Der Unterschied zwischen STL und OBJ

Wenn Sie mit dem 3D-Druck beginnen, werden Sie schnell auf verschiedene 3D-Dateiformate stoßen. Zwei der häufigsten sindSTLund OBJ. Was ist der Unterschied zwischen ihnen und welches sollten Sie verwenden? In diesem Artikel vergleichen wir STL und OBJ im Detail und gehen auf die Vor- und Nachteile beider ein. Am Ende wissen Sie, welches Format am besten zu Ihren Anforderungen passt – und warum.

Was ist eine STL-Datei?

STL (Stereolithographie oder Standard-Tessellationssprache) ist der De-facto-Standard für den 3D-Druck für Verbraucher. Es wurde Ende der 1980er Jahre von 3D Systems als Möglichkeit zur Beschreibung von Modellen für Stereolithographiemaschinen eingeführt. Eine STL-Datei beschreibt lediglich die Oberflächengeometrie eines Objekts und zerlegt sie in ein Netz aus winzigen Dreiecken. Jedes Dreieck wird durch drei Eckpunkte und einen Normalenvektor definiert, der nach außen zeigt.

STL ist ein abgespecktes Format: Es erfasst nur die Form des Objekts, ohne Farben, Texturen oder Materialdaten. Es enthält auch keine Einheiten. Ob die Zahlen also Millimeter oder Zoll darstellen, hängt von der Konvention ab (die meisten Slicer gehen von Millimetern aus).

STL-Dateien können in zwei Formen gespeichert werden: ASCII (Text) oder Binär. Beide speichern die gleichen Daten, die Binärversion ist jedoch wesentlich kompakter. In der Praxis unterstützt fast jeder 3D-Drucker und jede Slicing-Software STL aufgrund seiner Einfachheit. Wenn Sie Modelle aus öffentlichen Bibliotheken wie Thingiverse herunterladen, werden diese normalerweise im STL-Format bereitgestellt. Allerdings bringt diese Einfachheit auch einige Einschränkungen mit sich, auf die wir gleich noch eingehen werden.

Was ist eine OBJ-Datei?

OBJ (oft als Wavefront OBJ bezeichnet) ist ein weiteres weit verbreitetes 3D-Dateiformat, das ursprünglich in den 1980er Jahren von Wavefront Technologies für seine 3D-Grafiksoftware entwickelt wurde. Heute ist es nicht nur in der Computergrafik und Animation, sondern auch im 3D-Druck ein gängiges Format.

OBJ kann Polygone mit einer beliebigen Anzahl von Eckpunkten und sogar glatte mathematische Kurven wie NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) speichern und bietet so die Flexibilität, komplexe oder sehr detaillierte Modelle zu verarbeiten.

OBJ-Dateien können mehr als nur Geometrie enthalten. Sie verweisen oft auf eine begleitende .mtl-Datei, die Farben, Materialien und Texturen für die Oberflächen des Objekts definiert. Damit kann ein OBJ mehrere Farben, zugeordnete Texturen oder unterschiedliche Materialien auf separaten Teilen eines Modells übertragen. Aus diesem Grund wird es häufig für den Vollfarb-3D-Druck, texturierte 3D-Scans und visuelle Anwendungen wie Spieledesign und AR/VR gewählt.

OBJ-Dateien bestehen normalerweise aus reinem Text. Sie listen Scheitelpunkte, Texturkoordinaten und Normalen auf und definieren dann Flächen durch Referenzierung dieser Punkte. Durch diese Struktur ist das Format relativ einfach zu prüfen oder zu bearbeiten, führt jedoch auch zu größeren Dateigrößen und einer langsameren Verarbeitung im Vergleich zu binärem STL.

STL vs. OBJ: Was sind die Unterschiede?

Lassen Sie uns die wichtigsten technischen Unterschiede zwischen STL und OBJ im Detail aufschlüsseln.

Geometriedarstellung

Sowohl STL als auch OBJ sind Polygonnetzformate, sie behandeln die Geometrie jedoch unterschiedlich. STL stellt jede Fläche mit Dreiecken dar, Kurven werden also immer durch viele kleine Facetten angenähert. Eine Kugel wird in STL beispielsweise aus Hunderten oder Tausenden von Dreiecken aufgebaut. Es sieht nur dann glatt aus, wenn diese Dreiecke klein genug sind.

OBJ ist nicht auf Dreiecke beschränkt. Es kann Polygone mit drei oder mehr Eckpunkten speichern und sogar glatte Oberflächen wie NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) definieren. Theoretisch sind dadurch exakte Kurven möglich. In der Praxis werden die meisten OBJ-Dateien immer noch als triangulierte Netze exportiert, und Slicer konvertieren Kurven ohnehin in Facetten. Obwohl OBJ technisch leistungsfähiger ist, ist das Endergebnis beim typischen 3D-Druck in der Regel dasselbe wie bei STL, solange die Netzauflösung hoch ist.

Dateistruktur

Eine STL-Datei ist im Wesentlichen eine lange Liste von Dreiecken. In seiner ASCII-Form wird jedes Dreieck mit drei Eckpunkten und einem Normalenvektor geschrieben. Dies bedeutet, dass dieselben Koordinaten häufig wiederholt werden. Binäres STL speichert dieselben Daten in einem kompakten 50-Byte-Format. STL-Dateien enthalten normalerweise nur ein Objekt, daher müssen mehrteilige Modelle vor dem Export in separate Dateien aufgeteilt oder zusammengeführt werden.

Im Gegensatz dazu trennt eine OBJ-Datei Scheitelpunkte von Flächen. Es listet zunächst alle eindeutigen Scheitelpunktkoordinaten auf und definiert dann Flächen durch Referenzieren. Dies vermeidet Duplikate und macht es effizienter als ASCII STL. OBJ kann auch Texturkoordinaten, Normalen und Gruppenflächen in mehrere benannte Objekte in einer einzigen Datei einschließen. Diese Fähigkeit, Modelle mit mehreren Objekten zu verarbeiten, ist einer der Gründe, warum OBJ in Grafiken und komplexen Baugruppen weit verbreitet ist.

Einheiten und Maßstab

Weder STL noch OBJ speichern zuverlässig Einheiteninformationen. STL ist völlig einheitenlos. OBJ kann manchmal Skalendaten enthalten, diese sind jedoch nicht standardisiert und werden oft ignoriert. Daher werden Modelle möglicherweise in der falschen Größe importiert. Beispielsweise kann etwas, das in Zoll gestaltet ist, 25,4-mal zu klein erscheinen, wenn der Slicer Millimeter annimmt. Die meisten Slicer verwenden standardmäßig Millimeter, daher ist es immer am besten, den Maßstab beim Importieren noch einmal zu überprüfen. Neuere Formate wie 3MF oder STEP lösen dieses Problem durch die Einbettung von Einheiten, aber bei STL und OBJ verlassen Sie sich auf Konventionen.

Material- und Texturunterstützung (Farbe vs. Monochrom)

Einer der größten Unterschiede zwischen STL und OBJ ist die Fähigkeit, mit Farben und Materialien umzugehen. STL-Dateien sind reine Geometriedateien – es werden keine Farben, Texturen oder Materialeigenschaften gespeichert. Unabhängig davon, wie Ihr Modell im CAD aussieht, wird es nach dem Export als STL zu einem einzigen, einheitlichen Netz. Für die meisten Drucker, die jeweils mit einer Farbe arbeiten, ist das in Ordnung, stellt jedoch eine klare Einschränkung dar, wenn Sie mehrfarbige oder aus mehreren Materialien bestehende Drucke wünschen.

OBJ hingegen kann umfangreiche Erscheinungsbilddaten enthalten. Neben der .obj-Datei gibt es normalerweise eine .mtl-Datei und manchmal Texturbilder, die zusammen definieren, wie das Modell aussieht. Das bedeutet, dass OBJ Vollfarben für verschiedene Teile oder vollständige Texturkarten übertragen kann, was es zur ersten Wahl für den vollfarbigen 3D-Druck und die gemeinsame Nutzung von texturierten 3D-Scans macht. Aus diesem Grund verlassen sich High-End-Drucker und -Scanner in Bereichen wie Kunst und Zahnmedizin häufig auf OBJ. Der einzige Haken ist, dass Texturen nicht eingebettet sind. Wenn Sie ein OBJ teilen, müssen Sie die .obj-, .mtl- und Bilddateien zusammen einbinden – das Komprimieren dieser Dateien ist der einfachste Weg, fehlende Dateien zu vermeiden. Dennoch bleibt OBJ die bessere Wahl, wenn es auf das Erscheinungsbild ankommt, während STL normalerweise alles ist, was Sie für Teile aus einem einzigen Material benötigen.

Dateigröße und Effizienz

ASCII STL ist am wenigsten effizient, da es die Scheitelpunktkoordinaten für jedes Dreieck wiederholt. Dadurch werden detaillierte Modelle schnell unhandlich. Binäres STL ist viel besser – jedes Dreieck wird in einem festen 50-Byte-Block gespeichert, sodass die Dateigröße direkt mit der Dreiecksanzahl skaliert und normalerweise überschaubar bleibt. Obwohl OBJ textbasiert ist, vermeidet es Duplikate, indem es jeden Scheitelpunkt einmal auflistet und dann darauf verweist. Das bedeutet, dass ein ASCII-OBJ tatsächlich kleiner sein kann als ein ASCII-STL desselben Netzes. Für reine Geometrie sind binäre STL und OBJ am Ende ungefähr gleich, wobei ASCII STL eindeutig der Ausreißer ist.

Wenn OBJ Materialien und Texturen enthält, wächst die Gesamtpaketgröße aufgrund der Bilddateien. Sehr große OBJs können auch langsamer geladen werden als binäre STLs. Im alltäglichen Gebrauch ist der Unterschied jedoch gering. Die meisten Hobby-Modelle haben so oder so nur ein paar Megabyte. Wenn Sie nur Geometrie benötigen, ist eine binäre STL kompakt und schnell zu laden. Wenn Sie Farben oder Texturen benötigen, ist OBJ die zusätzliche Größe wert. Und in beiden Fällen werden die Dateien durch das Komprimieren in eine ZIP-Datei erheblich verkleinert, sodass die Speicherung oder Weitergabe selten ein Problem darstellt.

Softwarekompatibilität und Support

STL ist die Standardeinstellung für den 3D-Druck – jeder Slicer akzeptiert es und Repositories wie Thingiverse verteilen hauptsächlich STL-Dateien. OBJ wird auch von modernen Slicern unterstützt und ist nützlich, wenn Modelle mehrere Teile oder Farben enthalten. In CAD-Programmen wie Fusion 360 oder SolidWorks ist STL der Standardexport zum Drucken. Digitale Tools wie Blender oder Maya verwenden häufig OBJ, insbesondere wenn das Modell Farben oder Materialien beibehalten muss.

Außerhalb des Drucks wird STL in der Grafik kaum genutzt, während OBJ immer noch ein gängiges Austauschformat in Spielen, Animationen und AR/VR ist. Druckdienste verwenden bei einfarbigen Aufträgen in der Regel standardmäßig STL, für Vollfarb- oder Mehrmaterialdrucke können sie jedoch OBJ anfordern. Beide Formate lassen sich problemlos in Tools wie MeshLab oder Blender konvertieren, sodass Sie nicht darauf angewiesen sind.

Vor- und Nachteile von STL und OBJ

Wir haben die wichtigsten technischen Unterschiede zwischen STL und OBJ behandelt. Jetzt ist es an der Zeit, einen Schritt zurückzutreten und das Gesamtbild zu betrachten. Jedes Format hat in bestimmten Situationen seine Stärken und in anderen seine Grenzen. Um den Vergleich klarer zu machen, fassen wir die wichtigsten Vor- und Nachteile von STL und OBJ zusammen, insbesondere für den 3D-Druck.

Welches Format sollten Sie für den 3D-Druck verwenden?

Für die meisten 3D-Druckprojekte, insbesondere wenn Sie Anfänger sind, ist STL die sichere Standardeinstellung. Es behält nur die Geometrie bei, funktioniert auf jedem Drucker und Slicer und hält den Arbeitsablauf einfach.

Es gibt jedoch Szenarien, in denen OBJ die bessere Wahl sein könnte:

Vollfarb- oder Mehrmaterialdruck:OBJ behält Scheitelpunktfarben, Texturen oder mehrere Shells in einer Datei bei. Dies ist nützlich für farbfähige Drucker oder Multimaterial-Setups (z. B. Dual-Extruder-Maschinen).

3D-Scannen mit Texturen:Gescannte Modelle enthalten häufig detaillierte Oberflächenfarben. Durch das Speichern als OBJ bleiben diese Texturen erhalten, sodass sie sowohl für die Anzeige als auch für den Vollfarbdruck nützlich sind.

Mehrteilige Baugruppen:Ein OBJ kann mehrere Teile in einer einzigen Datei speichern, ausgerichtet an den richtigen Positionen. Dies vereinfacht das Schneiden für Zwei-Material- oder Mehrkomponenten-Designs.

Dual-Use:Wenn ein Modell sowohl zum Drucken als auch für Rendering- oder Game-Engines verwendet wird, kann OBJ Material und Geometrie in einer Datei transportieren und so doppelte Exporte vermeiden.

Große ASCII-Netze:In seltenen Arbeitsabläufen, in denen nur ASCII verwendet wird, kann OBJ aufgrund der Scheitelpunktreferenzierung kleiner als ASCII STL sein (obwohl binäres STL hier normalerweise besser ist).

Es ist erwähnenswert, dass es neuere Dateiformate gibt, die speziell dafür entwickelt wurden, die Einschränkungen von STL zu überwinden (wie AMF und 3MF für den 3D-Druck). 3MF kann beispielsweise Farben, Materialien, mehrere Objekte und Einheiten in einer kompakten Datei enthalten.

Abschluss

In diesem Artikel werden STL und OBJ vorgestellt, ihre Kernfunktionen erläutert und ihre Stärken und Einschränkungen für den 3D-Druck verglichen. Beide Formate sind nach wie vor weit verbreitet und wenn Sie wissen, wann Sie sich für STL oder OBJ entscheiden sollten, können Sie Ihren Arbeitsablauf optimieren und bessere Ergebnisse erzielen.

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