Vzory výplní jsou při 3D tisku někdy přehlíženy, protože jsou jen jednou z mnoha součástí nastavení výtisků. Existuje několik vzorů výplní, ale při prohlížení seznamu jsem si říkal, který vzor výplní je při 3D tisku nejlepší?

Nejlepší vzor výplně pro 3D tisk je šestiúhelníkový tvar, například Cubic, pokud vám jde o dobrou rovnováhu mezi rychlostí a pevností. Když určíte funkci svého 3D tištěného dílu, bude se nejlepší vzor výplně lišit. Pro rychlost je nejlepší vzor výplně Lines, zatímco pro pevnost Cubic.

Vzorů výplní je trochu více, než jsem si zprvu uvědomoval, a proto se budu podrobněji věnovat základům jednotlivých vzorů výplní a také tomu, které vzory jsou podle lidí nejsilnější, nejrychlejší a vítězné.

Jaké jsou typy vzorů výplní?

Když se podíváme na Curu, nejoblíbenější software pro krájení, zde jsou možnosti vzorů výplní, které nabízí, spolu s některými vizuálními obrázky a užitečnými informacemi.

• Síť
• Řádky
• Trojúhelník
• Trojúhelníková
• Cubic
• Dělení na krychle
• Oktet
• Čtvrtina krychle
• Koncentrické
• ZigZag
• Cross
• Cross3D
• Gyroid

Co je Grid Infill?

Tento výplňový vzor má křížový vzor, který vytváří dvě na sebe kolmé sady čar a uprostřed tvoří čtverce.

• Velká síla ve vertikálním směru
• Dobrá pevnost ve směru na vytvořených liniích
• Slabší v diagonálním směru
• Vytváří poměrně dobrý, hladký horní povrch

Co je to Linie/rektilineární výplň?

Vzor Čáry vytváří několik rovnoběžných čar napříč objektem, přičemž se v každé vrstvě střídají směry. V podstatě tedy v jedné vrstvě vedou čáry jedním směrem a v další vrstvě vedou čáry opačným směrem. Vypadá to velmi podobně jako vzor Mřížka, ale je tu jeden rozdíl.

• Obvykle slabý ve vertikálním směru
• Velmi slabé v horizontálním směru s výjimkou směru čar.
• Toto je nejlepší vzor pro hladký horní povrch.

Níže je uveden příklad rozdílů mezi vzorem Lines a Grid, kde jsou směry výplně standardně nastaveny na 45° & amp; -45°.

Liniové (pravoúhlé) výplně:

Vrstva 1: 45° - diagonální pravý směr

Vrstva 2: -45° - diagonální levý směr

Vrstva 3: 45° - diagonální pravý směr

Vrstva 4: -45° - diagonální levý směr

Výplň mřížky:

Vrstva 1: 45° a -45°

Vrstva 2: 45° a -45°

Vrstva 3: 45° a -45°

Vrstva 4: 45° a -45°

Co je Triangle Infill?

Tento vzor je poměrně srozumitelný; jedná se o vzor výplně, kdy jsou vytvořeny tři sady čar v různých směrech, které tvoří trojúhelníky.

• Má stejnou sílu v každém vodorovném směru.
• Velká odolnost proti smyku
• Problémy s přerušením toku, takže vysoká hustota výplně má nízkou relativní pevnost.

Co je to trojúhelníková výplň?

Tento výplňový vzor obsahuje směs trojúhelníků a šestiúhelníků, které jsou proloženy celým objektem. Toho je dosaženo vytvořením tří sad čar ve třech různých směrech, ale tak, aby se vzájemně neprotínaly ve stejné poloze.

• Velmi silný v horizontálním směru
• Stejná síla v každém vodorovném směru
• Velká odolnost proti střihu
• Vyžaduje mnoho vrchních vrstev kůže, aby se dosáhlo rovnoměrného horního povrchu.

Co je Cubic Infill?

Vzor Cubic vytváří krychle, které jsou nadpisovány a skládány na sebe, čímž vytvářejí trojrozměrný vzor. Tyto krychle jsou orientovány tak, aby stály na rozích, takže je lze tisknout bez přesahujících vnitřních ploch.

• Stejná síla ve všech směrech, včetně svislých.
• Docela dobrá celková síla ve všech směrech
• U tohoto vzoru se snižuje polštářování, protože se nevytvářejí dlouhé svislé kapsy.

Co je Cubic Subdivision Infill?

Vzor Cubic Subdivision také vytváří kostky a trojrozměrný vzor, ale směrem ke středu objektu vytváří větší kostky. To se dělá proto, aby nejdůležitější oblasti pro pevnost měly dobrou výplň a zároveň se ušetřil materiál tam, kde je výplň nejméně účinná.

Hustota výplně by se měla u tohoto vzoru zvýšit, protože ve středních oblastech může být opravdu nízká. Funguje to tak, že se vytvoří řada 8 dílčích kostek, pak se kostky, které narážejí na stěny, rozdělí, dokud se nedosáhne vzdálenosti výplňové linie.

• Nejlepší a nejpevnější vzor z hlediska hmotnosti a doby tisku (poměr pevnosti a hmotnosti)
• Stejná síla ve všech směrech, včetně svislých.
• Snižuje také účinky polštářů
• Zvýšení hustoty výplní znamená, že by výplně neměly prosakovat skrz stěny.
• Má mnoho zatahování, nehodí se na ohebné nebo méně viskózní materiály (řídké).
• Doba krájení je relativně delší

Co je Octet Infill?

Vzor výplně Octet je další trojrozměrný vzor, který vytváří směs krychlí a pravidelných čtyřstěnů (trojúhelníkový jehlan). Tento vzor vytváří několik výplňových linií, které spolu sousedí.

• Má silný vnitřní rám, zejména v místech, kde jsou sousední linie.
• Modely se střední tloušťkou (kolem 1 cm/0,39″) jsou z hlediska pevnosti dobré.
• Snižuje se také efekt polštářování, protože se nevytvářejí dlouhé vertikální vzduchové kapsy.
• Vytváří špatné povrchy nejvyšší kvality

Co je to čtvrtkruhová výplň?

Čtvrtinová krychle je trochu složitější na vysvětlení, ale je docela podobná výplni oktetu. Jedná se o trojrozměrný vzor nebo tesalaci (těsné uspořádání tvarů), který se skládá ze čtyřstěnů a zkrácených čtyřstěnů. Stejně jako oktet i tato výplň umisťuje každou chvíli vedle sebe více výplňových linií.

• Velké zatížení rozptyluje hmotnost na vnitřní konstrukci.
• Rám je orientován ve dvou různých směrech, což je činí individuálně slabými.
• Velká relativní pevnost pro modely s malou tloušťkou (několik mm)
• Snížený efekt polštářování horních vrstev, protože se nevytvářejí dlouhé vertikální vzduchové kapsy.
• Vzdálenost přemostění je u tohoto vzoru dlouhá, takže může mít negativní vliv na kvalitu horního povrchu.

Co je to koncentrická výplň?

Koncentrický vzor výplně jednoduše vytvoří řadu vnitřních okrajů rovnoběžných s obvodem objektu.

• Při hustotě výplně 100 % se jedná o nejsilnější vzor, protože se čáry neprotínají.
• Skvělé pro flexibilní výtisky, protože je slabý a rovnoměrný ve všech horizontálních směrech.
• Má větší sílu ve vertikálním směru než v horizontálním.
• Nejslabší vzor výplně, pokud není použita 100% hustota výplně, protože není zajištěna horizontální pevnost.
• 100% hustota výplně funguje lépe u nekruhových tvarů.

Co je klikatá výplň?

Klikatý vzor jednoduše vytváří samotný vzor, jak je pojmenován. Je velmi podobný vzoru Linie, ale s tím rozdílem, že linie jsou spojeny do jedné dlouhé linie, což vede k menšímu přerušení toku. Používá se hlavně v podpůrných konstrukcích.

• Při použití 100% hustoty výplně je tento vzor druhý nejsilnější.
• Lepší pro kruhové tvary ve srovnání s koncentrickým vzorem při 100% podílu výplně.
• Jeden z nejlepších vzorů pro hladký horní povrch, protože vzdálenost čar je velmi malá.
• Má slabou pevnost ve svislém směru, protože vrstvy mají nedostatečné vazebné body.
• Velmi slabé ve vodorovném směru, kromě směru, ve kterém jsou linie orientovány.
• špatná odolnost proti střihu, takže při zatížení rychle selhává.

Co je Cross Infill?

Vzor Cross infill je netradiční vzor, který vytváří křivky s mezerami mezi nimi a kopíruje tak křížové tvary uvnitř objektu.

• Skvělý vzor pro ohebné předměty, protože je rovnoměrně slabě tlačený ve všech směrech.
• Dlouhé rovné čáry se nevytvářejí v horizontálním směru, takže nejsou v žádném místě silné.
• Nemá žádné vtažení, takže se s ním lépe tisknou pružné materiály.
• Silnější ve vertikálním směru než v horizontálním

Co je Cross 3D Infill?

Vzor výplně Cross 3D vytváří tyto křivky s mezerami mezi nimi a kopíruje křížové tvary uvnitř objektu, ale také pulzuje podél osy Z, takže je slabší ve svislém směru.

• Vytváří rovnoměrnou "mačkavost" v horizontálním i vertikálním směru, což je nejlepší vzor pro flexibles.
• Nemá dlouhé rovné linie, takže je slabý ve všech směrech.
• Rovněž neprodukuje žádná odvolání
• Krájení trvá poměrně dlouho

Co je gyroidní výplň?

Vzor výplně Gyroid vytváří řadu vln ve střídavých směrech.

• Stejně silné ve všech směrech, ale ne nejsilnější vzor výplně.
• Skvěle se hodí pro pružné materiály, ale vytváří méně křehký objekt než Cross 3D.
• Dobrá odolnost proti střihu
• Vytváří jeden objem, který umožňuje proudění tekutin, což je skvělé pro rozpustné materiály.
• Má dlouhou dobu krájení a vytváří velké soubory G-Code.
• Pro některé tiskárny může být obtížné udržet krok s příkazy G-Code za sekundu, zejména při sériovém připojení.

Jaký je nejlepší vzor výplně pro pevnost (Cura)?

Najdete mnoho lidí, kteří se přou o to, který vzor výplně je z hlediska pevnosti nejlepší. Tyto vzory výplně se skládají z vysoké pevnosti ve více směrech a obvykle se řadí do kategorie trojrozměrných vzorů.

Nejlepšími kandidáty, které lidé navrhli, jsou obvykle:

• Cubic
• Gyroid

Naštěstí je to poměrně krátký seznam, takže jich nemusíte procházet příliš mnoho, abyste našli ten svůj ideální. Projdu jednotlivé vzory pevnostních výplní, abych vám pomohl rozhodnout, pro který se rozhodnout. Upřímně řečeno, podle toho, co jsem zkoumal, není mezi nimi příliš velký rozdíl v pevnosti, ale jeden má navrch.

Cubic

Vzor Cubic je skvělý díky své rovnoměrné síle ze všech směrů. Sama společnost Cura jej označuje za silný výplňový vzor a má řadu variant, které ukazují, jak užitečný je jako výplňový vzor.

Pro čistou konstrukční pevnost je materiál Cubic velmi uznávaný a oblíbený u uživatelů 3D tiskáren.

V závislosti na modelu může trpět deformacemi v rohu, ale obecně tiskne velmi hladce.

Gyroid

V čem gyroid převažuje, je jeho rovnoměrná pevnost ve všech směrech a také rychlé časy 3D tisku. Test pevnosti v tlaku provedený společností CNC Kitchen ukázal, že vzor výplně Gyroid má zatížení při selhání přesně 264 kg pro 10% hustotu výplně v kolmém i příčném směru.

Pokud jde o dobu tisku, dochází k přibližně 25% nárůstu oproti vzoru Lines. Vzory Cubic a Gyroid mají velmi podobnou dobu tisku.

Používá sice více materiálu než Cubic, ale je náchylnější k problémům s tiskem, například k neskladným vrstvám.

Díky vysoké pevnosti ve smyku, odolnosti proti ohybu a nízké hmotnosti je tento vzor výplně ideální volbou oproti většině ostatních vzorů. Nejenže má vysokou pevnost, ale je také skvělý pro flexibilní tisky.

Konkrétní testy pevnosti provedené společností Cartesian Creations ukázaly, že nejpevnějším vzorem výplně je Gyroid ve srovnání se vzorem 3D Honeycomb (vzor Simplify3D podobný vzoru Cubic) a Rectilinear.

Ukázalo se, že vzor Gyroid skvěle absorbuje napětí při 2 stěnách, 10% hustotě výplně a 6 spodních a horních vrstvách. Zjistil, že je pevnější, spotřebuje méně materiálu a tiskne se rychleji.

Volba je na vás, ale já osobně bych si vybral vzor Cubic, pokud chci maximální nosnost. Pokud chcete pevnost a zároveň pružnost a rychlejší výtisky, zvolte vzor Gyroid.

Na maximální pevnost mají vliv i jiné faktory než vzor výplně. CNC Kitchen zjistila, že hlavním faktorem je počet stěn a tloušťka stěn, ale i tak to má významný vliv.

Zjistil to tak, že vyzkoušel několik různých výplní, hustot a tloušťek stěn a zjistil, jak významná je tloušťka stěny.

Tato hypotéza má také více důkazů v článku z roku 2016 o vlivu vzorů výplní na pevnost v tahu. Vysvětluje se v něm, že různé vzory výplní měly maximálně 5% rozdíly v pevnosti v tahu, což znamená, že samotný vzor neměl příliš velký vliv.

Hlavní rozdíl, pokud jde o výplně, se projevil v procentech výplně. Ačkoli pevnost v tahu není jedinou hledanou pevností, takže to neznamená, že vzory výplní nemohou mít z hlediska funkčnosti rozdíl větší než 5 %.

Jaký je nejrychlejší vzor výplně pro rychlost?

Pokud hledáme nejlepší vzor výplně pro rychlost, jsou zde jasnými faktory ty vzory, které mají nejvíce rovných linií, méně pohybu a nejméně materiálu použitého pro tisk.

To je poměrně snadné určit, když se zamyslíme nad možnostmi výběru vzoru, které máme k dispozici.

Nejlepším vzorem výplně z hlediska rychlosti je vzor Čáry nebo Přímky, který je výchozím vzorem výplně v programu Cura. Vzory s největšími změnami směru se obvykle tisknou déle, takže nejrychleji a s velkou rychlostí se tisknou rovné čáry.

Když se podíváme na důležitý faktor rychlosti a použití nejmenšího množství materiálu, sledujeme parametr nejlepšího poměru pevnosti na hmotnost. To znamená, který vzor výplně má z hlediska pevnosti a hmotnosti nejlepší množství pevnosti v poměru k množství použité výplně.

Nechtěli bychom jednoduše použít co nejméně materiálu a mít objekt, který se snadno rozpadne.

Na tento parametr byly skutečně provedeny testy, při kterých společnost CNC Kitchen zjistila, že normální vzor Rectilinear neboli Lines má jeden z nejlepších poměrů pevnosti na hmotnost a spotřebuje nejméně materiálu. Dalším uchazečem o použití nejmenšího množství materiálu je vzor Cubic Subdivision. Ten vytváří výplň s vysokou hustotou kolem stěn a nižší uprostřed.

Je to ideální vzor, který můžete mít jako výchozí pro své výtisky, kromě případů, kdy máte specifický účel pro funkčnost a pevnost. Nejenže vzor Lines nebo Cubic Subdivision tiskne velmi rychle, ale používá nízké množství výplně a má dobrou pevnost.

Jaký je nejlepší vzor výplně pro flexibilní 3D tisk?

Nejlepší vzory výplní pro TPU a flexibles jsou:

• Koncentrické
• Cross
• Cross 3D
• Gyroid

V závislosti na vašem modelu bude existovat ideální vzor pro flexibilní 3D výtisky.

Jak již bylo zmíněno, koncentrický vzor funguje nejlépe při hustotě výplně 100 %, ale většinou pro nekruhové objekty. Má poměrně dobrou vertikální pevnost, ale slabou horizontální pevnost, což mu dává pružné vlastnosti.

Vzory Cross a Cross 3D mají rovnoměrný přítlak na všech stranách, ale Cross 3D přidává i prvek vertikálního směru, ale krájení trvá déle.

Gyroid je skvělý, pokud používáte výplně s nižší hustotou, a je užitečný z několika důvodů. Má rychlý čas tisku, velkou odolnost proti stříhání, ale je celkově méně pružný ve srovnání s ostatními pružnými vzory.

Pokud hledáte nejlepší vzor výplně pro kompresi, pak je Gyroid jednou z nejlepších voleb.

Jak moc záleží na hustotě nebo procentuálním podílu výplně?

Hustota výplně ovlivňuje řadu důležitých parametrů vašeho 3D tištěného dílu. Když v programu Cura najedete na nastavení "Hustota výplně", zobrazí se, že ovlivňuje horní vrstvy, spodní vrstvy, vzdálenost výplňových čar, vzory výplně a překrytí výplně.

Hustota/procento výplně má poměrně významný vliv na pevnost dílu a dobu tisku.

Čím vyšší je procento výplně, tím pevnější bude váš díl, ale při hustotě výplně nad 50 % se jejich význam pro zvýšení pevnosti snižuje.

Rozdíl mezi hustotou výplně, kterou nastavíte v programu Cura, má velký význam z hlediska toho, co se mění ve struktuře dílu.

Níže je uveden názorný příklad 20% hustoty výplně oproti 10%.

Větší hustota výplně znamená, že výplňové linie budou umístěny blíže u sebe, což znamená, že více struktur spolupracuje na pevnosti dílu.

Dovedete si představit, že pokus o rozbití tělesa s nízkou hustotou by byl mnohem snazší než u tělesa s vysokou hustotou.

Je důležité vědět, že hustota výplně se vzhledem k rozdílům ve vzorech výplní značně liší.

Změna 10% výplně na 20% výplň u vzoru Lines v podstatě nebude stejná jako stejná změna u vzoru Gyroid.

Většina vzorů výplní má při stejné hustotě výplně podobnou hmotnost, ale vzor Triangle vykazuje téměř 40% nárůst celkové hmotnosti.

Proto lidé, kteří používají vzor Gyroid, nepotřebují tak vysoké procento výplně, a přesto dosahují slušné pevnosti dílů.

Nízká hustota výplní může vést k problémům, například k tomu, že stěny nenavazují na výplň a vznikají vzduchové kapsy, zejména u vzorů s mnoha kříženími.

V případě, že se jedna linie výplně kříží s jinou linií, může dojít k nedostatečnému vytlačení v důsledku přerušení toku.

Společnost Cura vysvětluje, že zvýšení hustoty výplně má následující účinky:

• Celkově zpevní vaše výtisky
• Poskytuje horním povrchovým vrstvám lepší oporu, takže jsou hladší a vzduchotěsnější.
• Snižuje počet problémů při řešení, jako je například polštářování.
• Vyžaduje více materiálu, takže je těžší než obvykle.
• V závislosti na velikosti objektu trvá tisk mnohem déle.

Hustota výplně je tedy rozhodně důležitá, když se díváme na pevnost, využití materiálu a načasování našich výtisků. Obvykle existuje dobrá rovnováha mezi procenty výplně, která se pohybuje v rozmezí 10-30 % v závislosti na tom, k čemu hodláte díl použít.

Estetické díly nebo díly vyrobené pro pohled vyžadují mnohem menší hustotu výplně, protože nevyžadují pevnost. Funkční díly vyžadují větší hustotu výplně (až 70 %), aby vydržely dlouhodobé zatížení.

Nejlepší vzor výplně pro průhledná vlákna

Mnoho lidí rádo používá vzor Gyroid pro transparentní filament, protože vytváří skvěle vypadající vzor. Vzor Cubic nebo Honeycomb také vypadá skvěle pro transparentní 3D výtisky. Nejlepší výplň pro transparentní výtisky je obvykle 0 % nebo 100 %, aby byl model průhlednější.

Zde je příklad vzoru výplně Gyroid v čirém 3D tisku z PLA. Jeden uživatel uvedl, že také používá Gyroid s 15% hustotou výplně.

Čiré pla s výplní vytváří skvělý vzor z 3D tisku

Podívejte se na níže uvedené video, které vám skvěle představí 3D tisk z průhledných vláken.