3D 객체를 스테레오리소그래피 3D 프린터용으로 변환하기 위해 도입되었습니다. 이후 STL은 압출 및 분사 방식 등 다른 기술을 기반으로 구축된 여러 세대의 3D 프린터로 확산되었습니다.

STL의 장점은 IGES와 마찬가지로 적층 제조 업계에서 널리 채택되었다는 점입니다. 이는 서로 다른 조직(및 워크플로) 간 파일 공유를 가능하게 합니다. 예를 들어 제품 설계자와 제조 파트너 간에, 각 당사자가 사용하는 도구에 적절한 소프트웨어가 통합되어 있다면 최소한의 파일 힐링만으로 공유할 수 있습니다.

STL은 바이너리와 ASCII(American Standard Code for Information Interchange) 두 가지 포맷으로 인코딩됩니다. 바이너리는 더 작은 파일 크기를 저장할 수 있게 해줘(3D 프린터 로딩이 용이), ASCII는 읽기 쉽고 수정이 용이해서 선호됩니다.

그러나 STL에는 한계가 있습니다.

첫째, STL은 테셀레이션(tessellation)을 통해 3D 객체의 표면 지오메트리만 인코딩합니다. 즉, 원본 설계의 색상, 텍스처 및 기타 설계 요소를 생략합니다.

둘째, STL에서 수행된 수정(서포트 구조 수정 또는 출력 가능성을 위한 기타 편집 등)은 CAD에서 만든 원본 파일에 자동으로 반영되지 않습니다. 일관성을 유지하려면 CAD 파일을 먼저 수정해야 하는데, 이는 단방향이고 비효율적인 프로세스입니다.

셋째, STL은 메시 토폴로지를 저장할 수 없습니다. 예를 들어 ASCII 포맷을 사용하여 3D 객체의 조도(coarseness)를 줄이기 위해 삼각형 수를 늘리면, 결과 파일이 대부분의 3D 프린터가 처리하기엔 너무 커질 수 있습니다. 이상적인 정제와 STL의 실용적 한계 사이에서 타협을 강요받게 됩니다.

마지막으로, STL에는 원본 CAD 파일의 메타데이터(지적 재산권 및 3D 객체 원본 설계자 정보 등)가 포함되지 않습니다.

STL의 대안 파일 포맷들

STL의 대안 파일 포맷에는 OBJ, VRML, FBX 등 여러 가지가 있습니다. 하지만 아마도 STL을 대체하려는 움직임을 주도하는 곳은 3MF 컨소시엄일 것입니다.

3MF 컨소시엄은 3MF 파일 포맷을 홍보하고 있는데, 이는 STL과 달리 원본 3D 객체의 완전한 설계 의도를 읽을 수 있습니다. 여기에는 색상, 텍스처, 메타데이터가 포함되어, 차세대 3D 프린터가 솔리드웍스(SolidWorks) 같은 고급 CAD 스위트에서 만든 상세 3D 객체를 쉽게 풀피델리티로 읽을 수 있게 해줍니다.

기술적으로 3MF는 매우 유망합니다. 첫째, 바이너리 대신 XML 기반의 ASCII를 채택하여 최종 파일 크기를 부풀리지 않으면서 풀피델리티 디테일과 정제를 모두 가능하게 합니다. 둘째, 새로운 3D 프린팅 기술과 개념에 맞춰 확장 가능하도록 설계되었습니다.

그러나 3MF는 미래의 요소입니다. 오늘날 STL은 여전히 CAD 스위트에서 만든 파일을 3D 프린팅용으로 준비하는 작업마(workhorse)입니다. 따라서 귀사의 애플리케이션과 3D 프린터는 오늘의 표준을 완벽하게 다루는 데 집중하면서, 이상적으로는 미래에도 대비해야 합니다.

워크플로는 여전히 STL을 활용합니다

STL의 한계에도 불구하고, 많은 적층 제조 워크플로는 여전히 STL을 활용합니다. 사실 STL의 고유한 한계가 어떤 면에서는 유리하게 작용하기도 한다는 점도 고려해야 합니다.

첫째, 완전한 설계 의도 없이 바이너리로 인코딩된(조도에 큰 신경 쓰지 않는) 베어본 3D 객체 파일은 프로토타이핑 단계에서는 문제가 되지 않을 수 있습니다. 프로토타입은 테스트, 검증, 최종 설계로 이어지는 반복을 위해 구하기 때문입니다.

3D 인터옵이 레니쇼(Renishaw)의 STL 파일 힐링을 도운 무료 사례 연구 다운로드

지금 다운로드

둘째, STL이 30년 넘게 사용되어 오면서 적층 제조 업계는 그 사용을 가능하게 하는 상당한 전문 지식 생태계와 하드웨어 및 소프트웨어 도구를 구축했습니다. 비용 같은 제약 때문에 기업들이 3MF로 급격히 피벗할 가능성은 낮으며, 그런 변화(발생한다면)도 점진적이고 장기적인 과정을 거칠 것입니다.

오늘날 3D 프린팅 소프트웨어 애플리케이션과 하드웨어의 초점은 오늘날 사용자들의 STL 파일 관리 고민을 해결하는 데 맞춰져야 합니다. 이는 현재 당면한 문제이므로 좋은 비즈니스적 판단일 뿐만 아니라, 오늘날 이용 가능한 성숙한 소프트웨어 솔루션을 활용해 비용 효율적으로 경쟁력 있는 적층 제조 솔루션을 구축할 수 있습니다.

귀사의 앱과 3D 프린터에 3D 인터옵 활용하기

통합 파일 힐링 기능으로 CAD 파일을 STL로 내보내게 함으로써, 최종 사용자가 파일 수정에 들이는 시간을 줄이고 핵심 3D 객체 설계 및/또는 프린팅 프로세스에 더 집중할 수 있게 하세요. 스페이셜의 3D 인터옵 소프트웨어 개발 키트(SDK)를 고려해 보세요.

3D 인터옵은 CAD에서 STL로의 파일 내보내기뿐만 아니라, 솔리드웍스, 오토데스크(Autodesk) 등 업계 선도적 CAD 스위트를 비롯한 다른 CAD 포맷도 읽을 수 있는 애플리케이션을 최종 사용자에게 제공할 수 있게 해줍니다.

마지막으로, 스페이셜의 모회사인 다쏘시스템(Dassault Systèmes)도 3MF 컨소시엄의 창립 멤버로, 이는 스페이셜이 현재와 미래의 적층 제조 개발에 관여하는 파트너로 자리매김하게 합니다.