Udfyldningsmønstre bliver nogle gange overset i 3D-print, fordi det blot er en del af mange indstillinger for dine prints. Der findes flere udfyldningsmønstre, men da jeg kiggede listen igennem, tænkte jeg på, hvilket udfyldningsmønster der er det bedste i 3D-print?

Det bedste fyldningsmønster til 3D-printning er en sekskantet form som Cubic, hvis du ønsker en god balance mellem hastighed og styrke. Når du bestemmer funktionen af din 3D-printede del, vil det bedste fyldningsmønster variere. For hastighed er det bedste fyldningsmønster Lines-mønsteret, mens Cubic-mønsteret er det bedste for styrke.

Der er lidt mere at vide om fyldningsmønstre, end jeg først indså, så jeg vil gå lidt mere i detaljer om det grundlæggende i hvert fyldningsmønster, samt hvilke mønstre folk anser for at være de stærkeste, hurtigste og de mest effektive.

Hvilke typer udfyldningsmønstre findes der?

Når vi ser på Cura, den mest populære skiveskæringssoftware, er her de muligheder for udfyldningsmønstre, de har, sammen med nogle visuelle billeder og nyttige oplysninger.

• Gitter
• Linjer
• Trekant
• Tri-Hexagonal
• Cubic
• Kubisk underopdeling
• Oktet
• Quarter Cubic
• Koncentrisk
• ZigZag
• Kryds
• Cross3D
• Gyroid

Hvad er Grid Infill?

Dette udfyldningsmønster har et krydsningsmønster, som skaber to vinkelrette sæt linjer, der danner firkanter i midten.

• Stor styrke i den lodrette retning
• God styrke i retningen på de dannede linjer
• Svagere i den diagonale retning
• Skaber en ret god, glat overflade

Hvad er Lines/Rectilinear Infill?

Linjemønsteret skaber flere parallelle linjer på tværs af dit objekt, med skiftende retninger pr. lag. Så i princippet har et lag linjer, der går den ene vej, og det næste lag har linjer, der går den anden vej. Det ligner meget gittermønsteret, men der er en forskel.

• Normalt svage i lodret retning
• Meget svag i vandret retning, undtagen i retning af linjerne
• Dette er det bedste mønster til en glat overflade

Nedenfor vises et eksempel på, hvordan linjer og gittermønster er forskellige, hvor udfyldningsretningerne er standard 45° & -45°

Linjer (retlinet) udfyldning:

Lag 1: 45° - diagonalt til højre

Lag 2: -45° - diagonal venstre retning

Lag 3: 45° - diagonalt til højre

Lag 4: -45° - diagonal venstre retning

Udfyldning med gitter:

Lag 1: 45° og -45°

Lag 2: 45° og -45°

Lag 3: 45° og -45°

Lag 4: 45° og -45°

Hvad er Triangle Infill?

Dette er ret selvforklarende; et udfyldningsmønster, hvor tre sæt af linjer skabes i forskellige retninger for at danne trekanter.

• Har lige stor styrke i hver vandret retning
• Stor forskydningsmodstandsdygtighed
• Problemer med afbrydelser af strømmen, så høje fyldningstætheder har lav relativ styrke

Hvad er tri-eksagonal udfyldning?

Dette udfyldningsmønster har en blanding af trekanter og sekskantede former, der er spredt ud over hele objektet. Det sker ved at skabe tre sæt linjer i tre forskellige retninger, men på en sådan måde, at de ikke skærer hinanden på samme sted.

• Meget stærk i vandret retning
• Lige stor styrke i hver vandret retning
• Stor modstandsdygtighed over for forskydning
• Kræver mange øverste hudlag for at få en jævn overflade

Hvad er Cubic Infill?

Cubic-mønsteret skaber terninger, der er tituleret og stablet, hvilket skaber et 3-dimensionelt mønster. Disse terninger er orienteret til at stå på hjørner, så de kan printes uden at overhænges af interne overflader.

• Lige stor styrke i alle retninger, også vertikalt
• Ret god samlet styrke i alle retninger
• Puden er mindre med dette mønster, fordi der ikke skabes lange lodrette lommer

Hvad er Cubic Subdivision Infill?

Cubic Subdivision-mønsteret skaber også terninger og et 3-dimensionelt mønster, men det skaber større terninger mod midten af objektet. Dette gøres, så de vigtigste områder for styrke har god fyldning, mens der spares materiale, hvor fyldningen er mindst effektiv.

Udfyldningstætheden bør øges med dette mønster, da den kan være meget lav i de midterste områder. Det fungerer ved at skabe en serie af 8 underopdelte terninger, hvorefter de terninger, der rammer vægge, bliver underopdelt, indtil udfyldningslinjens afstand er nået.

• Det bedste og stærkeste mønster med hensyn til vægt og udskrivningstid (styrke/vægt-forhold)
• Lige stor styrke i alle retninger, også vertikalt
• Reducerer også virkningerne af puder
• Øget fyldningstæthed betyder, at fyldningen ikke må kunne ses gennem væggene
• Har mange tilbagetrækninger, ikke god til fleksible materialer eller mindre tyktflydende materialer (flydende)
• Skæretiden er relativt længere

Hvad er oktetudfyldning?

Octet-mønsteret er et andet 3-dimensionelt mønster, der skaber en blanding af terninger og regelmæssige tetraedre (trekantet pyramide). Dette mønster giver flere udfyldningslinjer, der støder op til hinanden med jævne mellemrum.

• Har en stærk indre ramme, især hvor de tilstødende linjer er
• Modeller med en medium tykkelse (omkring 1 cm/0,39″) klarer sig godt med hensyn til styrke
• Har også reduceret pudeeffekt, fordi der ikke skabes lange lodrette luftlommer
• Producerer overflader af dårlig topkvalitet

Hvad er Quarter Cubic Infill?

Quarter Cubic er lidt mere kompliceret i sin forklaring, men det ligner Octet Infill ret meget. Det er et 3-dimensionelt mønster eller tessalation (tæt arrangement af former) bestående af tetraedre og forkortede tetraedre. Ligesom Octet placerer det også flere udfyldningslinjer ved siden af hinanden med jævne mellemrum.

• Tunge belastninger afgiver vægt til den indre struktur
• Rammen er orienteret i to forskellige retninger, hvilket gør dem individuelt svage.
• Stor relativ styrke til modeller med lav tykkelse (få mm)
• Reduceret pudeeffekt for de øverste lag, fordi der ikke produceres lange lodrette luftlommer
• Overgangsafstanden for dette mønster er lang, så det kan have en negativ indvirkning på kvaliteten af den øverste overflade

Hvad er koncentrisk udfyldning?

Det koncentriske udfyldningsmønster skaber simpelthen en række indre grænser parallelt med objektets omkreds.

• Ved en udfyldningstæthed på 100 % er dette det stærkeste mønster, da linjerne ikke skærer hinanden.
• Perfekt til fleksible prints, da det er svagt og jævnt i alle vandrette retninger
• Har større styrke i lodret retning end i vandret retning
• Det svageste udfyldningsmønster, hvis der ikke anvendes 100 % udfyldningstæthed, da den horisontale styrke ikke er til stede
• 100 % fyldningstæthed fungerer bedre med ikke-cirkulære former

Hvad er Zigzag Infill?

Zigzag-mønsteret skaber simpelthen det mønster, som det hedder. Det ligner meget Lines-mønsteret, men forskellen er, at linjerne er forbundet i én lang linje, hvilket resulterer i færre afbrydelser i flowet. Anvendes hovedsageligt i støttestrukturer.

• Når der anvendes en fyldningsgrad på 100 %, er dette mønster det næststærkeste
• Bedre til cirkulære former sammenlignet med det koncentriske mønster ved 100 % fyldningsprocent
• Et af de bedste mønstre til en glat overflade, da afstanden mellem linjerne er meget lille
• Har en svag styrke i den lodrette retning, da lagene har utilstrækkelige bindingssteder
• Meget svag i vandret retning, bortset fra i den retning, som linjerne er orienteret
• Dårlig modstandsdygtighed over for forskydning, så den svigter hurtigt under belastning

Hvad er Cross Infill?

Cross infill mønsteret er et uortodoks mønster, der skaber kurver med mellemrum imellem, som gengiver korsformerne i et objekt.

• Godt mønster til fleksible genstande, da det er jævnt svagt presset i alle retninger
• Der produceres ikke lange lige linjer i vandret retning, så den er ikke stærk på nogen steder
• Har ingen indtræk overhovedet, så det er lettere at udskrive fleksible materialer med
• Stærkere i lodret retning end i vandret

Hvad er Cross 3D Infill?

Cross 3D-udfyldningsmønsteret skaber disse kurver med mellemrum, der gengiver krydsformerne i objektet, men det pulserer også langs Z-aksen, hvilket gør det svagere i lodret retning.

• Skaber jævn "squishy-ness" i både vandret og lodret retning, det bedste mønster til fleksible produkter
• Har ingen lange lige linjer, så den er svag i alle retninger
• Der er heller ingen inddragelser
• Det tager forholdsvis lang tid at skære

Hvad er Gyroid Infill?

Gyroid-udfyldningsmønstret skaber en række bølger i skiftende retninger.

• Lige stærk i alle retninger, men ikke det stærkeste udfyldningsmønster
• Godt til fleksible materialer, men giver et mindre blødt objekt end Cross 3D
• God modstandsdygtighed over for klipning
• Skaber et volumen, som tillader væsker at flyde, fantastisk til opløselige materialer
• Har en lang skæretid og skaber store G-kodefiler
• Nogle printere kan have svært ved at følge med G-Code-kommandoerne pr. sekund, især over serielle forbindelser.

Hvad er det bedste udfyldningsmønster for styrke (Cura)?

Der er mange, der diskuterer, hvilket fyldmønster der er det bedste med hensyn til styrke. Disse fyldmønstre består af høj styrke i flere retninger og kategoriseres normalt som 3-dimensionelle mønstre.

De bedste kandidater, som folk har kastet ud, er som regel:

• Cubic
• Gyroid

Heldigvis er det en ret kort liste, så du behøver ikke at gå igennem for mange for at finde din perfekte pasform. Jeg vil gennemgå hvert enkelt fyldningsmønster for at hjælpe dig med at beslutte, hvilket du skal vælge. Ærligt talt er der, ud fra hvad jeg har undersøgt, ikke så stor forskel i styrke mellem disse, men den ene har overtaget.

Cubic

Cubic er fantastisk på grund af sin jævne styrke fra alle retninger. Det er kendt som et stærkt udfyldningsmønster af Cura selv og har en række variationer, der viser, hvor nyttigt det er som udfyldningsmønster.

Med hensyn til ren strukturel styrke er Cubic meget respekteret og populær blandt 3D-printerbrugere derude.

Den kan lide under overhængende hjørner, afhængigt af din model, men generelt er den meget glat i udskrivningen.

Gyroid

Gyroid har en ensartet styrke i alle retninger, og den hurtige 3D-udskrivningstid er en fordel. CNC Kitchen's "knusningsstyrke"-test viste, at Gyroid-udfyldningsmønsteret har en brudbelastning på præcis 264 kg for en 10 % udfyldningstæthed i både den vinkelrette og tværgående retning.

Med hensyn til udskrivningstiden er der en stigning på ca. 25 % i forhold til Lines-mønstret. Cubic og Gyroid har meget ens udskrivningstider.

Den bruger mere materiale end Cubic, men den er mere tilbøjelig til at få problemer med udskrivning, f.eks. at lagene ikke kan stables.

Den høje forskydningsstyrke, modstandsdygtighed over for bøjning og den lave vægt gør dette udfyldningsmønster til et ideelt valg i forhold til de fleste andre mønstre. Det har ikke kun en høj styrke, men er også fantastisk til fleksible prints.

Specifikke styrkeprøver udført af Cartesian Creations viste, at det stærkeste fyldningsmønster var Gyroid, sammenlignet med 3D Honeycomb (Simplify3D-mønster svarende til Cubic) og Rectilinear.

Det viste, at Gyroid-mønsteret er godt til at absorbere spændinger med 2 vægge, 10 % fyldningsgrad og 6 bund- og toplag. Han fandt ud af, at det var stærkere, brugte mindre materiale og blev printet hurtigere.

Du kan selv vælge, men jeg ville personligt vælge Cubic-mønsteret, hvis jeg ønsker maksimal bæreevne. Hvis du ønsker styrke, fleksibilitet og hurtigere udskrifter, er Gyroid-mønsteret det rigtige.

Der er andre faktorer end udfyldningsmønsteret for maksimal styrke. CNC Kitchen fandt, at den vigtigste faktor er antallet af vægge og vægtykkelsen, men det har stadig en betydelig indflydelse.

Det fandt han ud af ved at teste en række forskellige fyldninger, tætheder og vægtykkelser og fandt ud af, hvor stor betydning vægtykkelsen havde.

Denne hypotese har også flere beviser bag sig med en artikel fra 2016 om effekten af fyldningsmønstre på trækstyrke. Den forklarer, at forskellige fyldningsmønstre havde en maksimal forskel på 5 % i trækstyrke, hvilket betyder, at mønsteret alene ikke gjorde den store forskel.

Den største forskel med hensyn til fyldning var på fyldningsprocenten. Selv om trækstyrke ikke er den eneste styrke, der søges, betyder det ikke, at fyldningsmønstre ikke kan gøre en forskel på mere end 5 % funktionelt set.

Hvad er det hurtigste udfyldningsmønster for hastighed?

Hvis vi ser på det bedste udfyldningsmønster med hensyn til hastighed, er de klare faktorer her, hvilke mønstre der har de mest lige linjer, mindre bevægelse og mindst materialeforbrug til printet.

Dette er ret nemt at afgøre, når vi tænker på de mønstervalg, vi har.

Det bedste udfyldningsmønster med hensyn til hastighed er Lines eller Rectilinear-mønsteret, som er standardudfyldningsmønsteret i Cura. Mønstre med de fleste retningsændringer tager normalt længere tid at udskrive, så lige linjer udskrives hurtigst med stor hastighed.

Når vi ser på den vigtige faktor for hastighed og brug af mindst muligt materiale, ser vi på parameteren for det bedste styrke/vægt-forhold. Det betyder, at med hensyn til styrke og vægt, hvilket udfyldningsmønster har den bedste styrke i forhold til hvor meget udfyldning der bruges.

Vi ønsker ikke blot at bruge det mindste materiale og få en genstand, der let falder fra hinanden.

Der er faktisk blevet gennemført forsøg med denne parameter, hvor CNC Kitchen fandt ud af, at det normale retlinede mønster eller linjemønster har et af de bedste styrke/vægtforhold og bruger mindst materiale. Det kubiske underinddelingsmønster er en anden kandidat til at bruge mindst materiale. Det skaber fyld med høj tæthed omkring væggene og lavere tæthed i midten.

Det er et perfekt mønster til at have som standardmønster til dine prints, medmindre du har et specifikt formål med funktionalitet og styrke. Ikke alene printer Lines-mønsteret eller Cubic Subdivision meget hurtigt, det bruger også en lav mængde fyld og har en god styrke.

Hvad er det bedste fyldningsmønster til fleksible 3D-print?

De bedste udfyldningsmønstre til TPU og fleksible materialer er:

• Koncentrisk
• Kryds
• Cross 3D
• Gyroid

Afhængigt af din model vil der være et ideelt mønster til dine fleksible 3D-udskrifter.

Som tidligere nævnt fungerer det koncentriske mønster bedst ved en udfyldningstæthed på 100 %, men mest til ikke-cirkulære objekter. Det har en ret god vertikal styrke, men en svag horisontal styrke, hvilket giver det fleksible egenskaber.

Cross- og Cross 3D-mønstrene har et jævnt tryk på alle sider, men Cross 3D-mønstret tilføjer også et element af lodret retning, men det tager længere tid at skære.

Gyroid er fantastisk, når du bruger fyld med lavere tæthed, og det er nyttigt af flere grunde. Det har hurtige udskrivningstider, stor modstandsdygtighed over for klipning, men er generelt mindre fleksibelt sammenlignet med de andre fleksible mønstre.

Hvis du er på udkig efter det bedste fyldningsmønster til kompression, er Gyroid et af de bedste valg.

Hvor meget betyder udfyldningsdensitet eller procentdel noget?

Udfyldningstætheden påvirker en række vigtige parametre for din 3D-printede del. Når du holder musen over indstillingen "Udfyldningstæthed" i Cura, vises det, at den påvirker øverste lag, nederste lag, udfyldningslinjens afstand, udfyldningsmønstre og overlapning af udfyldning.

Udfyldningstætheden/procenten har en ret stor indflydelse på delens styrke og udskrivningstiden.

Jo højere fyldningsprocent du har, jo stærkere bliver din del, men ved fyldningstætheder på over 50 % bliver de meget mindre betydningsfulde med hensyn til at tilføje ekstra styrke.

Forskellen mellem den fyldningstæthed, som du indstiller i Cura, har stor betydning for, hvad der ændres i din delestruktur.

Nedenfor er et visuelt eksempel på 20 % udfyldningstæthed i forhold til 10 %.

En større fyldningstæthed betyder, at dine fyldningslinjer vil blive placeret tættere sammen, hvilket betyder, at flere strukturer arbejder sammen for at give en del styrke.

Du kan forestille dig, at det vil være meget lettere at forsøge at bryde en masse med lav massefylde fra hinanden end en masse med høj massefylde.

Det er vigtigt at vide, at fyldningstætheden varierer meget med hensyn til, hvordan den påvirker en del på grund af forskelle i fyldningsmønstre.

I princippet vil en ændring fra 10 % fyldning til 20 % fyldning for et Lines-mønster ikke være det samme som den samme ændring med et Gyroid-mønster.

De fleste fyldningsmønstre har samme vægt med samme fyldningstæthed, men Triangle-mønstret viste en stigning på næsten 40 % i den samlede vægt.

Det er derfor, at folk, der bruger Gyroid-udfyldningsmønsteret, ikke har brug for så høje udfyldningsprocenter, men stadig får et respektabelt niveau af delstyrke.

Lav fyldningstæthed kan medføre problemer som f.eks. at vægge ikke er forbundet med fyldningen, og at der opstår luftlommer, især med mønstre med mange krydsninger.

Du kan få underekstrudering, når en udfyldningslinje krydser en anden linje på grund af afbrydelser i flowet.

Cura forklarer, at en forøgelse af fyldningstætheden har følgende virkninger:

• Gør dine udskrifter stærkere generelt
• Giver dine øverste overfladelag bedre støtte, hvilket gør dem glattere og lufttætte
• Reducerer fejlfindingsproblemer som f.eks. pude
• Kræver mere materiale, hvilket gør den tungere end normalt
• Det tager meget længere tid at udskrive afhængigt af størrelsen på dit objekt

Så fyldningstætheden har helt klart betydning, når vi ser på styrken, materialeforbruget og timingen af vores prints. Der er normalt en god balance at finde mellem fyldningsprocenterne, som ligger på mellem 10 % og 30 % afhængigt af, hvad du har til hensigt at bruge emnet til.

Æstetiske dele eller dele, der er lavet til at se på, kræver meget mindre fyldningsgrad, fordi det ikke kræver styrke. Funktionelle dele kræver mere fyldningsgrad (op til 70 %), så de kan klare belastningen i lang tid.

Bedste fyldningsmønster til gennemsigtigt filament

Mange elsker at bruge Gyroid-mønsteret til gennemsigtigt filament, fordi det giver et cool mønster. Cubic- eller Honeycomb-mønsteret ser også godt ud til gennemsigtige 3D-udskrifter. Det bedste fyld til gennemsigtige udskrifter er normalt enten 0 % eller 100 %, så modellen bliver mere tydelig.

Her er et eksempel på Gyroid-udfyldningsmønsteret i et klart PLA 3D-print. En bruger sagde, at han også bruger Gyroid med en udfyldningstæthed på 15 %.

Klar pla med infill giver et cool mønster fra 3Dprinting

Se videoen nedenfor for at få et godt billede af 3D-printing af gennemsigtigt filament.