El relleno es uno de los ajustes clave cuando se imprime en 3D, pero me preguntaba cuánto relleno se necesita realmente cuando se hace una impresión. He investigado un poco para encontrar algunos buenos porcentajes de relleno que explicaré en este artículo.

La cantidad de relleno que necesite dependerá del objeto que esté creando. Si está creando un objeto por su aspecto y no por su resistencia, un 10-20% de relleno debería ser suficiente. Por otro lado, si necesita resistencia, durabilidad y funcionalidad, un 50-80% es una buena cantidad de relleno.

El resto de este artículo profundizará en qué factores afectan a la cantidad de relleno que necesitas para tus impresiones 3D y otros consejos que puedes utilizar.

¿Qué es el relleno?

Cuando se imprime un modelo 3D, una cosa que no necesita ninguna precisión ni atención es cómo se imprime el interior. Por esta razón, no es necesario hacer un interior completamente sólido para el modelo, sino que se puede utilizar un enfoque diferente para imprimir el interior de una manera más eficaz y eficiente.

El relleno es la estructura tridimensional que se imprime dentro del modelo para mantener unidas las paredes o el perímetro de su modelo. El relleno se utiliza para dar fuerza al modelo impreso con el uso de una pequeña cantidad de material. Puede ser un patrón repetitivo que puede facilitar la impresión.

Una de las principales ventajas del relleno es que el interior puede imprimirse con distintos grados de oquedad. Este factor puede representarse con otro término denominado densidad de relleno.

Si la densidad del relleno es del 0%, significa que el modelo impreso es completamente hueco y del 100%, que el modelo es completamente sólido en su interior. Además de sostener la estructura, el relleno también determina su resistencia.

La cantidad de relleno necesaria para un modelo impreso en 3D depende únicamente del tipo y la funcionalidad de la impresión. Hablaremos de los diferentes rellenos y los diferentes patrones utilizados para diferentes propósitos.

Distintas densidades de relleno para distintos fines

Uso como modelo o pieza decorativa

Para construir una maqueta con fines de representación o exposición, no es necesario que la maqueta sea resistente para soportar mucha tensión, por lo que no se necesita un relleno demasiado fuerte para mantener unida la estructura.

La densidad del relleno utilizado para este fin puede hacerse en torno al 10-20%. De esta manera se puede ahorrar material, así como hacer el propósito requerido sin darle problemas.

El mejor patrón a utilizar en este escenario serían las líneas o el zig-zag. Estos patrones mantienen la estructura unida proporcionando la fuerza que se requiere para este fin. Al tratarse de patrones muy simples, se pueden imprimir fácilmente y disminuyen los tiempos totales de impresión.

Algunas personas recomiendan incluso utilizar un 5% de relleno para impresiones más grandes, pero asegurándose de utilizar el patrón de relleno Lines. Puede añadir más perímetros o aumentar el grosor de la pared para añadir algo de resistencia al modelo.

Echa un vistazo a la siguiente impresión en 3D realizada por un usuario de Reddit.

7 horas con 5% de relleno de ender3

Modelos 3D estándar

Estos son los modelos impresos que se utilizan después de la impresión que no sean de exposición. Estas impresiones requieren más fuerza en comparación con la anterior y deben ser capaces de manejar una cantidad moderada de estrés. Esto significa que la densidad de relleno debe aumentarse a un valor alrededor de 15-50%.

Patrones como tri-hexágonos, cuadrícula o triángulos son los más adecuados para este fin. Estos patrones son un poco más complejos que las líneas y el zig-zag. Por lo tanto, estos patrones requerirían más tiempo para imprimir. De hecho, estos patrones tardarían un 25% más de tiempo en comparación con los anteriores.

Puede dividir y estudiar las propiedades de cada patrón, ya que también tienen pequeñas diferencias entre sí. La estructura de cuadrícula es la más sencilla y la más débil de las tres. Al ser una cuadrícula sencilla, puede imprimirse rápidamente en comparación con el resto.

La gran ventaja del patrón triangular es su capacidad para soportar la carga cuando se aplica perpendicularmente sobre los muros. El patrón triangular puede utilizarse en zonas del modelo con pequeñas características rectangulares, ya que este patrón establece una mayor conexión con los muros en comparación con la rejilla en estas condiciones.

El tri-hexágono es el más fuerte de los tres y tiene una combinación tanto de triángulos como de hexágonos. Incluir el hexágono en la malla la hace mucho más fuerte, como demuestra el hecho de que los panales utilicen el mismo polígono para su malla.

Otra ventaja de una malla tri-hexagonal es que sufre menos daños estructurales en comparación con otras debido a un enfriamiento deficiente. Esto se debe a que todas las aristas de este patrón son cortas en comparación con el resto, lo que deja una longitud pequeña para la flexión y la deformación.

Modelos 3D funcionales

Son los modelos impresos que se fabrican para servir a un propósito. Pueden utilizarse como modelos de apoyo o piezas de repuesto.

Los modelos 3D funcionales están sometidos a grandes esfuerzos y deben poseer una buena capacidad de carga, por lo que deben contener un relleno que cumpla estos requisitos. Para ello, la densidad del relleno debe rondar el 50-80%.

Los mejores patrones de relleno que muestran estas cantidades de capacidad de carga son el octeto, el cúbico, la subdivisión cúbica, el giroide, etc. El patrón octeto es de estructura tetraédrica repetitiva que proporciona resistencia de manera uniforme a los muros en la mayoría de las direcciones.

El mejor patrón para manejar la tensión desde cualquier dirección es el giroide. Tiene una estructura ondulada tridimensional que es simétrica en todas las direcciones, por lo que este patrón exhibe fuerza en todas las direcciones.

Se trata de una estructura natural que se encuentra en las alas de las mariposas y en las membranas de algunas células.

Modelos flexibles

Hay que tener en cuenta el material de impresión del relleno para conseguir flexibilidad. La mejor solución en este caso sería utilizar PLA para este fin.

La densidad del relleno puede variar entre el 0% y el 100% en función de la flexibilidad que se necesite. Los distintos patrones disponibles para este fin son concéntrico, cruzado, cruzado 3D, etc.

Concéntrico es un patrón de relleno que sería un patrón similar a una ondulación del contorno. Se trataría de copias concéntricas del contorno que conforman el relleno. Otro patrón para este fin es cruzado. Se trata de una retícula 2D que deja espacio entre sí que se retuerce y se dobla.

Los patrones concéntrico y 2D son muy flexibles, pero si quieres algo que sea un poco rígido también entonces la mejor opción será utilizar un patrón llamado cross 3D. Este relleno tiene una inclinación a través del eje z, pero se mantiene igual en una capa de plano 2D.

Ventajas del relleno

Aumenta la velocidad de impresión

Como el relleno es un patrón tridimensional que se repite, es fácil de imprimir. La impresora 3D imprime por capas y cada capa consta de dos partes principales: el relleno y el contorno. El contorno es el perímetro de la capa que se convierte en la capa exterior o las paredes del modelo impreso.

Al imprimir una capa, el contorno necesita mucha precisión, ya que define la forma del objeto. En cambio, el relleno, al ser un patrón repetitivo, puede imprimirse sin el nivel de precisión anterior, lo que significa que puede imprimirse rápidamente con un movimiento de vaivén.

Bajo consumo de material

El material utilizado para imprimir un modelo será el máximo cuando se imprima como sólido puro en su interior. Esto se denomina relleno con una densidad de relleno del 100%. Podemos reducir el uso de material para imprimir un modelo 3D utilizando un relleno adecuado. Podemos elegir la densidad de relleno en función de nuestras necesidades.

Diferentes patrones para elegir

Hay una gran cantidad de patrones para elegir para el relleno, esto nos da opciones para elegir de acuerdo a nuestra necesidad. Diferentes patrones tienen diferentes propiedades y podemos utilizarlos en consecuencia. El patrón se selecciona a menudo teniendo en cuenta los siguientes factores-.

• La forma del modelo - Puede elegir cualquier patrón para un objeto. La solución óptima aquí sería elegir el que da la máxima fuerza con la menor cantidad de material para esa forma particular del modelo. Si usted está haciendo una solución redonda o cilíndrica el mejor patrón para mantenerlo unido sería elegir un patrón concéntrico como archi u octa.
• Flexibilidad: si no está detrás de la resistencia o la rigidez, entonces debe elegir un patrón de relleno que permita la flexibilidad, como patrones concéntricos, cruzados o cruzados en 3D. Hay patrones para la flexibilidad general y otros dedicados a la flexibilidad en una dimensión concreta.
• Resistencia del modelo: los patrones desempeñan un papel muy importante a la hora de determinar la resistencia de un modelo. Algunos patrones como el giroide, el cúbico o el octeto son bastante resistentes. Estos patrones pueden dar más resistencia a un modelo que otros patrones con la misma densidad de relleno.
• Uso del material - Independientemente de la densidad del relleno, algunos patrones se diseñan de tal forma que se empaquetan apretadamente mientras que otros se unen de forma suelta dejando mucho espacio libre.

Uso eficiente del relleno

Ángulo de impresión del relleno

A la hora de imprimir un relleno, hay que tener en cuenta varios factores, como el ángulo de impresión.

Si te fijas, en la mayoría de las impresiones el ángulo de la impresión es siempre de 45 grados. Esto se debe a que en un ángulo de 45 grados, tanto el motor X como el Y trabajan a la misma velocidad, lo que aumenta la velocidad de completar el relleno.

A veces nos encontraremos en una situación en la que cambiar el ángulo del relleno puede reforzar algunas partes débiles, pero cambiar el ángulo reduciría la velocidad. La mejor solución para evitar este problema será colocar el modelo en la alineación correcta con el relleno en el propio software de corte.

Relleno Solapamiento

Puede conseguir una unión más fuerte del relleno con la pared aumentando el valor del solapamiento del relleno. El solapamiento del relleno es un parámetro que cuando se aumenta incrementa la intersección del relleno con la pared interior del contorno.

Gradiente y relleno gradual

Si desea que su relleno se mantenga más fuerte hacia las paredes de la impresión 3D, entonces la mejor manera de hacerlo es mediante el uso de relleno de gradiente. El relleno de gradiente tiene la densidad de relleno cambiando a través del plano XY. La densidad de relleno se hace más alta a medida que nos acercamos al contorno del modelo.

Esta es una de las formas más eficientes de añadir más fuerza al modelo. El único inconveniente de este enfoque es que requiere más tiempo de impresión.

Existe un tipo de impresión similar llamado relleno gradual en el que la densidad del relleno cambia a través del eje Z.

Espesor del relleno

Utilizar un relleno grueso para obtener más resistencia y rigidez. Imprimir un relleno muy fino hará que la estructura sea propensa a sufrir daños bajo tensión.

Múltiples densidades de relleno

Algunos de los nuevos programas de impresión 3D vienen con potentes herramientas para cambiar la densidad de relleno varias veces en un mismo modelo.

Una de las principales ventajas de este método es el uso inteligente de material en lugares que necesitan fuerza en un modelo. Aquí no es necesario utilizar una alta densidad de relleno en todo el modelo para sostener con fuerza sólo una parte de la impresión.