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CAD（计算机辅助设计）文件是包含物理对象 3D 和 2D 模型的数字文件。

CAD 文件可以包含几何数据、制造数据、材料属性和其他产品/过程数据等信息。

从设计到生产，一切都从 CAD 文件开始。

0、CAD文件格式概述

CAD 文件可分为原生 CAD 或中性 CAD 格式（也称为可互操作 CAD 数据）。

0.1 原生CAD 文件格式

原生CAD 文件格式设计为只能在特定的专有 CAD 软件上使用。

例如， .CATPart（一种 CATIA 格式）仅适用于 CATIA 认可的软件。 它不容易在 AutoDesk、Creo、NX 等其他 CAD 软件上读取或编辑。

原生格式 扩展
AutoCAD .dwg
CATIA .CATPart、.CATProduct 或 3DExperience云数据
Creo .prt、.asm
Inventor .ipt，.aim
NX .prt
SolidWorks .sldprt、.sldasm

0.2 中性CAD文件格式

中性 CAD 文件格式可在不同 CAD 软件之间互操作，允许不同应用程序导入和导出数据。

例如，.STP（STEP格式）是一种流行的中性格式，可以在不同的软件系统之间交换。

中性格式 扩展
IGES .igs、.iges
STEP .stp、.step
STL .stl
QIF .qif
3D PDF .pdf

0.3 哪个更好：原生格式还是中性格式？

如果你使用的唯一软件是原生 CAT，则原生 CAD 文件是首选格式，因为它保留了原始设计的所有数据和功能。 但现代制造软件栈比单一软件工具复杂得多。

市场上有超过 100 种 CAD 软件以及数百种其他需要使用 CAD 数据来测试和制造产品的软件，因此几乎不可能让所有人都使用相同的原生CAD 系统。

不同的利益相关者需要处理该文件：

  • 不同公司
  • 同一公司内不同业务
  • 内部部门
  • 雇员
  • 供应商
  • 分包商
  • 顾客

所有这些都使用不同的基于 CAD 的软件，使得互操作性变得困难，特别是当几何信息和 PMI（产品制造信息）等 3D 注解必须保持完整性时。

在许多情况下，来自 PTC Creo、Siemens NX、CATIA、SolidWorks、Autodesk Inventor 等的原生 CAD 文件格式通常会经过翻译和验证以进行下游处理。

然而，中性 CAD 文件格式可以在不同的 CAD 软件之间互操作，并且在协作中很有用。

0.4 中性 CAD 文件格式如何排名？

今天我们来看看八种最好的中性 CAD 文件格式。

我们的标准：

  • 该列表适用于机械工程和制造业。
  • CAD 格式必须符合标准（例如 ISO、ANSI、CEN 等），以确保质量和一致性。
  • CAD 文件最好是基于模型的定义 (MBD)，Capvidia 由人类和机器可读的 PMI 定义。

MBD 就绪 CAD 文件包括几何形状、产品制造和质量要求 - 通常在 2D 图纸上完成。

将 2D 绘图信息组合到 3D CAD 模型中成为产品生命周期的权威来源。 这使得从设计到制造的自动化、数据洞察和连接能够从人类和机器可读的单一事实来源实现。

1、STEP

  • 文件扩展名：.STEP、.STP
  • 推出年份：1994 年，最后更新：2022 年。
  • 标准：ISO 10303-242:2022
  • 表示形式：B-rep（精确）和 Vis-rep（近似）
  • 组织：国际标准化组织和 PDES Inc.

STEP 文件是当今最广泛使用和接受的中性 CAD 格式，使其成为多个行业的标准。

大多数CAD软件都支持导入和导出STEP文件，使其可以在不同系统之间互操作，包括CAM（计算机辅助制造）、CAI（计算机辅助检测）和CAE（计算机辅助工程）。

就机械 CAD 而言，主要有以下三种 STEP 文件格式：

  • STEP AP203：定义机械零件和装配体实体模型的几何、拓扑和配置管理数据。 AP203 不是 MBD 就绪格式。
  • STEP AP214：包括 STEP AP203 功能以及颜色、图层、GD&T 和设计意图。 AP214 不是 MBD 就绪格式。
  • STEP AP242：合并STEP 203 和STEP 214 以引入基于模型的定义(MBD) 工作流程，并且是MBD 就绪格式。
  • STEP AP203 和 STEP AP214 已被弃用，取而代之的是 STEP AP242，但它们仍然是最常用的 STEP 文件类型。

STEP格式的优点：

  • 成熟且普遍存在的文件格式。
  • 如果使用 AP242，则 MBD 就绪。

STEP格式的缺点：

  • AP203/214 和 AP242 之间有些混淆。
  • AP242 语义 PMI 的下游基于 CAD 的工具没有得到广泛支持。

相关工具：STEP转STL | STEP转GLB | STEP转OBJ | STEP转PLY

2、QIF

  • 文件扩展名：.QIF
  • 推出年份：2013 年，最后更新时间：2020 年
  • 标准：ISO 23952:2020
  • 表示形式：B-rep（精确）和 Vis-rep（近似）
  • 组织：DMSC（数字计量标准联盟）

QIF（质量信息框架）文件是为 21 世纪的数字制造而设计的。 它针对语义 PMI 进行了优化，允许人类和机器可读的 CAD 实现两个主要目标：下游的互操作性和可追溯性。

尽管是本列表中的最新格式，但它获得了更多关注，因为越来越多的 OEM 需要强大的文件格式来交换从设计到制造到质量的下游数据。

QIF格式的优点：

  • 最强大的中性 MBD CAD 文件。
  • 基于 XML 的框架：与其他系统、Web/互联网应用程序和其他正式标准轻松集成和互操作。
  • 受到计量和质量部门的高度重视。

QIF格式的缺点：

  • 尽管 MBD 已获得信誉，但仍处于早期采用阶段。 了解有关 QIF 的更多信息。

3、JT

  • 文件扩展名：.JT
  • 推出年份：2007 年，最后更新时间：2017 年
  • 标准：ISO 14306:2017
  • 表示形式：B-rep（精确）和 Vis-rep（近似）
  • 组织：Siemens PLM Software

JT（Jupiter Tessellation）文件是中性 CAD 格式组中最令人困惑的。 虽然以 vis-rep 闻名，但它也可以具有完整的 B-rep 和 PMI，因此使其适合 MBD。

其内部 B-rep 表示非常灵活，包括对 ISO 10303 (STEP) 和 Parasolid 的支持。 如果从 NX 导出的 JT 包含 B-rep 数据，则它将采用 Parasolid 格式。

尽管 JT 在技术上是一种开放格式，但许多供应商都使用西门子的 JT 开放工具包。 在处理使用专有配方混合的 Parasolid 数据时，该工具包尤其重要。 因此，它作为 STEP 或 QIF 并没有被广泛接受。

JT格式的优点：

  • 西门子用户的通用互操作格式。
  • JT主要用于汽车行业。
  • 轻量级格式。

JT格式的缺点：

  • 在西门子软件环境之外不太常见。

4、3D PDF

  • 文件扩展名：.PDF
  • 推出年份：2004 年，最后更新时间：2014 年（针对 CAD）
  • 标准：ISO 14739-1:2014
  • 表示形式：Vis-rep（近似值）
  • 组织：3D PDF 联盟

3D PDF 文件流行是有原因的。 它是一种无处不在的格式，可以轻松地在计算机、智能手机和平板电脑上查看。 对于那些没有 CAD 系统或查看器的人来说尤其方便。

3D  PDF的优点：

  • 只需要 Adobe Reader 即可查看文件。
  • PDF 文件可用作其他文件（例如 STEP、QIF 或其他文档）的容器。

3D PDF的缺点：

  • 文件巨大且性能低下。
  • Adobe 中的 3D 人体工程学效果并不好。
  • 这种文件类型的功能受到 Adobe 环境的严重限制。

5、IGES

  • 文件扩展名：.IGS、.IGES
  • 推出年份：1980 年，最后更新时间：1996 年
  • 标准：ANSI
  • 表示：B-rep（精确）
  • 组织：美国国家标准协会

IGES 文件是 20 世纪 70 年代末/ 80 年代初发明和部署的第一个中性 CAD 文件。

尽管较旧的标准在技术上已被 STEP 和 QIF 取代，但由于它已经存在很长时间并且得到了广泛的支持，所以至今仍在使用。

主要用于表面几何（尽管它可以支持实体模型）和设计工作。 它通常会因表面之间的间隙、缺失的面甚至方向错误的表面而发生平移。 因此，建议使用 STEP 或 QIF，或者使用修复不良几何体和缝合表面的工具。

IGES格式的优点：

  • 这是你祖父的 CAD 文件。
  • 普遍支持。

IGES格式的缺点：

  • IGES 可以支持实体，但它主要用于曲面几何。
  • 被 STEP 和 QIF 取代。

6、STL

  • 文件扩展名：.STL
  • 推出年份：1987 年，最后更新：无。
  • 标准：无。
  • 表示形式：Vis-rep（近似值）
  • 组织：3D Systems

STL 文件是通用 3D 格式，重点关注表面几何形状，但不关注颜色、纹理或其他模型属性，这有利于快速原型制作、3D 打印和某些 CAM 软件。

然而，它使用三角网格表面，这对于视觉表示来说是可以接受的，但在 CAD 系统中不可行，因为大多数在实体中工作。

STL 文件通常只能用于仅支持 STL 并以更有限的方式使用 CAD 的特定软件工具。 值得注意的是，即使在这些情况下，也可能存在好的 STL 文件和坏的 STL 文件，具体取决于网格的质量。

STL格式的优点：

  • 广泛支持的文件格式。
  • 流行于 3D 打印。

STL格式的缺点：

  • 仅描述表面几何形状 - 它不是精确的 B-rep。
  • 非常简单的数据模型——不支持颜色、表面分组，甚至用户定义的属性。 其后续格式 AMF 支持颜色、材质和星座。

相关工具：GLB转STL | FBX转STL | OBJ转STL

7、ACIS

  • 文件扩展名：.SAT
  • 推出年份：1989 年，最后更新时间：2020 年
  • 标准：无。
  • 表示形式：B-rep（精确）和 Vis-rep（近似）
  • 组织：达索系统

ACIS 文件是来自 Dassault Systemes 部门 Spatial 的 3D 实体和曲面 CAD 文件。 它是一个用C++编译的几何建模内核，用于CAD、CAM、CAE和CMM。

ACIS格式的优点：

  • AutoCAD、BrisCAD 和 Cimatron 等许多建模软件使用的内部建模语言。

ACIS格式的缺点：

  • 不是标准数据格式。
  • 通常需要自定义转换器才能导出到 ACIS。
  • 不以任何标准方式支持语义 PMI。

8、PARASOLID

  • 文件扩展名：*.X_T
  • 推出年份：1989 年，最后更新时间：2022 年
  • 标准：无。
  • 表示：B-rep（精确）
  • 组织：西门子

Parasolid 文件由西门子当前拥有的几何建模内核使用，并用于 CAD、CAD 交换、CAM、CAE 和产品可视化。

已获得许可并用于超过 350 个应用程序，例如 NX、SolidWorks、SolidEdge、MasterCAM、Onshape 等。

Parasolid可以表示线框、曲面、实体和一般非流形模型。 大多数 Parasolid 文件都会迁移 3D 实体和/或曲面数据。

Parasolid格式的优点：

  • 内部建模语言使用了许多CAD和下游软件。
  • 如果你使用 NX 或 SolidWorks，这是一个很棒的 CAD 导出选项。

Parasolid格式的缺点：

  • 不是标准数据格式。
  • 使用一些专有的混合配方，使得非 Parasolid 建模者无法访问一些数据。

原文链接：Top 8 Neutral 3D CAD File Formats

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