فایل step چیست و در نرم‌افزارهای CAD چه کاربردی دارد؟

وقتی آماده خروجی گرفتن از یک مدل CAD شدید، بسته به نرم‌افزاری که استفاده می‌کنید، احتمالاً گزینه‌های دانلود مختلفی خواهید داشت.

اگرچه احتمالاً برای سناریوهای مختلف، فرمت فایل مورد استفاده شما مشخص است؛ اما ارزشش را دارد که گزینه‌های دیگری را که ممکن است نیازهای شما را بهتر برآورده کنند، در نظر بگیرید.

در همین راستا اگر در مدل‌سازی سه‌بعدی، طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) یا طراحی و مهندسی دیجیتال فعالیت دارید، ممکن است با اصطلاح فایل step برخورد کرده باشید.

یک فایل STEP یک فرمت مستقل از پلتفرم برای تبادل داده‌های CAD بین سیستم‌های مختلف ارائه می‌دهد.

فرمت این نوع فایل، برای مدل‌های CAD دوبعدی و سه‌بعدی استفاده می‌شود و می‌تواند هر نوع شی‌ای را نشان دهد.

استفاده از یک فایل STEP، یکپارچگی و دقت داده‌های CAD را هنگام انتقال بین بسته‌های نرم‌افزاری مختلف تضمین می‌کند و تبادل داده‌های CAD بین پلتفرم‌های مختلف را آسان می‌سازد.

شما اگر یک مهندس طراح، یک کاربر نرم‌افزار CAD یا یک متخصص درگیر در طراحی و مهندسی دیجیتال باشید، درک اهمیت فایل step می‌تواند گردش کار و همکاری شما با سایر ذی‌نفعان را بهبود بخشد.

برای بینش‌های بیشتر در مورد دنیای مدل‌سازی سه‌بعدی و طراحی دیجیتال با ما همراه باشید.

1# فایل step چیست؟

فایل‌های STEP فرمت‌های فایلی هستند که برای مدل‌های سه‌بعدی طراحی شده‌اند.

سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) یک کمیته فنی در زمینه سیستم‌های اتوماسیون و یکپارچه‌سازی دارد که با نام TC 184 نیز شناخته می‌شود.

این کمیته ابتدا فرمت تصویر STEP را در اواسط دهه 1980 توسعه داد تا با ارائه یک فرمت استاندارد برای کار بر روی مدل‌ها و طرح‌های سه‌بعدی، اشتراک‌گذاری فایل‌ها در برنامه‌های نرم‌افزاری مختلف را آسان‌تر کند.

در سال ۱۹۸۸، سازمان بین‌المللی استانداردسازی مبنای STEP را دریافت کرد؛ اما تا سال ۱۹۹۴ که اولین نسخه آن به کار گرفته شد، مورد استفاده قرار نگرفت.

نسخه‌های دوم و سوم به ترتیب در سال‌های ۲۰۰۲ و ۲۰۱۶ منتشر شدند.

STEP مخفف عبارت Standard for the Exchange of Product Data به معنای استاندارد برای تبادل داده‌های محصول است.

در نقطه مقابل این نوع فایل، سایر انواع فرمت فایل هستند که برای تبادل نیازمند آن هستند تا کاربران مراحل تبدیل میانی را انجام دهند.

این فایل‌ها به شما امکان می‌دهند مدل‌های سه‌بعدی را در سیستم‌های CAD ذخیره و به اشتراک بگذارید.

فایل STEP همچنین می‌توانند به عنوان STP، P21، فایل فیزیکی STEP و ISO 10303 شناخته شوند.

این فایل‌ها معمولاً برای چاپ و مدل‌سازی سه‌بعدی ادغام می‌شوند.

فایل STEP با دقت بالا، کل بدنه یک مدل سه‌بعدی را خوانده و ذخیره می‌کند؛ بنابراین، این امر امکان باز کردن و اشتراک‌گذاری دقیق‌تر فایل را فراهم می‌کند.

ویرایش فایل‌های STEP بسیار آسان است؛ زیرا آنها متن ساده‌ای هستند که به صورت مدل‌های سه‌بعدی نمایش داده می‌شوند.

همچنین، کاربران می‌توانند به‌راحتی تاریخ ایجاد، مبدأ برنامه، نام فایل اصلی و سایر داده‌های این فایل‌ها را مشاهده کنند.

فایل‌های step داده‌های مدل‌سازی سه‌بعدی، اطلاعات قطعه و فراداده را در قالب ASCII متن ساده ذخیره می‌کنند.

یک فایل STP می‌تواند حاوی داده‌های مربوط به موارد زیر باشد:

• برنامه‌ریزی فرایند
• طراحی مکانیکی (شامل مدل‌های هندسی، اشیا سه‌بعدی، داده‌های سطحی)
• سینماتیک
• طراحی کامپوزیت

2# انواع فایل step

فایل step یک فرمت فایل خنثی است که همانطور که اشاره شد، برای تبادل داده‌های طراحی سه‌بعدی به کمک کامپیوتر (CAD) استفاده می‌شود.

این فرمت، قابلیت همکاری بین سیستم‌های نرم‌افزاری مختلف CAD را تسهیل می‌کند.

یک فایل STEP می‌تواند اطلاعات مربوط به هندسه مدل‌های سه‌بعدی و سایر داده‌ها مانند ساختار محصول، مواد و اطلاعات تولید را ذخیره کند.

این فرمت از فایل می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد.

رایج‌ترین فایل‌های STEP به انواع زیر و پروتکل‌های کاربردی (AP) مربوطه طبقه‌بندی می‌شوند:

نوع فایل STEP	پروتکل برنامه (AP)	توضیحات
AP203	طرح‌های سه‌بعدی کنترل‌شده با پیکربندی	اطلاعات طراحی مکانیکی سه‌بعدی و مونتاژ، شامل هندسه و ساختار محصول را مبادله می‌کند.
AP214	داده‌های اصلی برای طراحی خودرو	AP203  را برای پشتیبانی از طراحی مکانیکی خودرو با ویژگی‌های اضافی مانند اطلاعات تلرانس، گسترش می‌دهد.
AP242	مهندسی سه‌بعدی مبتنی بر مدل مدیریت شده	استاندارد جامعی که از تعریف مبتنی بر مدل (MBD) و حاشیه‌نویسی سه‌بعدی، شامل اطلاعات محصول و تولید، پشتیبانی می‌کند.
AP209	تحلیل و طراحی چندرشته‌ای	تبادل اطلاعات مربوط به تحلیل و طراحی چندرشته‌ای، با ادغام رشته‌های مختلف مهندسی را انجام می‌دهد.
AP239	پشتیبانی چرخه عمر محصول	از تبادل اطلاعات در طول چرخه عمر محصول، از جمله داده‌های طراحی، تولید و نگهداری، پشتیبانی می‌کند.
AP242 E2	مهندسی سیستم‌های مبتنی بر مدل	AP242  را با تمرکز بر مهندسی سیستم‌های مبتنی بر مدل (MBSE) گسترش می‌دهد و یکپارچه‌سازی اطلاعات مهندسی سیستم‌ها را بهبود می‌بخشد.

این انواع مختلف فایل‌های STEP برای صنایع و جنبه‌های خاصی از توسعه محصول مناسب هستند.

آن‌ها روشی استاندارد برای سیستم‌های مختلف CAD جهت تبادل اطلاعات فراهم می‌کنند و قابلیت همکاری و هماهنگی را در فرایندهای طراحی و تولید ارتقا می‌دهند.

انتخاب یک نوع خاص به نیازها و کاربرد شما بستگی دارد.

3# قابلیت‌های فایل step

ایجاد یک فایل مرحله‌ای شامل خروجی گرفتن از یک مدل سه‌بعدی از یک نرم‌افزار CAD یا مدل‌سازی سه‌بعدی در قالب فایل مرحله‌ای است.

پس از ایجاد فایل، می‌توان آن را بدون ازدست‌دادن هدف و جزئیات طراحی اصلی به نرم‌افزار دیگری وارد کرد.

این تبادل یکپارچه مدل‌های سه‌بعدی، نیاز به دوباره‌کاری دستی را کاهش می‌دهد و تضمین می‌کند که همه ذی‌نفعان با نمایش دقیقی از محصول کار می‌کنند.

فایل STEP را می‌توان در پلتفرم‌های مختلف CAD تغییر داد.

این فایل‌ها زمانی که به مدل‌های سه‌بعدی دقیق نیاز است، مانند ماشین‌کاری و چاپ سه‌بعدی، انتخاب خوبی هستند.

از جمله قابلیت‌های فایل step می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• یک فایل STEP، برخلاف فایل‌های STL که فقط هندسه بیرونی یک مدل را به عنوان یک مش توصیف می‌کنند، مدل را به عنوان یک بدنه کامل ذخیره می‌کند.
  مش‌ها مجموعه‌ای از شکل‌ها و هندسه‌های کوچک هستند که طرح کلی یک قطعه را تشکیل می‌دهند.
  تمیز کردن مش‌ها می‌تواند دردسرساز باشد؛ زیرا هر اختلاف کوچک در مش، دقت مدل دانلود شده را کاهش می‌دهد.
• از سوی دیگر، فایل‌های STEP با ساده نکردن ویژگی‌ها به شکل‌های هندسی منظم، دقت ابعادی بالایی را حفظ می‌کنند.
  این امر فرمت فایل STEP را برای ذخیره قطعاتی که در آنها تک‌تک جزئیات اهمیت دارند، ایده‌آل می‌کند.
  یک فایل STEP خروجی گرفته شده، پسوند .stp یا .step خواهد داشت.
• قابلیت قابل‌ توجه دیگر فایل STEP این است که می‌توانید حتی پس از خروجی گرفتن از مدل، آن را سفارشی‌سازی و ویرایش کنید.
  اگر فایلی را به‌صورت STL دانلود کنید و دوباره در یک برنامه CAD آپلود کنید، آن را به‌صورت یک مش خواهید دید؛ ولی اگر بخواهید پس از آپلود مجدد فایل STL، آن را ویرایش کنید، قابلیت‌های زیادی را از دست می‌دهید.
• دو جنبه اصلی موفقیت فرمت فایل STEP دقت و سازگاری است.
  این فایل، علاوه بر بهبود سازگاری بین پلتفرمی، تمام جزئیات و بدنه یک مدل سه‌بعدی را با دقت بی‌نظیری در خود جای می‌دهد.
  در حالی‌ که برخی از فرمت‌های فایل قبلی فقط هندسه‌های اولیه را در خود جای می‌دادند که باعث می‌شد اشتراک‌گذاری، باز کردن و ویرایش با دقت کمتری انجام شود.
• از آنجا که فرمت فایل STEP کل بدنه را به عنوان یک قطعه کامل ذخیره می‌کند، می‌توانید پس از بارگذاری مجدد مدل، دوباره آن را ویرایش کنید.
  اگر از یک برنامه مدل‌سازی پارامتریک (برنامه‌ای که مدل‌سازی مبتنی بر تاریخچه را در خود جای داده است) استفاده کرده باشید، نمی‌توانید به تاریخچه طراحی برگردید؛ اما همچنان می‌توانید قطعه را ویرایش کنید.
  این امر امکان طراحی، همکاری و اشتراک‌گذاری آسان مدل‌ها را در پلتفرم‌های مختلف فراهم می‌کند.

در عوض، فایل‌های STEP از نظر ذخیره‌سازی کارآمد نیستند و فضای بیشتری نسبت به اکثر فرمت‌های مدل سه‌بعدی اشغال می‌کنند.

فایل‌های STEP همچنین نمی‌توانند متریال، بافت یا نورپردازی خاصی از یک مدل را ذخیره کنند؛ زیرا این عناصر هنگام ذخیره یک مدل به عنوان فایل STEP نادیده گرفته می‌شوند.

4# روند رمزگذاری داده‌ها در فایل step

فایل step داده‌های سه‌بعدی را در زبان EXPRESS کدگذاری می‌کند تا داده‌های سه‌بعدی یک مدل را ذخیره کنند.

به همین دلیل، تفسیر یک فایل step یا stp آسان است؛ زیرا در هر خط کد فقط یک نمونه موجودیت وجود دارد.

علاوه بر این، از آنجا که فایل مرحله با استاندارد ISO-10303-21 (رمزگذاری متن شفاف ساختار تبادل) سازگار است، هر فایل به بخش‌های یکسانی تقسیم می‌شود:

• سربرگ
• لنگر
• مرجع
• داده‌ها
• امضا

در این مدل، سرآیند شامل سطح پیاده‌سازی، نام و طرح‌واره فایل، جمعیت فایل و محتوای بخش است.

بخش داده‌ها شامل نام نمونه‌های موجودیت، ویژگی‌ها، نگاشت‌های نوع داده و غیره است.

علاوه بر این، داده‌های هندسی سه‌بعدی به صورت نمایش مرزی (B-rep) کدگذاری می‌شوند، به این معنی که داده‌های مدل سه‌بعدی به صورت مجموعه‌ای از سطوح بسته نمایش داده می‌شوند.

مستندات کامل استاندارد STEP را می‌توان در فروشگاه الکترونیکی مؤسسه ملی استانداردهای آمریکا (US American National Standards Institute) یافت.

5# موارد استفاده فایل STEP

از آنجایی که فایل‌های STEP سطح بالایی از دقت، قابلیت توسعه مدل‌های دقیق و سازگاری بین پلتفرمی را ارائه می‌دهند، به طور گسترده در طراحی معماری و مدل‌سازی سه‌بعدی در نرم‌افزارهایی همچون اینورتر و سالیدورک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

علاوه بر این، فایل‌های STEP برای استفاده در ماشینکاری CNC ایده‌آل هستند؛ زیرا به محاسبات مسیر ابزار ماشین کمک می‌کنند.

همچنین، این فایل‌ها برخلاف فایل‌های STL، ویژگی‌های اشکال هندسی را ساده نمی‌کنند.

بنابراین، این امر فایل‌های STEP را برای ذخیره قطعات در جایی که جزئیات ضروری هستند، مناسب می‌کند.

به دلیل ماهیت چند پلتفرمی فایل‌های step، ویرایش آن‎ها بسیار آسان‌تر می‌باشد.

به خاطر این ویژگی، بسیاری از برنامه‌ها مانند مهندسی، صنعتی، پروتز و چاپ سه‌بعدی به این فرمت متکی هستند.

امروزه، با وجود سیستم‌های مختلف CAD موجود، قابلیت همکاری بین راه‌حل‌های مختلف CAD بیش از پیش ضروری شده است.

بنابراین، این فرمت فایل معمولاً برای به اشتراک گذاشتن داده‌ها و طرح‌های CAD بین برنامه‌های مختلف CAD که نمی‌توانند فایل‌های بومی سیستم عامل یکدیگر را بخوانند، استفاده می‌شود.

6# مزایا و معایب فایل STEP

فایل STEP یکی از محبوب‌ترین فرمت‌های CAD است.

از جمله مزایا و معایب این فایل‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• فایل step با برنامه‌های مختلف به خوبی کار می‌کند.
  این فرمت فایل با SolidWorks ،Autodesk Fusion 360 ،FreeCAD ،ArchiCAD و موارد دیگر سازگار است.
• این فرمت فایل، باز کردن و ویرایش فایل‌های توسعه‌یافته در نسخه نرم‌افزاری را بسیار آسان می‌کند.
• فرمت فایل STEP به شما امکان می‌دهد داده‌ها را با استفاده از یک اسپلاین پایه منطقی غیر یکنواخت (NURBS) ذخیره کنید.
• یکی از مزایای دیگر استفاده از فایل STEP این است که به کاربران اجازه می‌دهد پس از خروجی گرفتن، مدل را سفارشی و ویرایش کنند.
  از آنجایی که فایل STEP کل بدنه را ذخیره می‌کند، کاربران می‌توانند دوباره آن را ویرایش کنند.
• فرمت فایل STEP برای طیف گسترده‌ای از کارهای طراحی مناسب است.
  می‌توانید از آن برای مدل‌سازی سه‌بعدی استفاده کنید و همچنین می‌تواند طراحی را اعتبارسنجی و منتقل کند.
  سازگاری فایل STEP با نرم‌افزار CAD باعث می‌شود کاربران مدل‌های سه‌بعدی را در چندین دستگاه به اشتراک بگذارند و ویرایش کنند.
  این ویژگی، فایل step/stp را به گزینه‌ای مناسب برای اشتراک‌گذاری مدل‌های سه‌بعدی بین مشتریان، سایر بخش‌ها، سازمان‌های بین‌المللی و حتی پیمانکاران تبدیل می‌کند.
• یکی از نقاط قوت فایل STEP این است که شامل داده‌های سه‌بعدی است و به عنوان یک مدل سه‌بعدی در برنامه‌های کامپیوتری نمایش داده می‌شود.
  این فرمت فایل دقیق، تمام جزئیات طرح شما را ذخیره می‌کند.

علاوه بر مزایای زیادی فایل STEP، این فرمت فایل محدودیت‌های خاص خود را نیز دارد که این محدودیت‌ها موارد زیر را شامل می‌شود:

• یکی از محدودیت‌های این فرمت فایل این است که فاقد کارایی ذخیره‌سازی است؛ بنابراین، به فضای بیشتری نسبت به سایر فرمت‌های فایل نیاز دارد.
• فایل STEP شامل هوش پارامتری نیست و تاریخچه‌ای نیز ندارد.
• این فرمت فایل قادر به ذخیره یک بافت، نورپردازی یا متریال خاص از یک مدل نیست.
  این فرمت هنگام ذخیره یک مدل، همه این عناصر را نادیده می‌گیرد.
• فایل STEP مجموعه‌ای از رویه‌ها را دارد که به فراخوانی‌های رویه‌های از پیش تعیین‌شده ارجاع می‌دهد.
  این بدان معناست که ایجاد فایل‌های STEP زمان‌بر است.
  فرمت فایل STEP فرمت پیچیده‌ای است.

7# روش تبدیل فایل step به سایر فرمت‌ها

تبدیل فایل STEP به فرمت‌های مختلف CAD یک فرایند ساده است.

شما دو گزینه اصلی برای این تبدیل دارید:

1-7# در یک برنامه CAD

اگر نرم‌افزار CAD  شما فایل‌های STEP را می‌پذیرد، می‌توانید مستقیماً آنها را درون برنامه تبدیل کنید.

کافی است فایل STEP را وارد کرده و سپس آن را با فرمت دلخواه خود مانند wg ،3ds ،dxf و موارد دیگر خروجی بگیرید.

2-7# به سایر فرمت‌های سه‌بعدی

• شما می‌توانید فایل‌های STEP را به فرمت‌های سه‌بعدی خنثی دیگر مانند stl ،obj یا 3mf  تبدیل کنید.
  این کار را می‌توان به دو روش انجام داد:
  • استفاده از یک برنامه CAD که فایل‌های STEP را می‌پذیرد: مشابه گزینه اول، می‌توانید فایل STEP را به نرم‌افزار CAD خود وارد کرده و سپس آن را با فرمت خنثی مورد نظر صادر کنید.
  • استفاده از مبدل آنلاین STEP: ابزارهای آنلاین رایگانی وجود دارند که در تبدیل فایل STEP تخصص دارند.
    فایل STEP خود را در مبدل آنلاین آپلود کنید، فرمت مورد نظر را انتخاب کنید و اجازه دهید ابزار تبدیل را برای شما انجام دهد.

این تبدیل‌ها به شما انعطاف‌پذیری لازم برای کار با فایل‌های STEP در محیط CAD دلخواه یا تبدیل آن‌ها به فرمت‌های سازگار با برنامه‌های مختلف و چاپگرهای سه‌بعدی را می‌دهند.

8# نرم‌افزارهای نمایش فایل step

طیف گسترده‌ای از برنامه‌های نرم‌افزاری طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) قابلیت باز کردن و خروجی گرفتن از پسوندهای فرمت فایل STEP را دارند و همین امر آنها را به انتخابی مطمئن برای تسهیل قابلیت همکاری یکپارچه بین پلتفرم‌های مختلف CAD تبدیل می‌کند.

قابل ذکر است که SolidWorks ،AutoCAD ،Autodesk Inventor ،Catia ،PTC Creo و Onshape از جمله رایج‌ترین برنامه‌های نرم‌افزاری برای تولید نقشه‌های CAD و تولید فایل‌های STEP/STP هستند.

بسیار مهم است که مطمئن شوید نرم‌افزار CAD شما به آخرین نسخه به‌روز است؛ زیرا این امر می‌تواند بر توانایی شما در باز کردن فایل تأثیر بگذارد.

علاوه بر این، فایل‌های STEP خراب یا آلوده به ویروس می‌توانند باز کردن آنها را با مشکل مواجه کنند؛ برای بررسی، می‌توانید از صفحه VirusTotal گوگل برای بررسی خرابی فایل استفاده کنید.

با هوشیار ماندن و پیروی از بهترین شیوه‌ها، می‌توانید گردش کار روان و پرباری را برای پروژه‌های طراحی CAD خود تضمین کنید.

نتیجه‌گیری

فایل step، یک فرمت فایل استاندارد است که برای نمایش مدل‌های سه‌بعدی در طراحی و مهندسی دیجیتال استفاده می‌شود.

این فرمت معمولاً برای تبادل و همکاری بر روی مدل‌های سه‌بعدی در برنامه‌ها و پلتفرم‌های نرم‌افزاری مختلف استفاده می‌شود.

از مزایای کلیدی این فایل‌ها، توانایی آنها در حفظ یکپارچگی مدل‌های سه‌بعدی، از جمله هندسه، توپولوژی و ویژگی‌های طراحی، هنگام اشتراک‌گذاری آنها بین نرم‌افزارهای مختلف CAD و مدل‌سازی سه‌بعدی است.

این امر، فایل‌های مرحله‌ای را به یک جزء اساسی در قابلیت همکاری مدل‌های سه‌بعدی در صنعت تبدیل می‌کند.

فایل step  به طور گسترده در صنایعی مانند خودرو، هوافضا، معماری و تولید استفاده می‌شوند، جایی که مدل‌های سه‌بعدی دقیق و صحیح برای توسعه محصول و نمونه‌سازی اولیه بسیار مهم هستند.

با استفاده از فایل step، مهندسان طراح و تولیدکنندگان می‌توانند به طور یکپارچه مدل‌های سه‌بعدی را به اشتراک بگذارند و در مورد آنها همکاری کنند و این منجر به فرایندهای توسعه محصول کارآمدتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌شود.

این فایل‌ها نقش حیاتی در طراحی دیجیتال و چشم‌انداز مهندسی ایفا می‌کنند و امکان تبادل و همکاری یکپارچه مدل‌های سه‌بعدی را در نرم‌افزارها و صنایع مختلف فراهم می‌کنند.

اهمیت آنها در حفظ یکپارچگی مدل‌های سه‌بعدی و ساده‌سازی فرایند توسعه محصول غیرقابل انکار است.