Hallo

in diesem Beitrag wollte ich gerne etwas auf die verschiedenen CAD-Dateiformate, welche bei mir Verwendung finden, eingehen. Das mache ich weil es immer wieder Missverständnisse gibt welches Format für welche Anwendung genutzt werden sollte, da es leider eine sehr breite Auswahl an verschiedensten Formaten für die verschiedensten Anwendungen gibt.

Ich werde nur sehr oberflächlich auf die Formate eingehen, da es sonst sehr unübersichtlich wird. Wenn ihr Fehler entdeckt würde ich mich über eine Nachricht über mein Kontaktformular sehr freuen.

Welche Formate finden Anwendung bei mir und für was setzt man sie ein?


2D-Fräsen

  • dxf (2D)
  • svg

2,5D-Fräsen

  • step / stp
  • sat
  • iges / igs
  • ipt
  • sldprt

3D-Druck

  • stl
  • obj
  • ply

Die verschiedenen Formate haben alle nur einen Zweck: Sie sollen geometrische Daten speichern. Dazu kommen noch ein paar andere Anforderungen. Natürlich möchte der ein oder andere Anwender auch zum Beispiel die Farbe oder die Materialeigenschaften und nicht nur die Form speichern. Alles möglich! Man braucht eben nur das richtige Programm, das dann auch noch den richtige Dateityp unterstützt.Als Erstes natürlich die Frage: Was ist denn nun so ein Dateiformat?

Jeder Hersteller kocht da natürlich sein eigenes Süppchen, damit jeder, der diese einmalige Datei bearbeiten will, auch das dazugehörige Programm kaufen muss. Mittlerweile ist es auch möglich herstellerfremde Dateien in die meisten CAD-Systeme zu importieren aber natürlich nie voll-kompatibel.
Die meiner Meinung wichtigsten CAD-Systeme für den Bereich Technik sind:

Hersteller/System Autodesk/ Inventor Professional  3DS/ Solidworks  PTC/Creo  OpenSource Project/ FreeCAD
 tyoisches Dateiformat

Bauteil/Baugruppe

 .ipt/.iam  .SLDPRT/.SLDASM  .prt/.asm  .fcstd

2D-Fräsen

Beim 2D-Fräsen bewegen wir uns ,wie der Name schon sagt, lediglich in 2 Dimensionen im Raum während das Werkzeug sich im Eingriff befindet (also z.B der Fräser im Material ist). In meinem Fall wär das bei meiner Portalfräse X-Achse und Y-Achse.

https://h2oengineering.wordpress.com/

Quelle: https://h2oengineering.wordpress.com/ Vielen Dank Martin

Diese Variante des Fräsens benutze ich allermeist bei der Bearbeitung von Bausätzen die aus mehreren Platten (Spanten) bestehen. Dazu bietet sich immer an eine Vektor-Datei zu nutzen. Das besondere an Vektor-Dateien ist, dass sie eine eindeutige Größe besitzen und beliebig skaliert werden können. Vermutlich kennt jeder diesen tollen Effekt wenn man ein paar Mal eine jpg-Datei skaliert, es verpixelt und die Linien sind kaum noch klar zu erkennen. Das liegt daran, dass in einer normalen Bilddatei jeder Pixel eine feste Position hat und beim skalieren entweder Pixel wegfallen oder dazugerechnet werden müssen (nicht eindeutig definiert). Bei einer Vektor-Datei, wie der Name es schon sagt, wird die Information der Linien als Vektoren gespeichert. Skaliert man nun, ändert sich zwar die Länge der Vektoren aber die Winkel bleiben gleich. Die Linienbreite bleibt definiert oder wird mit skaliert. Also alles noch eindeutig definiert.

Jetzt ans Eingemachte!

Will ich jetzt so etwas Fräsen hab ich verschiedene Möglichkeiten:
1. Ich zeichne in einem Vektor-Zeichenprogramm (z.B. Inkscape ) etwas Hübsches was ich fräsen möchte, speicher es als DXF und lade es dann in mein CAM-System. Das ist schnell und sehr einfach.

2.Ich nehme irgendeine Bilddatei und wandel sie mit einem Programm (z.B. Wintopo ) in eine Vektor-Datei um und schiebe diese dann ins CAM-System. Das dauert erstens Lange weil ich viel einzustellen habe und  zweitens die Bilddatei am Anfang stark bearbeitet werden muss damit Wintopo seine Arbeit korrekt macht.

3.Ich nehme eine CAD-Datei und wähle eine Fläche die ich dann als DXF exportiere um sie dem CAM zu übermitteln. Das geht wieder schnell und einfach ABER
Ein Grund warum ich diesen Artikel schreibe ist, dass ich oft falsche Dateien von Kunden erhalte. Es geht nicht jede x-beliebige CAD-Datei. Es funktionieren nur Dateien die Geometrien real als Verbund von Linien und Flächen speichern. In den nächsten Abschnitten komme ich auf die 3D-Druck-Dateien zu sprechen. Diese sind eine Ausnahme, da sie z.B. einen Würfel NICHT als Verbund von 6 quadratischen Flächen speichern, sondern alle Geometrien als Verbund von sehr vielen kleinen Dreiecken speichern. Damit lassen sich nicht einfach irgendwelche glatten Oberflächen exportieren.

3D-Druck-Dateien ( .stl .obj .ply )

Beim 3D-Drucken werden, wie oben schon angedeutet, die Dateien als Verbund von vielen Dreiecken gespeichert. Als Beispiel kann man auf folgendem Bild gut erkennen worum es geht:

Bauteil2

Modell als CAD-Datei gespeichert

Bauteil2stl

3D-Druck Datei (.stl)

Bauteilnah

Nahaufnahme der Dreiecke in der .stl

 

 

 

 

 

 

Aus der Entfernung ist im ersten Moment kein Unterschied zu erkennen. Aber die Nahaufnahme zeigt: Die Rundung z.B. besteht aus einzelnen dreieckigen Oberflächen. Für den 3D-Druck ist das optimal so lange die Dreiecke klein genug sind um sie mit dem bloßen Auge nicht mehr wahr zu nehmen. Aber zum Fräsen völlig ungeeignet.

3D-CAD-Dateien zum Fräsen (.stp .sat .igs .ipt usw. )

Schauen wir jetzt mal die 3D-CAD-Dateien an, sehen wir, dass dort keine Unebenheiten oder Oberflächenfehler zu finden sind.

Bauteil2nah CAD

Nahaufnahme einer CAD-Datei

 

 

 

 

 

 

Was ist denn jetzt so vorteilhaft daran ?

Wenn ich jetzt den Würfel fräsen würde, dann bräuchte ich, wie oben beschrieben, eine Vektordatei von dem Modell. Die kann ich nur aus einer homogenen Oberfläche extrahieren. Also kann ich eine Datei aus hunderten Dreiecken nicht gebrauchen. Aber eine CAD-Datei geht super.

Oberfläche

markierte homogene Fläche

Diese Oberfläche lässt sich einfach als .dxf exportieren und dann in eine Fräsdatei umwandeln.

Zusammenfassung

Zusammenfassend kann man sagen, dass jeder Dateityp auch seine spezifische Aufgabe hat. Man kann nicht einfach irgendeine Datei nehmen und für Alles nutzen. Will ich einen 3D-Druck machen nehme ich wahlweise eine .stl. Möchte ich dann noch Farben speichern, nehme ich z.B. eine .ply. Für das Fräsen benötige ich Vektordateien, dass heißt nur eindeutig definierte 3D-CAD-Dateien können verwendet werden um Vektordateien zu extrahieren.

 

Ich hoffe ich konnte etwas Licht ins Dunkel bringen.

Bei Fragen, Kritik oder sonstigen Kommentaren schreibt mir einfach.