Étant donné la comparaison constante entre les formats AMF et 3MF, nous avons demandé à Bob Zollo, président d’Avante Technology, LLC, de nous faire part de ses réflexions sur l’utilisation respective des formats AMF et 3MF.
Ce Q&R fait suite à un dossier sur les principaux formats de fichiers d’impression 3D.
Les éditeurs de logiciels Avante Technology and Mind in a Box ont récemment développé un code source gratuit pour un convertisseur de fichiers AMF. Baptisé AMFSample et désormais accessible au public, ce logiciel permet de convertir des fichiers STL au format AMF conforme à la norme ISO.
- Quels sont les facteurs clés qui influencent le choix d’un format de fichier pour l’impression 3D ?
Les facteurs peuvent être différents en fonction de l’application et de l’industrie visées. Par exemple, les formats STL ou OBJ peuvent convenir pour des prototypes simples et de faible précision. Ces formats sont utilisables sans droits d’auteur et sont pris en charge par la grande majorité des applications logicielles et des systèmes d’impression 3D. Les ingénieurs et les amateurs connaissent bien le .STL, de sorte qu’il n’y a pas d’obstacle économique ou de licence de propriété intellectuelle à l’utilisation de ce format. La fonctionnalité et la précision peuvent être limitées, mais l’adoption est facile avec un investissement minimal.
Tout fabricant cherchant à adopter et à tirer parti d’une véritable fabrication additive (« FA ») pour fabriquer des pièces et des assemblages de qualité à usage commercial, médical ou militaire prendra en considération un large éventail de facteurs, notamment : les aspects juridiques et réglementaires, le coût de l’adoption, le coût de la migration à partir des formats historiques (le cas échéant), la maintenabilité, la compatibilité avec les applications logicielles et les systèmes utilisés dans le flux de travail du fabricant, la durée de vie prévue de l’utilité du format pour l’application envisagée et l’adaptabilité à l’utilisation prévue et future.
Dans certains secteurs, notamment ceux de la médecine, de l’aérospatiale et de la défense, des exigences réglementaires entrent en ligne de compte dans la décision. La FDA et les autorités médicales de l’UE ont récemment publié des exigences relatives à la fabrication des dispositifs médicaux, qui requièrent la validation de l’exactitude, de la précision et de la qualité globale, ainsi que la vérification de ces attributs par des auditeurs tiers autorisés.
La possibilité d’inclure dans le fichier toutes les métadonnées liées à la conception et au flux de travail nécessaires pour vérifier que le dispositif imprimé est conforme à l’exactitude, à la précision et à la qualité prévues, offre une méthode fiable pour valider et vérifier la qualité de manière programmatique. Une telle approche intégrée peut réduire de manière significative la responsabilité juridique potentielle des fabricants de dispositifs médicaux imprimés 3D tout en réduisant les coûts d’assurance qualité. Les agences de défense et les organismes de réglementation de l’aérospatiale ont des exigences similaires, ainsi que des politiques visant à inclure ou à lier la documentation des formats existants au fichier 3D. La norme ISO/ASTM 52818 fournit des conseils techniques plus détaillés sur ce sujet.
Enfin, certaines agences gouvernementales et entreprises commerciales ont des politiques favorisant les produits fabriqués à l’aide de technologies basées sur des normes internationales. L’ISO et l’ASTM sont les deux principales organisations mondiales de normalisation qui publient des normes spécifiques à la FA, telles que l’ISO/ASTM 52915, qui définit la spécification du format AMF (« additive manufacturing format »).
2. Selon vous, le format .STL reste-t-il l’un des formats les plus utilisés parce qu’il est largement connu ?
De mon point de vue, le .STL reste largement utilisé en raison de sa facilité d’adoption, de son coût minime, de la perception d’un faible risque juridique et de son large soutien par les logiciels et les systèmes d’impression conventionnels. Il existe également une grande inertie dans l’industrie et, franchement, un manque de compréhension des avantages liés à l’adoption de formats plus avancés.
Le sentiment général est que le risque et le coût de la mise à niveau vers un format avancé comme AMF ou 3MF ne sont peut-être pas justifiés. Il est nécessaire d’informer l’industrie sur les avantages techniques, juridiques, de qualité et d’efficacité qu’offrent ces formats. Même si je pense que le .STL continuera à être largement utilisé pendant de nombreuses années, un nombre croissant de fabricants seront contraints de passer à l’AMF ou au 3MF à mesure que les exigences réglementaires augmenteront les avantages économiques et de gestion des risques de la mise à niveau. À long terme, la qualité supérieure et l’efficacité du flux de travail résultant de l’utilisation de formats avancés inciteront davantage de fabricants à migrer vers l’un ou l’autre de ces formats, voire les deux.
- Quels sont les principaux avantages et limites de l’AMF et du 3MF ?
Les deux formats sont des formats robustes et avancés basés sur .XML qui contiennent une myriade de fonctions utiles qui font défaut au .STL. Ils sont tous deux extensibles. La version 1.0 de la norme ISO/ASTM pour l’AMF a été initialement publiée en 2014 et a été mise à jour à deux reprises. Il s’agit du premier format standard international de fabrication additive. Quelques années plus tard, le Consortium 3MF a été formé pour publier et maintenir la spécification développée par Microsoft. La structure et les capacités de ces formats se recoupent largement. Voici quelques différences significatives :
a. L’AMF est une norme internationale publiée conjointement par l’ISO et l’ASTM et approuvée par la quasi-totalité des pays membres. Le 3MF est une spécification publiée par le Consortium 3MF et contrôlée par un petit nombre de grandes entreprises. Les spécifications de la norme ISO offrent aux fabricants un avantage dans certaines industries réglementées par les pouvoirs publics, telles que le secteur médical, la défense et l’aérospatiale.
b. Le consortium 3MF a fait un travail efficace en promouvant activement son format et en éduquant les principaux fabricants et entreprises de systèmes de FA. Les politiques de l’ISO et de l’ASTM les empêchent de faire beaucoup d’évangélisation. Elles comptent sur les entreprises individuelles pour financer et mettre en œuvre l’éducation et le soutien du marché, de sorte que la sensibilisation à la norme AMF et à ses avantages n’est pas aussi bien connue.
c. La version 1.2 de la spécification .AMF comprend une gamme plus large de balises de métadonnées définies, ainsi que des balises de métadonnées personnalisées facultatives qui fournissent un moyen puissant d’incorporer des informations sur la qualité, la propriété intellectuelle, la confidentialité et la documentation existante dans le fichier. La spécification .3MF comporte une gamme plus restreinte de balises de métadonnées définies, mais elle inclut des fonctions utiles telles que des vignettes 2D et des signatures numériques pour valider l’authenticité du fichier.
d. Les formats 3MF et l’AMF spécifient tous deux l’utilisation de maillages 3D pour définir les surfaces des objets. L’AMF autorise d’autres méthodes pour définir les objets, telles que la géométrie solide constructive.
e. Les deux formats prennent en charge les assemblages, mais le support de l’AMF est plus large. Sa prise en charge des « constellations » permet d’obtenir un nombre quelconque d’objets discrets orientés selon des relations et une orientation spécifiques les uns par rapport aux autres.
f. Les deux formats prennent en charge le modèle de couleurs sRGB au niveau du triangle jusqu’aux objets, mais l’AMF autorise des modèles de couleurs optionnels. Il prévoit également des dégradés de couleurs au niveau des triangles jusqu’aux objets.
g. Les deux formats prennent en charge la spécification des matériaux par objet, mais l’AMF permet de spécifier des matériaux composites et des mélanges de matériaux en dégradé par objet ou par volume de composant.
h. Le format 3MF définit un « paquet » qui comprend les vignettes, les propriétés principales, les signatures numériques, la pièce personnalisée, le modèle 3D avec les vignettes des objets associés (le cas échéant), les textures 3D (le cas échéant) et les tickets d’impression. L’AMF prévoit l’inclusion de fichiers supplémentaires intégrés au fichier de maillage dans un fichier zip. L’AMF inclut la balise de métadonnées « .url » qui permet aux utilisateurs d’indiquer une adresse web spécifique à laquelle il est possible d’accéder à des informations propriétaires ou confidentielles supplémentaires par le biais d’une authentification initiée par l’utilisateur. Cette fonctionnalité peut s’avérer particulièrement utile pour protéger les droits d’auteur et les informations sensibles, telles que les ensembles de données techniques militaires au contenu confidentiel.
i. L’ISO et l’ASTM prévoient un examen par les pairs et un processus de vote démocratique pour l’approbation des nouvelles révisions de la norme. Avec des centaines d’organisations membres dans le monde entier, y compris des universités, des instituts de recherche, des agences gouvernementales et des entreprises commerciales, un projet de révision est examiné et critiqué par un nombre important et diversifié de professionnels et de parties prenantes avant d’être approuvé pour publication. Je crois savoir que le consortium 3MF permet à tous ses membres de contribuer aux projets de révision et de les critiquer, mais que seules les entreprises membres à part entière (18 entreprises commerciales) votent.
j. Le consortium 3MF a publié quelques compléments optionnels à la spécification de base. Ils offrent un support avancé pour les treillis. L’AMF n’a pas encore de modules optionnels, mais le comité mixte ISO TC261 pour la fabrication additive a publié un certain nombre de documents d’orientation technique, notamment la norme ISO 52918 sur les applications médicales de l’AM. Plusieurs autres normes ISO font référence à l’AMF dans le cadre de leurs spécifications spécifiques à l’AM, et des orientations plus spécifiques à l’industrie pour l’univers de l’AM sont en cours d’élaboration en vue d’une publication future.
En résumé, les deux formats présentent des caractéristiques précieuses et avancées qui permettent aux fabricants de concevoir et de fabriquer plus efficacement des pièces plus sophistiquées en utilisant la fabrication additive. Les deux formats seront utilisés par un nombre croissant de fabricants au fur et à mesure que l’utilisation de la technologie AM s’étendra à un plus grand nombre de pièces et d’assemblages dans le monde.
- Un dernier mot à ajouter ?
J’encourage les lecteurs à se renseigner sur les deux formats et à en évaluer les avantages pour leurs applications spécifiques et leur secteur d’activité.
Tout compte fait, nous pensons que le choix prudent d’un grand nombre d’entreprises consistera à considérer la valeur stratégique de l’utilisation des spécifications de FA normalisées ISO, y compris l’AMF, dans leurs programmes de conception, de production, de contrôle de la qualité et d’assurance qualité. Avec 28 normes publiées sur les matériaux, les processus, la conception, les essais de qualité et les sujets connexes, et 31 nouveaux projets de normes en cours d’élaboration, la plupart des fabricants trouveront avantage à utiliser ces normes intégrées pour améliorer la qualité et l’efficacité de leurs activités de FA. Avec 30 autres produits normatifs en cours de développement, les normes ISO et les orientations techniques couvrent l’ensemble du flux de travail, de la conception à l’impression, du post-traitement à l’assurance qualité (voir le tableau ISO/ASTM ci-joint).
Actuellement, le groupe de travail technique J64 de l’ISO TC261 sur les formats de fichiers recherche les contributions des parties prenantes de l’industrie pour créer des orientations techniques spécifiques à l’industrie et aux applications, y compris des champs de métadonnées supplémentaires pour améliorer l’efficacité du flux de travail. Les parties intéressées peuvent contacter bobz@avante-technology.com.