Convertir GERBER en STL

Une imprimante 3D, un slicer ou un programme de CAO basé sur les maillages peut nécessiter un fichier STL lorsque les données PCB disponibles se limitent à un package de fabrication Gerber. La conversion produit un modèle de carte plat, un pochoir, un gabarit ou une approximation visuelle ; elle ne recrée pas une conception PCB modifiable électriquement.

Qu’est-ce que le format GERBER ?

Gerber, généralement basé sur RS-274X ou Gerber X2, est un format de traçage vectoriel 2D utilisé pour fabriquer des cartes de circuits imprimés. Un package de carte contient normalement des fichiers distincts pour le cuivre, le solder mask, la sérigraphie, la pâte et le contour de la carte, avec des noms de fichiers tels que .GTL, .GBL et .GKO. Les données de perçage sont généralement fournies séparément dans des fichiers Excellon tels que .DRL.

Les applications PCB, notamment KiCad, Altium Designer, Autodesk Fusion Electronics et OrCAD, génèrent des packages Gerber via leurs outils de sortie de fabrication. Les fabricants, assembleurs PCB, inspecteurs et ingénieurs utilisent ces fichiers lorsque le fichier de conception natif de la carte n’est pas disponible ou lorsque les données de fabrication doivent être échangées sans informations de modification de la conception.

Qu’est-ce que le format STL ?

STL représente une surface sous forme de facettes triangulaires. Les slicers tels que PrusaSlicer, Cura et Bambu Studio, ainsi que les applications compatibles avec les maillages telles que FreeCAD, Blender et MeshLab, peuvent l’importer. Un STL binaire est normalement plus petit qu’un STL ASCII et constitue le choix d’exportation approprié pour l’impression courante.

STL peut représenter un solide ayant la forme d’une carte, un pochoir, un gabarit de perçage ou une approximation 3D visuelle, mais il ne stocke ni les identités des composants, ni les nets, ni les couches, ni les ouvertures, ni les métadonnées de perçage, ni les règles électriques, ni la géométrie PCB modifiable. STL ne possède pas non plus de déclaration d’unité standardisée ; indiquez ou vérifiez donc les millimètres lors de son importation dans une application de CAO ou un slicer.

Comment convertir les fichiers

Lorsque la conception PCB native est disponible

1. Ouvrez le fichier de carte original dans son application de CAO PCB et vérifiez le contour de la carte, les trous, les empreintes des composants, l’épaisseur de la carte et tous les modèles 3D de composants requis.
2. Exportez un modèle CAO solide au lieu de reconstruire la carte à partir des tracés. Dans KiCad, le PCB Editor fournit généralement File → Export → STEP ; une exportation STEP équivalente est disponible dans de nombreux outils PCB commerciaux, bien que les noms des menus varient selon la version.
3. Ouvrez le fichier STEP dans FreeCAD ou une autre application de CAO. Supprimez les composants indésirables ou ajoutez les éléments mécaniques nécessaires.
4. Utilisez File → Export pour enregistrer le solide sélectionné au format binaire .stl. Définissez la déviation du maillage et la déviation angulaire afin de respecter la précision dimensionnelle et celle des surfaces courbes requises ; des paramètres plus stricts augmentent le nombre de triangles et la taille du fichier.

Lorsque seuls des fichiers Gerber et Excellon sont disponibles

1. Rassemblez le package complet, y compris la couche de contour de la carte, les couches de cuivre pertinentes et le fichier de perçage Excellon. Un seul fichier Gerber de cuivre ne peut pas définir de manière fiable l’intégralité de la carte physique.
2. Ouvrez chaque fichier Gerber dans FlatCAM, une application CAM de bureau reconnue, en utilisant File → Open Gerber. Ouvrez le fichier de perçage avec File → Open Excellon.
3. Vérifiez les unités, l’origine des coordonnées, la polarité des couches et le recalage. Utilisez le fichier de tâche Gerber, le dessin de fabrication ou une dimension connue de la carte pour confirmer l’échelle. Ne redimensionnez pas les couches indépendamment.
4. Utilisez la couche de contour comme source du périmètre. Excluez le cuivre, le solder mask et la sérigraphie, sauf si le modèle prévu nécessite spécifiquement ces éléments. Exportez le contour nettoyé au format SVG, DXF ou dans un autre format vectoriel pris en charge par l’application de CAO.
5. Importez le contour dans FreeCAD, corrigez les espaces, les arêtes dupliquées et les auto-intersections, puis créez une face fermée. Appliquez Part → Extrude en utilisant l’épaisseur de carte spécifiée.
6. Importez la géométrie de perçage Excellon, créez des découpes cylindriques avec les diamètres de perçage réels, puis soustrayez-les du solide de la carte. N’estimez pas les dimensions des trous à partir d’une image Gerber rendue.
7. Exportez le solide valide au format binaire .stl. Inspectez le maillage dans MeshLab ou le slicer cible et confirmez ses dimensions, l’emplacement des trous, son orientation et son échelle.

FlatCAM est utile pour visualiser et préparer la géométrie Gerber, mais il ne transforme pas automatiquement un package de fabrication multicouche en carte 3D complète. Un visualiseur Gerber peut fournir une référence visuelle, tandis que FreeCAD, Blender ou un autre outil de CAO doit fournir l’épaisseur et la modélisation solide.

Limites de qualité et de compatibilité

Les données Gerber ne contiennent généralement pas l’épaisseur de la carte, l’empilement diélectrique, la construction des trous métallisés, la hauteur des composants, les corps des composants ni la relation prévue entre le cuivre et le matériau physique. Le STL obtenu contient donc des hypothèses fournies manuellement. Une exportation STEP issue de la conception PCB originale est préférable lorsqu’elle inclut les détails mécaniques requis.

Utilisez le fichier dédié au contour de la carte ou le contour CAO natif pour la forme extérieure. Le cuivre s’arrête généralement avant le bord ; l’étendue du cuivre ne constitue donc pas un substitut fiable au périmètre. Conservez le système de coordonnées original lors de la combinaison des couches.

Un STL peut être invalide si le profil comporte des lignes ouvertes, des faces superposées, des arêtes non-manifold ou des normales inversées. Réparez le profil avant l’extrusion et vérifiez que le maillage exporté est fermé. Ajoutez dans la CAO le jeu nécessaire à l’imprimante au niveau des trous et des arêtes d’assemblage ; augmenter la résolution du STL ne corrige pas des dimensions incorrectes.

Il n’existe pas de conversion en ligne généralement fiable en un clic pour un package complet Gerber et Excellon, car le service doit interpréter plusieurs fichiers, la polarité, le recalage, les données de perçage et l’épaisseur de la carte. Les convertisseurs génériques peuvent traiter un fichier .GBR comme une image sans rapport ou comme un document non pris en charge. Utilisez FlatCAM et FreeCAD localement pour les travaux dimensionnels ; n’utilisez un service en ligne que s’il prend explicitement en charge le package Gerber/Excellon complet, expose les unités et l’épaisseur, affiche un aperçu des couches et accepte le risque lié à la confidentialité des données de fabrication téléversées.