Моделите за запълване понякога се пренебрегват в 3D принтирането, защото това е само една част от многото настройки за вашите отпечатъци. Има няколко модела за запълване, но когато прегледах списъка, се зачудих кой модел за запълване е най-добрият в 3D принтирането?

Най-добрият модел на запълване за 3D принтиране е шестоъгълна форма, например Cubic, ако търсите добър баланс между скорост и здравина. Когато определите функцията на вашия 3D принтиран детайл, най-добрият модел на запълване ще варира. За скорост най-добрият модел на запълване е моделът Lines, а за здравина - Cubic.

Моделите за запълване са малко повече, отколкото си мислех, така че ще разгледам по-подробно основите на всеки модел за запълване, както и кои модели се смятат от хората за най-силни, най-бързи и за цялостен победител.

Какви видове модели на запълване има?

Когато разгледаме Cura, най-популярния софтуер за нарязване, ето какви са възможностите за попълване на шаблони, както и някои визуализации и полезна информация.

• Мрежа
• Редове
• Триъгълник
• Трихексагонален
• Cubic
• Кубично подразделение
• Октет
• Четвърт кубична
• Концентричен
• ZigZag
• Кръст
• Cross3D
• Gyroid

Какво е Grid Infill?

Този модел на запълване има кръстосана структура, която създава два перпендикулярни набора от линии, образуващи квадрати в средата.

• Голяма сила във вертикална посока
• Добра здравина в посоката на оформените линии
• По-слабо в диагонална посока
• Създава сравнително добра, гладка горна повърхност

Какво представляват линиите/ректилинейното запълване?

Моделът "Линии" създава няколко успоредни линии по целия обект, като се редуват посоките за всеки слой. Така че основно в един слой линиите минават в една посока, а в следващия слой - в друга. Изглежда много подобно на модела "Мрежа", но има разлика.

• Обикновено слаб във вертикална посока
• Много слаб в хоризонтална посока, освен по посока на линиите
• Това е най-добрият модел за гладка горна повърхност

Пример за това как се различават моделите Линии и Мрежа е показан по-долу, където посоките на запълване по подразбиране са 45° & -45°

Линии (праволинейни) запълване:

Слой 1: 45° - диагонално вдясно

Слой 2: -45° - диагонална лява посока

Слой 3: 45° - диагонално вдясно

Слой 4: -45° - диагонална лява посока

Запълване с решетки:

Слой 1: 45° и -45°

Слой 2: 45° и -45°

Слой 3: 45° и -45°

Слой 4: 45° и -45°

Какво е Triangle Infill?

Това е доста разбираемо - модел на запълване, при който се създават три комплекта линии в различни посоки, за да се образуват триъгълници.

• Има еднаква сила във всяка хоризонтална посока
• Голяма устойчивост на срязване
• Проблеми с прекъсването на потока, така че високите плътности на запълване имат ниска относителна якост

Какво е трихексагонален пълнеж?

Този модел на запълване има смесица от триъгълници и шестоъгълни форми, разпръснати из целия обект. Това става чрез създаването на три набора от линии в три различни посоки, но по начин, по който те не се пресичат в една и съща позиция помежду си.

• Много силен в хоризонтална посока
• Еднаква якост във всяка хоризонтална посока
• Голяма устойчивост на срязване
• Необходими са много горни слоеве на кожата, за да се получи равномерна горна повърхност

Какво е Cubic Infill?

Моделът Cubic създава кубчета, които са озаглавени и подредени, създавайки триизмерен модел. Тези кубчета са ориентирани така, че да стоят на ъглите, така че да могат да бъдат отпечатани, без да надвисват над вътрешните повърхности.

• Еднаква якост във всички посоки, включително вертикално
• Доста добра обща сила във всяка посока
• При този модел се намалява възглавницата, тъй като не се създават дълги вертикални джобове.

Какво е запълване на кубични подразделения?

Моделът Cubic Subdivision (Кубично разделяне) също създава кубове и триизмерен модел, но създава по-големи кубове към средата на обекта. Това се прави така, че най-важните области за здравина да имат добър пълнеж, като същевременно се пести материал там, където пълнежът е най-малко ефективен.

Гъстотата на запълване трябва да се увеличи с този модел, защото може да бъде наистина ниска в средните зони. Работи се чрез създаване на серия от 8 разделени кубчета, след което кубчетата, които се удрят в стените, се разделят, докато се достигне разстоянието до линията на запълване.

• Най-добрият и най-здравият модел по отношение на теглото и времето за печат (съотношение между здравина и тегло)
• Еднаква якост във всички посоки, включително вертикално
• Намалява и ефекта от възглавниците
• Увеличаването на плътността на запълване означава, че запълването не трябва да се вижда през стените
• Има много прибирания, не е подходящ за гъвкави или по-малко вискозни материали (течни)
• Времето за нарязване е сравнително по-дълго

Какво е запълване на октети?

Моделът за запълване "Октет" е друг триизмерен модел, който създава комбинация от кубове и правилни тетраедри (триъгълна пирамида). Този модел създава множество линии за запълване, съседни една на друга на всеки кръгъл час.

• Има силна вътрешна рамка, особено в съседните линии.
• Моделите със средна дебелина (около 1 см/0,39″) се справят добре по отношение на здравината
• Също така намалява ефекта на възглавниците, тъй като не се създават дълги вертикални джобове с въздух.
• Произвежда лоши повърхности с най-високо качество

Какво е запълване на четвъртити кубични плочи?

Обяснението на Quarter Cubic е малко по-сложно, но е доста сходно с това на Octet Infill. Това е триизмерен модел или тесалация (близко подреждане на фигури), състоящ се от тетраедри и скъсени тетраедри. Също като Octet, при него също се поставят няколко линии на запълване, които се намират една до друга от време на време.

• Тежките натоварвания разсейват тежестта на вътрешната структура
• Рамката е ориентирана в две различни посоки, което ги прави индивидуално слаби.
• Голяма относителна здравина за модели с малка дебелина (няколко мм)
• Намален ефект на възглавници за горните слоеве, тъй като не се образуват дълги вертикални джобове от въздух.
• Разстоянието между мостовете за този модел е голямо, така че може да повлияе отрицателно на качеството на горната повърхност.

Какво е концентрично запълване?

Концентричният модел на запълване просто създава серия от вътрешни граници, успоредни на периметъра на обекта.

• При плътност на запълване от 100% това е най-силната схема, тъй като линиите не се пресичат.
• Чудесен за гъвкави отпечатъци, тъй като е слаб и равномерен във всички хоризонтални посоки
• По-голяма здравина във вертикална посока в сравнение с хоризонтална.
• Най-слабият модел на запълване, ако не се използва 100% плътност на запълване, тъй като няма хоризонтална здравина.
• 100% плътност на запълване работи по-добре при некръгли форми

Какво е зигзагообразен пълнеж?

Десенът Зигзаг просто създава самия десен, както е наречен. Той е много подобен на десена Линии, но разликата е, че линиите са свързани в една дълга линия, което води до по-малко прекъсвания на потока. Използва се предимно в носещи конструкции.

• При използване на 100% плътност на запълване този модел е вторият по сила.
• По-добре за кръгли форми в сравнение с концентричния модел при 100% процент на запълване
• Един от най-добрите модели за гладка горна повърхност, тъй като разстоянието между линиите е много малко.
• Има слаба якост във вертикална посока, тъй като слоевете имат недостатъчни точки на свързване.
• Много слаб в хоризонтална посока, освен в посоката, в която са ориентирани линиите
• Слаба устойчивост на срязване, поради което се разрушава бързо при натоварване

Какво е Cross Infill?

Моделът за запълване Cross е нестандартен модел, който създава криви с пространства между тях, възпроизвеждайки кръстосани форми в обекта.

• Страхотен модел за гъвкави обекти, тъй като е равномерно слаб във всички посоки
• Дългите прави линии не се образуват в хоризонтална посока, така че не са силни на нито едно място.
• Няма никакви ретракции, така че е по-лесно да печатате гъвкави материали.
• По-силен във вертикална посока, отколкото в хоризонтална

Какво е Cross 3D Infill?

Моделът за запълване Cross 3D създава тези криви с пространства между тях, възпроизвеждайки кръстосани форми вътре в обекта, но също така импулсира по оста Z, което го прави по-слаб във вертикална посока.

• Създава равномерна плътност в хоризонтална и вертикална посока - най-добрият модел за гъвкави изделия.
• Няма дълги прави линии, така че е слаб във всички посоки.
• Също така не дава опровержения
• Това отнема сравнително много време за нарязване

Какво е Gyroid Infill?

Моделът на запълване Gyroid създава серия от вълни в редуващи се посоки.

• Еднаква здравина във всички посоки, но не най-здравият модел на запълване
• Чудесно за гъвкави материали, но създава по-малко плътен обект от Cross 3D
• Добра устойчивост на срязване
• Създава един обем, който позволява на течностите да текат, чудесно за разтворими материали
• Дълго време за нарязване и създаване на големи файлове с G-код
• За някои принтери може да е трудно да се справят с командите G-Code в секунда, особено при серийни връзки.

Кой е най-добрият модел на запълване за здравина (Cura)?

Ще откриете много хора, които спорят за това кой модел на запълване е най-добрият за здравина. Тези модели на запълване се състоят от висока здравина в няколко посоки, като обикновено се категоризират като триизмерни модели.

Най-добрите кандидати, които хората издигат, обикновено са:

• Cubic
• Gyroid

За щастие това е доста кратък списък, така че не е нужно да преминавате през твърде много, за да намерите идеалното решение. Ще разгледам всеки модел за запълване на силата, за да ви помогна да решите кой да изберете. Честно казано, от това, което проучих, няма твърде голяма разлика в силата между тях, но един от тях има предимство.

Cubic

Кубичният модел е чудесен, защото е равномерен от всички посоки. Той е известен като силен модел за запълване от самата Cura и има редица варианти, които показват колко полезен е като модел за запълване.

За чисто структурна здравина Cubic е много уважаван и популярен сред потребителите на 3D принтери.

В зависимост от модела може да има изкривяване на ъглите, но като цяло се отпечатва много гладко.

Gyroid

Превесът на гироида е в неговата равномерна здравина във всички посоки, както и в бързото време за 3D печат. Тестът за здравина при смачкване, проведен от CNC Kitchen, показа, че моделът на гироидния пълнеж има натоварване при разрушаване от точно 264 kg за 10% плътност на пълнежа както в перпендикулярна, така и в напречна посока.

По отношение на времето за отпечатване има около 25% увеличение в сравнение с модела Lines. Времената за отпечатване на Cubic и Gyroid са много сходни.

Той използва повече материал от Cubic, но е по-склонен към проблеми с печатането, като например не подреждане на слоевете.

Високата якост на срязване, устойчивостта на огъване и ниското тегло на този модел за запълване го правят идеален избор в сравнение с повечето други модели. Той не само има висока якост, но е и чудесен за гъвкави щампи.

Специфичните тестове за якост, проведени от Cartesian Creations, показват, че най-силната шарка на запълване е Gyroid, в сравнение с 3D Honeycomb (Simplify3D шарка, подобна на Cubic) и Rectilinear.

Той показа, че моделът Gyroid е чудесен за абсорбиране на напреженията, при 2 стени, 10% плътност на запълване и 6 долни и горни слоя. Той установи, че е по-здрав, използва по-малко материал и се отпечатва по-бързо.

Изборът е ваш, но аз лично бих избрал десена Cubic, ако искам максимална здравина при натоварване. Ако искате здравина, както и гъвкавост и по-бързи отпечатъци, десенът Gyroid е правилният избор.

Има фактори, различни от модела на запълване за максимална якост. CNC Kitchen установи, че основният фактор е броят на стените и дебелината на стените, но все пак има значително влияние.

Той открива това, като тества различни пълнежи, плътности и дебелини на стените и установява колко важна е дебелината на стените.

Тази хипотеза има и повече доказателства, като през 2016 г. е написана статия за ефектите на моделите на запълване върху якостта на опън. В нея се обяснява, че различните модели на запълване имат максимум 5% разлика в якостта на опън, което означава, че самият модел не прави твърде голяма разлика.

Основната разлика по отношение на пълнежа е в процентното съотношение на пълнежа. Въпреки че якостта на опън не е единствената търсена якост, това не означава, че моделите на пълнежа не могат да имат разлика от повече от 5% по отношение на функционалността.

Кой е най-бързият модел за запълване за скорост?

Ако разглеждаме най-добрия модел за попълване за скорост, ясните фактори тук са кои модели имат най-много прави линии, по-малко движение и най-малко използван материал за печат.

Това е доста лесно да се определи, когато се замислим за избора на модели, който имаме.

Най-добрият модел на запълване за скорост е моделът "Линии" или "Праволинеен", който е моделът на запълване по подразбиране в Cura. Моделите с най-много промени в посоката обикновено отнемат повече време за отпечатване, така че правите линии се отпечатват най-бързо с голяма скорост.

Когато разглеждаме важния фактор за скоростта и използването на най-малко материал, разглеждаме параметъра на най-доброто съотношение между якост и тегло. Това означава, че по отношение на якост и тегло, коя схема на запълване има най-добро количество якост спрямо това колко запълване се използва.

Не бихме искали просто да използваме най-малкия материал и да получим обект, който лесно се разпада.

Всъщност са проведени тестове по този параметър, при които CNC Kitchen установява, че нормалният модел Rectilinear или Lines има едно от най-добрите съотношения на якост към тегло и използва най-малко количество материал. Моделът Cubic Subdivision е друг претендент за използване на най-малко материал. Той създава пълнеж с висока плътност около стените и по-ниска в средата.

Това е перфектният модел, който може да се използва по подразбиране за вашите отпечатъци, освен когато имате конкретна цел за функционалност и здравина. Моделът Lines или Cubic Subdivision не само печата много бързо, но и използва малко количество пълнеж и има добра здравина.

Кой е най-добрият модел за запълване за гъвкави 3D принтове?

Най-добрите модели за запълване за TPU и гъвкави материали са:

• Концентричен
• Кръст
• Кръст 3D
• Gyroid

В зависимост от модела ви ще има идеален модел за вашите гъвкави 3D отпечатъци.

Както вече беше споменато, концентричният модел работи най-добре при плътност на запълване от 100 %, но най-вече за обекти, които не са кръгли. Той има сравнително добра вертикална якост, но слаба хоризонтална якост, което му придава гъвкави характеристики.

Моделите Cross и Cross 3D имат равномерен натиск от всички страни, но Cross 3D добавя и елемент на вертикална посока, но при него рязането отнема повече време.

Гироидът е чудесен, когато използвате пълнежи с по-ниска плътност, и е полезен по няколко причини. Той има бързо време за печат, голяма устойчивост на срязване, но като цяло е по-малко гъвкав в сравнение с другите гъвкави модели.

Ако търсите най-добрия модел на пълнеж за компресия, Gyroid е един от най-добрите избори.

Какво е значението на плътността или процента на запълване?

Плътността на запълване влияе на редица важни параметри на вашия 3D отпечатан детайл. Когато преминете с мишката над настройката "Плътност на запълване" в Cura, се вижда, че тя влияе на горните слоеве, долните слоеве, разстоянието между линиите на запълване, моделите на запълване и припокриването на запълването.

Плътността/процентът на запълване оказва доста голямо влияние върху здравината на детайла и времето за печат.

Колкото по-висок е процентът на пълнежа, толкова по-здрав ще бъде детайлът, но при плътност на пълнежа над 50% той става много по-малък по отношение на допълнителната здравина.

Разликата между плътността на запълване, която задавате в Cura, има голямо значение за това какво се променя в структурата на вашата част.

По-долу е даден визуален пример за 20% плътност на запълване спрямо 10%.

По-голямата плътност на запълване означава, че линиите на запълване ще бъдат разположени по-близо една до друга, което означава, че повече структури работят заедно, за да осигурят здравина на детайла.

Можете да си представите, че опитът за разкъсване на тяло с ниска плътност би бил много по-лесен, отколкото на такова с висока плътност.

Важно е да знаете, че плътността на запълване варира в широки граници по отношение на това как се отразява на даден детайл поради разликите в моделите на запълване.

По принцип промяната от 10% на 20% пълнеж за модел Lines няма да е същата като същата промяна при модел Gyroid.

Повечето модели на запълване имат сходно тегло при една и съща плътност на запълване, но моделът "Триъгълник" показва почти 40% увеличение на общото тегло.

Ето защо хората, които използват модела за запълване Gyroid, не се нуждаят от толкова високи проценти на запълване, но все пак получават прилично ниво на здравина на детайла.

Ниската плътност на запълване може да доведе до проблеми, като например стените да не се свързват с запълването и да се образуват въздушни джобове, особено при модели с много пресичания.

Може да се получи недостиг на екструзия, когато една линия на запълване пресича друга линия поради прекъсване на потока.

Cura обяснява, че увеличаването на плътността на запълване има следните ефекти:

• Прави отпечатъците ви по-здрави като цяло
• Осигурява по-добра поддръжка на горните повърхностни слоеве, като ги прави по-гладки и херметични.
• Намалява броя на проблемите при отстраняване на неизправности, като например възглавници
• Изисква повече материал, което го прави по-тежък от обикновено
• Отпечатването отнема много повече време в зависимост от размера на обекта

Така че плътността на запълване определено е от значение, когато разглеждаме здравината, използването на материали и времето на нашите отпечатъци. Обикновено има добър баланс между процентите на запълване, които варират от 10 до 30 % в зависимост от това за какво възнамерявате да използвате детайла.

Естетичните или изработените за гледане части изискват много по-малка плътност на пълнежа, тъй като не изискват здравина. Функционалните части изискват по-голяма плътност на пълнежа (до 70%), за да могат да издържат на натоварване за дълъг период от време.

Най-добрият модел за пълнеж за прозрачни нишки

Много хора обичат да използват модела Gyroid за прозрачна нишка, защото той дава страхотен външен вид. Моделът Cubic или Honeycomb също изглежда чудесно за прозрачни 3D отпечатъци. Най-добрият пълнеж за прозрачни отпечатъци обикновено е 0% или 100%, за да бъде моделът по-ясен.

Ето пример за модела на пълнежа на Gyroid в 3D печат от прозрачен PLA. Един потребител каза, че използва Gyroid с плътност на пълнежа 15%.

Ясен пла с пълнеж създава готин модел от 3D принтиране

Вижте видеото по-долу, за да се запознаете нагледно с прозрачните нишки за 3D печат.