STL 파일과 STEP 파일 비교: CAD 데이터 형식의 차이와 활용

STL은 이런 식으로 메쉬 느낌으로 보일 것이다.

STL 파일과 STEP 파일 비교: CAD 데이터 형식의 차이와 활용

CAD 설계에서 STL과 STEP 파일은 서로 다른 목적을 위해 사용되는 중요한 두 가지 데이터 형식이다. STL 파일은 주로 3D 프린팅과 같은 제조 과정에 사용되며, STEP 파일은 제품의 기하학적 데이터와 더불어 완전한 정보 교환을 위해 사용된다. 이번 글에서는 STL과 STEP 파일의 특성을 분석하고, CAD 설계와 제조 과정에서의 활용성을 비교해 보겠다.

STL 파일: 단순한 표면의 메쉬 표현

STL (Stereolithography) 파일은 CAD에서 설계한 3D 형상을 삼각형 메쉬로 단순화하여 표현한다. 이는 객체의 기하학적 형태를 단순히 외부 표면으로 정의하며, 삼각형 면의 집합으로 이루어져 있다. STL 파일은 주로 3D 프린팅이나 시각적 렌더링에 사용되며, 3D 프린터가 인식할 수 있는 형태로 데이터를 제공한다.

 

STL 파일의 장점은 간결성에 있다. 복잡한 기하학적 구조를 삼각형으로 나누어 데이터의 단순화를 이루며, 이를 통해 다양한 3D 프린터와 호환성을 갖춘다. 그러나 STL 파일은 형상의 정밀도와 데이터 손실 문제가 있다. 삼각형의 개수에 따라 세부 사항이 누락될 수 있고, 곡면이 많은 형상을 삼각형으로 표현할 때 해상도가 낮으면 정밀도가 떨어진다. 이로 인해 제조 과정에서 부품의 품질이 저하될 수 있으며, 고정밀 부품의 설계에는 적합하지 않다.

 

또한, STL 파일은 위상적 정보가 포함되지 않는다. 이는 STL 파일이 단순히 표면의 모양만 나타내며, 내부 구조나 재료, 치수와 같은 정보는 포함하지 않는다는 뜻이다. 따라서 제조 공정에서 부품의 적합성이나 물리적 특성을 고려해야 하는 상황에서는 STL 파일의 한계가 드러난다.

STEP 파일: 완전한 제품 데이터 표현

STEP (Standard for the Exchange of Product model data) 파일은 ISO 표준(ISO 10303)으로 정의된 데이터 형식으로, 제품의 기하학적 데이터뿐 아니라 다양한 제품 정보를 포함한다. STEP 파일은 단순한 기하학적 형상뿐 아니라 부품 간의 관계, 재료 속성, 제품 히스토리, 어셈블리 구조 등 제품에 대한 전체적인 정보를 포괄할 수 있다. 이 때문에 STEP 파일은 복잡한 기계 부품 설계와 협업 환경에서 널리 사용된다.

 

STEP 파일의 장점은 정밀한 기하학적 표현과 완전한 제품 정의에 있다. NURBS와 같은 곡면 표현 방식을 통해 복잡한 곡률을 가진 형상을 설계할 수 있으며, 이는 곡선과 곡면을 정확하게 정의하는 데 유용하다. 또한, STEP 파일은 제품의 위상적 정보와 재료 같은 물리적 특성을 정의할 수 있어, 시뮬레이션이나 제조 공정에서 정밀하고 유용한 데이터를 제공한다.

 

STEP 파일은 어셈블리 구조를 정의할 수 있어, 복수의 부품이 조립된 상태로 저장하고 공유할 수 있다. 이 점은 팀 간 협업이나 제조업체와의 데이터 교환에 중요하다. 예를 들어, 자동차와 같은 복잡한 제품의 설계에서 각 부품의 위치와 관계를 명확히 정의해 조립 과정에서의 오류를 방지할 수 있다. STEP 파일은 이런 이유로 대형 프로젝트나 다수의 부품을 다루는 작업에 필수적인 파일 형식으로 자리 잡고 있다.

STL과 STEP 파일의 주요 차이점

 

항목	STL 파일	STEP 파일
데이터 표현 방식	삼각형 메쉬로 표면 단순화	곡면, 기하학적 형상을 수학적으로 표현
활용 목적	3D 프린팅, 빠른 프로토타입 제작	정밀 설계, 협업, 시뮬레이션 등 복잡한 작업
정밀도	삼각형 분할에 따라 다르며 고해상도일수록 파일 크기 큼	곡선, 곡면을 정확히 표현하여 데이터 손실 적음
데이터 손실 여부	곡면을 삼각형으로 근사화하여 세부 손실 발생 가능	곡선, 곡면을 수학적으로 표현해 데이터 손실 없음
내부 정보 포함 여부	외부 표면만 표현, 내부 구조, 재료 정보 없음	위상 정보, 재료 속성, 제조 이력 등 제품 정보 포함
대표적 활용 분야	3D 프린팅, 시각적 렌더링	협업 설계, 정밀 제조, 복잡한 어셈블리

STL과 STEP의 실제 활용 예시

STL 파일은 주로 3D 프린팅에서 활용된다. 프로토타입 제작이나 시제품을 신속히 만들어야 할 때 STL 파일은 간편하게 데이터를 전송하고 프린터와 호환할 수 있는 장점이 있다. STL 파일을 사용하면 프린터가 표면을 인식하여 물체를 층으로 쌓아 제작할 수 있다. 그러나 이 파일 형식은 단순히 표면의 형상을 삼각형으로 나누어 표현하므로, 곡면 표현이 필요하거나 부품의 완전한 정의가 요구되는 경우에는 한계가 있다.

 

반면, STEP 파일은 협업 설계와 정밀 제조에 적합하다. 예를 들어, 항공기 엔진과 같은 복잡한 기계 부품을 설계할 때 STEP 파일은 각 부품의 위치, 관계, 재료 정보를 포함해 설계 팀 간 정확한 데이터 공유가 가능하다. 또한, STEP 파일은 시뮬레이션 소프트웨어와 잘 연계되므로, 기계적 응력 분석, 열 해석 등 다양한 물리적 시뮬레이션에 활용할 수 있다. 이를 통해 설계자는 제품이 실제 제조 및 사용 환경에서 어떻게 작동할지를 예측하고, 설계 오류를 미리 방지할 수 있다.

 

실무에서는 어떤 차이가?

STL과 STEP 파일은 각각의 장점과 특성을 지닌 CAD 데이터 형식이다.

STL 파일은 단순하고 효율적인 표면 표현 방식으로 3D 프린팅에 적합하다. 주로 STL 파일을 슬라이서들이 지원할거다.

큐라의 경우도 그렇다.

 

STEP 파일은 완전한 제품 데이터 교환을 지원해 복잡한 설계와 제조 작업에서 필수적이다.

제조업에서의 표준이라고 할 수 있다.