Los patrones de relleno pueden ser fácilmente pasados por alto cuando estás imprimiendo en 3D, pero hacen una gran diferencia en su calidad. Siempre me pregunto qué patrón de relleno es el más fuerte, así que estoy escribiendo este post para responderlo y compartirlo con otros aficionados a las impresoras 3D.

Entonces, ¿qué patrón de relleno es el más fuerte? Depende de la aplicación de su impresión 3D, pero en general, el patrón de nido de abeja es el más fuerte de todos los patrones de relleno por ahí. Técnicamente hablando, el patrón rectilíneo es el patrón más fuerte cuando la dirección de la fuerza se tiene en cuenta, pero débil en la dirección opuesta.

No existe un patrón de relleno que sirva para todos los casos, razón por la cual existen tantos patrones de relleno, ya que algunos son mejores que otros dependiendo de su funcionalidad.

Siga leyendo para obtener más información sobre la resistencia del patrón de relleno y otros factores importantes para la resistencia de las piezas.

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¿Cuál es el patrón de relleno más fuerte?

Un estudio de 2016 sobre la encontró que una combinación de un patrón rectilíneo con 100% de relleno mostró la mayor resistencia a la tracción en un valor de 36,4 Mpa.

Se trata de una prueba, por lo que no es aconsejable utilizar el 100% del relleno, pero muestra la eficacia real de este patrón de relleno.

El patrón de relleno más fuerte es el Rectilíneo, pero sólo cuando está alineado con la dirección de la fuerza, tiene sus puntos débiles, así que tenlo en cuenta.

Cuando hablamos de la dirección específica de la fuerza, el patrón de relleno rectilíneo es muy fuerte en la dirección de la fuerza, pero mucho más débil en contra de la dirección de la fuerza.

Sorprendentemente, el patrón de relleno rectilíneo resulta ser muy eficiente en términos de uso de plástico, por lo que se imprime más rápido que el panal (30% más rápido) y algunos otros patrones por ahí.

El mejor patrón de relleno en todos los sentidos es el de nido de abeja, también conocido como cúbico.

Honeycomb (cúbico) es probablemente el patrón de relleno de impresión 3D más popular que existe. Muchos usuarios de impresoras 3D lo recomiendan porque tiene grandes cualidades y características. Yo lo utilizo para muchas de mis impresiones y no tengo ningún problema con él.

El panal tiene menos fuerza en la dirección de la fuerza, pero tiene la misma fuerza en todas las direcciones, lo que lo hace técnicamente más fuerte en general, porque se puede argumentar que uno es tan fuerte como su eslabón más débil.

El relleno de nido de abeja no sólo tiene un aspecto estético agradable, sino que se utiliza en muchas aplicaciones por su resistencia. Incluso los paneles sándwich de materiales compuestos de calidad aeroespacial incluyen el relleno de nido de abeja en sus piezas, para que sepa que se ha ganado sus galones.

Hay que tener en cuenta que la industria aeroespacial utiliza este patrón de relleno principalmente por el proceso de fabricación y no por su resistencia. Es el relleno más resistente que pueden utilizar teniendo en cuenta sus recursos, de lo contrario podrían utilizar un patrón Gyroid o Cubic.

Para ciertos materiales puede ser bastante difícil utilizar algunos patrones de relleno, así que hacen lo mejor que pueden.

El panal utiliza mucho movimiento, lo que significa que su impresión es más lenta.

¿Cuál es su patrón de relleno favorito? de 3Dprinting

Un usuario realizó pruebas para comprobar la influencia de los patrones de relleno en el rendimiento mecánico y descubrió que los mejores patrones son los lineales o los diagonales (lineales inclinados 45°).

Al utilizar porcentajes de relleno más bajos, no había mucha diferencia entre los patrones lineales, diagonales o incluso hexagonales (nido de abeja) y, dado que el nido de abeja es más lento, no es buena idea utilizarlo con densidades de relleno bajas.

Con porcentajes de relleno más altos, la hexagonal mostró una resistencia mecánica similar a la lineal, mientras que la diagonal mostró un 10% más de resistencia que la lineal.

Lista de los patrones de relleno más fuertes

Tenemos patrones de relleno que se conocen como 2D o 3D.

Mucha gente utilizará rellenos 2D para la impresión media, algunos pueden ser rellenos rápidos que se utilizan para modelos más débiles, pero todavía hay fuertes rellenos 2D por ahí.

También tienes tus rellenos 3D estándar que se utilizan para hacer tus impresiones 3D no sólo más fuertes, sino más fuertes en todas las direcciones de la fuerza.

Tardan más en imprimirse, pero marcan una gran diferencia en la resistencia mecánica de los modelos impresos en 3D, lo que resulta ideal para impresiones funcionales.

Es bueno tener en cuenta que hay muchas cortadoras diferentes por ahí, pero si usted está usando Cura, Simplify3D, Slic3r, Makerbot o Prusa habrá versiones de estos fuertes patrones de relleno, así como algunos patrones personalizados.

Los patrones de relleno más fuertes son:

• Rejilla - Relleno 2D
• Triángulos - Relleno 2D
• Tri-Hexagon - Relleno 2D
• Cubic - Relleno 3D
• Cubic (subdivisión) - relleno 3D y utiliza menos material que Cubic
• Octeto - Relleno 3D
• Quarter Cubic - Relleno 3D
• Gyroid - Mayor fuerza con menor peso

El Gyroid y el rectilíneo son otras dos buenas opciones conocidas por su gran resistencia. El Gyroid puede tener problemas de impresión cuando la densidad de relleno es baja, por lo que habrá que probar y equivocarse para conseguirlo.

La subdivisión cúbica es un tipo muy resistente y también rápido de imprimir. Tiene una resistencia asombrosa en 3 dimensiones y largos recorridos de impresión rectos que le proporcionan capas de relleno más rápidas.

Cuál es el porcentaje de relleno más fuerte

Otro factor importante para la resistencia de las piezas es el porcentaje de relleno, que confiere a las piezas una mayor integridad estructural.

Si lo piensas, cuanto más plástico haya en el centro de una pieza, más resistente será, porque la fuerza tendrá que atravesar más masa.

La respuesta obvia es que el 100% de relleno será el porcentaje de relleno más fuerte, pero hay algo más. Tenemos que equilibrar el tiempo de impresión y el material con la resistencia de la pieza.

La densidad de relleno media que aplican los usuarios de impresoras 3D es del 20%, siendo también la predeterminada en muchos programas de corte.

Es una densidad de relleno excelente para piezas de aspecto estético y que no soportan cargas, pero para piezas funcionales que necesitan resistencia, sin duda podemos ir más allá.

Es bueno saber que una vez que se llega a un porcentaje de filamento muy alto, como el 50%, tiene grandes rendimientos decrecientes en la medida en que fortalece sus partes.

Superar el 75% es innecesario, así que tenlo en cuenta antes de malgastar tu filamento. También hacen que tus piezas sean más pesadas, lo que podría hacerlas aún más propensas a romperse debido a la física y la fuerza, porque Masa x Aceleración = Fuerza Neta.

¿Cuál es el patrón de relleno más rápido?

El patrón de relleno más rápido tiene que ser el patrón de líneas que habrás visto en vídeos y fotos.

Este es probablemente el patrón de relleno más popular y es el predeterminado en muchos programas de corte. Tiene una resistencia decente y utiliza poca cantidad de filamento, por lo que es el patrón de relleno más rápido que existe, aparte de no tener ningún patrón.

¿Qué otros factores hacen que las impresiones 3D sean resistentes?

Aunque hayas llegado aquí buscando patrones de relleno para la resistencia, el grosor de la pared o el número de paredes tiene un mayor impacto en la resistencia de la pieza y hay muchos otros factores. Un gran recurso para impresiones 3D resistentes es este post de GitHub.

En realidad, existe un producto muy interesante que puede hacer que sus piezas impresas en 3D sean más resistentes y que algunos usuarios de impresoras 3D han puesto en práctica. Se llama Smooth-On XTC-3D High Performance Coating (revestimiento de alto rendimiento Smooth-On XTC-3D).

Está hecho para dar a las impresiones 3D un acabado suave, pero también tiene el efecto de hacer que las piezas 3D sean ligeramente más resistentes, ya que añade una capa alrededor del exterior.

Calidad del filamento

No todos los filamentos se fabrican de la misma manera, así que asegúrate de adquirir filamentos de una marca reconocida y de confianza para obtener la mejor calidad. Recientemente publiqué un post sobre Cuánto duran las piezas impresas en 3D que contiene información sobre este tema, así que no dudes en echarle un vistazo.

Mezcla de filamentos/Compuestos

En lugar de utilizar el PLA habitual, puedes optar por PLA plus o PLA mezclado con otros materiales como madera, fibra de carbono, cobre y muchos más.

Tengo una Guía definitiva de filamentos que detalla muchos de los diferentes materiales de filamentos que existen.

Orientación de la impresión

Este es un método sencillo pero que se pasa por alto y que puede reforzar tus estampados. Los puntos débiles de tus estampados siempre serán las líneas de las capas.

La información obtenida de este pequeño experimento debería permitirle comprender mejor cómo colocar sus piezas para la impresión. Puede ser tan fácil como girar su pieza 45 grados para duplicar con creces la fuerza de su impresión.

O, si no le importa el uso excesivo de material y los largos tiempos de impresión, no puede equivocarse con la configuración de densidad de impresión "sólida".

Existe un término especial llamado anisotrópico que significa que un objeto tiene la mayor parte de su fuerza en la dirección XY y no en la dirección Z. En algunos casos, la tensión del eje Z puede ser 4-5 veces más débil que la tensión del eje XY.

Las piezas 1 y 3 eran las más débiles porque la dirección del patrón del relleno era paralela a los bordes del objeto, lo que significaba que la principal resistencia de la pieza provenía de la débil fuerza de adhesión del PLA, que en piezas pequeñas será muy poca.

Basta con girar la pieza 45 grados para duplicar la resistencia de las piezas impresas.

Número de conchas/perímetros

Las cáscaras se definen como todas las partes exteriores o cercanas al exterior del modelo que son contornos o perímetros exteriores de cada capa. En términos sencillos, son el número de capas en el exterior de una impresión.

Los armazones tienen un impacto enorme en la resistencia de la pieza, ya que añadir un armazón adicional podría proporcionar técnicamente la misma resistencia que un relleno adicional del 15% en una pieza impresa en 3D.

Cuando se imprime, las conchas son las partes que se imprimen primero para cada capa. Tenga en cuenta, haciendo esto, por supuesto, aumentar su tiempo de impresión por lo que hay una compensación.

Grosor del caparazón

Además de añadir cáscaras a sus impresiones, puede aumentar el grosor de la cáscara para aumentar la resistencia de la pieza.

Esto se hace mucho cuando las piezas necesitan ser lijadas o post-procesadas porque desgasta la pieza. Tener más grosor de cáscara te permite lijar la pieza y tener el aspecto original de tu modelo.

El grosor de la cáscara se valora normalmente en un múltiplo del diámetro de la boquilla, principalmente para evitar imperfecciones en la impresión.

También entran en juego el número de paredes y su grosor, pero técnicamente ya forman parte del armazón y son las partes verticales del mismo.

Extrusión excesiva

Alrededor del 10-20% de sobreextrusión en sus ajustes dará a sus piezas más fuerza, pero verá una reducción en la estética y la precisión. Puede tomar algún ensayo y error para encontrar una velocidad de flujo con la que esté satisfecho, así que úselo a su favor.

Capas más pequeñas

My3DMatter descubrió que una menor altura de capa debilita un objeto impreso en 3D, aunque esto no es concluyente y probablemente haya muchas variables que afecten a esta afirmación.

La contrapartida, sin embargo, es que pasar de una boquilla de 0,4 mm a una de 0,2 mm duplicará el tiempo de impresión, algo que la mayoría de la gente evitaría.

Para obtener una pieza impresa en 3D realmente resistente, debe tener un buen patrón y porcentaje de relleno, añadir capas sólidas para estabilizar la estructura de relleno, añadir más perímetros a las capas superior e inferior, así como al exterior (cáscaras).

Una vez reunidos todos estos factores, obtendrá una pieza extremadamente duradera y resistente.

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