Η πλήρωση είναι μία από τις βασικές ρυθμίσεις κατά την τρισδιάστατη εκτύπωση, αλλά αναρωτιόμουν πόση πλήρωση χρειάζεστε πραγματικά όταν κάνετε μια εκτύπωση. Έκανα κάποια έρευνα για να βρω μερικά καλά ποσοστά πλήρωσης τα οποία θα εξηγήσω σε αυτό το άρθρο.

Η ποσότητα πλήρωσης που χρειάζεστε εξαρτάται από το αντικείμενο που δημιουργείτε. Εάν δημιουργείτε ένα αντικείμενο για την εμφάνιση και όχι για την αντοχή, 10-20% πλήρωσης θα πρέπει να είναι αρκετό. Από την άλλη πλευρά, εάν χρειάζεστε αντοχή, ανθεκτικότητα και λειτουργικότητα, 50-80% είναι μια καλή ποσότητα πλήρωσης.

Στο υπόλοιπο άρθρο θα αναφερθούμε διεξοδικά στους παράγοντες που επηρεάζουν το πόσο υλικό πλήρωσης χρειάζεστε για τις τρισδιάστατες εκτυπώσεις σας και σε άλλες συμβουλές που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε.

Τι είναι το Infill;

Όταν εκτυπώνετε ένα τρισδιάστατο μοντέλο, ένα πράγμα που δεν χρειάζεται ακρίβεια ή προσοχή είναι ο τρόπος εκτύπωσης του εσωτερικού. Για το λόγο αυτό, δεν χρειάζεται να φτιάξετε ένα εντελώς συμπαγές εσωτερικό για το μοντέλο. Γι' αυτό μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια διαφορετική προσέγγιση για να εκτυπώσετε το εσωτερικό με πιο αποτελεσματικό και αποδοτικό τρόπο.

Η πλήρωση είναι η τρισδιάστατη δομή που εκτυπώνεται στο εσωτερικό του μοντέλου για να συγκρατήσει τα τοιχώματα ή την περίμετρο του μοντέλου σας. Η πλήρωση χρησιμοποιείται για να δώσει αντοχή στο εκτυπωμένο μοντέλο με τη χρήση μικρής ποσότητας υλικού. Μπορεί να είναι ένα επαναλαμβανόμενο μοτίβο που μπορεί να διευκολύνει την εκτύπωση.

Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα της πλήρωσης είναι ότι το εσωτερικό μπορεί να εκτυπωθεί σε διάφορους βαθμούς κοιλότητας. Αυτός ο παράγοντας μπορεί να αναπαρασταθεί με έναν άλλο όρο που ονομάζεται πυκνότητα πλήρωσης.

Εάν η πυκνότητα πλήρωσης είναι 0% σημαίνει ότι το εκτυπωμένο μοντέλο είναι εντελώς κενό και 100% σημαίνει ότι το μοντέλο είναι εντελώς συμπαγές στο εσωτερικό του. Εκτός από τη συγκράτηση της δομής, η πλήρωση καθορίζει και την αντοχή της δομής.

Το πόση πλήρωση απαιτείται για ένα τρισδιάστατα εκτυπωμένο μοντέλο εξαρτάται αποκλειστικά από τον τύπο και τη λειτουργικότητα της εκτύπωσης. Θα συζητήσουμε τις διαφορετικές πληρώσεις και τα διαφορετικά μοτίβα που χρησιμοποιούνται για διαφορετικούς σκοπούς.

Διαφορετικές πυκνότητες πλήρωσης για διαφορετικό σκοπό

Χρήση ως μοντέλο ή διακοσμητικό κομμάτι

Για την κατασκευή ενός μοντέλου για αναπαράσταση ή έκθεση, δεν απαιτείτε το μοντέλο να είναι ισχυρό για να αντέξει πολλές καταπονήσεις. Για το λόγο αυτό, δεν χρειάζεστε μια πλήρωση που να είναι πολύ ισχυρή για να συγκρατήσει τη δομή.

Η πυκνότητα πλήρωσης που χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό μπορεί να γίνει περίπου 10-20%. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να εξοικονομήσετε υλικό καθώς και να κάνετε τον απαιτούμενο σκοπό χωρίς να σας δημιουργηθούν προβλήματα.

Το καλύτερο μοτίβο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αυτό το σενάριο είναι οι γραμμές ή το ζιγκ-ζαγκ. Αυτά τα μοτίβα συγκρατούν τη δομή παρέχοντας τη δύναμη που απαιτείται για το σκοπό αυτό. Καθώς πρόκειται για πολύ απλά μοτίβα, μπορούν να εκτυπωθούν εύκολα και μειώνουν τους συνολικούς χρόνους εκτύπωσης.

Ορισμένοι συνιστούν ακόμη και τη χρήση πλήρωσης 5% για μεγαλύτερες εκτυπώσεις, αλλά φροντίζοντας να χρησιμοποιήσετε το μοτίβο πλήρωσης Lines. Μπορείτε να προσθέσετε περισσότερες περιμέτρους ή να αυξήσετε το πάχος του τοιχώματος για να προσθέσετε κάποια αντοχή στο μοντέλο.

Δείτε την παρακάτω τρισδιάστατη εκτύπωση από έναν χρήστη του Reddit.

7 ώρες με 5% πλήρωση από ender3

Τυπικά μοντέλα 3D

Πρόκειται για τα εκτυπωμένα μοντέλα που χρησιμοποιούνται μετά την εκτύπωση εκτός από την έκθεση. Αυτές οι εκτυπώσεις απαιτούν μεγαλύτερη αντοχή σε σύγκριση με την προηγούμενη και πρέπει να είναι σε θέση να αντέξουν μέτρια πίεση. Αυτό σημαίνει ότι η πυκνότητα πλήρωσης πρέπει να αυξηθεί σε μια τιμή γύρω στο 15-50%.

Μοτίβα όπως τα τρι-έξιγωνα, το πλέγμα ή τα τρίγωνα είναι τα κατάλληλα για το σκοπό αυτό. Αυτά τα μοτίβα είναι λίγο πιο πολύπλοκα από τις γραμμές και τα ζιγκ-ζαγκ. Ως εκ τούτου, αυτά τα μοτίβα θα απαιτούσαν περισσότερο χρόνο για την εκτύπωση. Στην πραγματικότητα, θα χρειαζόταν 25% περισσότερος χρόνος σε σχέση με τα προηγούμενα.

Μπορείτε να χωρίσετε και να μελετήσετε την ιδιότητα κάθε μοτίβου, καθώς και αυτά έχουν μικρές διαφορές μεταξύ τους. Η δομή πλέγματος είναι η απλούστερη και η πιο αδύναμη από τις τρεις. Ως απλό πλέγμα μπορεί να εκτυπωθεί γρήγορα σε σύγκριση με τα υπόλοιπα.

Το τεράστιο πλεονέκτημα του τριγωνικού μοτίβου είναι η ικανότητά του να φέρει φορτίο όταν εφαρμόζεται κάθετα στους τοίχους. Το τριγωνικό μοτίβο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περιοχές του μοντέλου με μικρά ορθογώνια χαρακτηριστικά, καθώς αυτό το μοτίβο δημιουργεί μεγαλύτερη σύνδεση με τους τοίχους σε σύγκριση με το πλέγμα υπό αυτή την προϋπόθεση.

Το τριεξάγωνο είναι το ισχυρότερο από τα τρία και έχει συνδυασμό τόσο τριγώνων όσο και εξαγώνων. Η συμπερίληψη του εξαγώνου στο πλέγμα το καθιστά πολύ ισχυρότερο. Αυτό είναι εμφανές από το γεγονός ότι οι κηρήθρες χρησιμοποιούν το ίδιο πολύγωνο για το πλέγμα τους.

Ένα άλλο πλεονέκτημα ενός πλέγματος τρι-εξαγώνου είναι ότι υφίσταται λιγότερες δομικές βλάβες σε σύγκριση με άλλα λόγω κακής ψύξης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όλες οι ακμές σε αυτό το μοτίβο είναι κοντές σε σύγκριση με τις υπόλοιπες, γεγονός που αφήνει ένα μικρό μήκος για κάμψη και παραμόρφωση.

Λειτουργικά μοντέλα 3D

Αυτά είναι τα εκτυπωμένα μοντέλα που κατασκευάζονται για να εξυπηρετήσουν έναν σκοπό. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μοντέλα υποστήριξης ή ως ανταλλακτικά.

Τα λειτουργικά τρισδιάστατα μοντέλα υπόκεινται σε υψηλές αντοχές και πρέπει να διαθέτουν καλή φέρουσα ικανότητα. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να περιέχουν πλήρωση για να πληρούν αυτές τις απαιτήσεις. Για το σκοπό αυτό, η πυκνότητα πλήρωσης πρέπει να είναι περίπου 50-80%.

Τα καλύτερα μοτίβα πλήρωσης που αναδεικνύουν αυτά τα ποσά φέρουσας ικανότητας είναι το οκτάπλευρο, το κυβικό, η κυβική υποδιαίρεση, το γυροειδές κ.λπ. Το μοτίβο οκτάπλευρου είναι επαναλαμβανόμενης τετραεδρικής δομής που παρέχει αντοχή ομοιόμορφα στους τοίχους στις περισσότερες κατευθύνσεις.

Το καλύτερο μοτίβο για την αντιμετώπιση της πίεσης από κάθε κατεύθυνση είναι το γυροειδές. Έχει μια τρισδιάστατη δομή σαν κύμα που είναι συμμετρική προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτός είναι ο λόγος που αυτό το μοτίβο παρουσιάζει αντοχή προς όλες τις κατευθύνσεις.

Η γυροειδής δομή παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή σε χαμηλή πυκνότητα. Πρόκειται για μια φυσική δομή που συναντάται στα φτερά των πεταλούδων και στις μεμβράνες ορισμένων κυττάρων.

Ευέλικτα μοντέλα

Το υλικό για την εκτύπωση της πλήρωσης πρέπει να εξεταστεί για να αποκτήσει ευελιξία. Η καλύτερη λύση εδώ θα ήταν να χρησιμοποιηθεί PLA για το σκοπό αυτό.

Η πυκνότητα πλήρωσης για το σκοπό αυτό μπορεί να είναι οπουδήποτε γύρω στο 0-100%, ανάλογα με το πόση ευελιξία χρειάζεστε. Τα διαφορετικά μοτίβα που διατίθενται για το σκοπό αυτό είναι ομόκεντρα, σταυρωτά, cross3D κ.λπ.

Το Concentric είναι ένα μοτίβο πλήρωσης που θα είναι ένα μοτίβο που μοιάζει με κυματισμό του περιγράμματος. Αυτό θα είναι ομόκεντρα αντίγραφα του περιγράμματος που συνθέτουν την πλήρωση. Ένα άλλο μοτίβο για το σκοπό αυτό είναι το cross. Αυτό είναι ένα 2D πλέγμα που αφήνει το χώρο ενδιάμεσα να στρίβει και να λυγίζει.

Τα ομόκεντρα και τα μοτίβα 2D είναι πολύ ευέλικτα, αλλά αν θέλετε κάτι που να είναι και λίγο άκαμπτο, τότε η καλύτερη επιλογή θα είναι να χρησιμοποιήσετε ένα μοτίβο που ονομάζεται cross 3D. Αυτή η πλήρωση έχει μια κλίση μέσω του άξονα z, αλλά παραμένει η ίδια σε ένα στρώμα του επιπέδου 2D.

Πλεονεκτήματα της πλήρωσης

Αυξάνει την ταχύτητα εκτύπωσης

Καθώς η πλήρωση είναι ένα επαναλαμβανόμενο τρισδιάστατο μοτίβο είναι εύκολο να εκτυπωθεί. Ο τρισδιάστατος εκτυπωτής εκτυπώνει σε στρώματα και κάθε στρώμα αποτελείται από 2 κύρια μέρη: την πλήρωση και το περίγραμμα. Το περίγραμμα είναι η περίμετρος του στρώματος που γίνεται το εξωτερικό κέλυφος ή τα τοιχώματα του μοντέλου εκτύπωσης.

Κατά την εκτύπωση ενός στρώματος, το περίγραμμα χρειάζεται μεγάλη ακρίβεια για την εκτύπωση, καθώς καθορίζει το σχήμα του αντικειμένου. Εν τω μεταξύ, η πλήρωση που είναι ένα επαναλαμβανόμενο μοτίβο μπορεί να εκτυπωθεί χωρίς το επίπεδο ακρίβειας που χρησιμοποιείται προηγουμένως. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να εκτυπωθεί γρήγορα με μια κίνηση μπρος-πίσω.

Χαμηλή κατανάλωση υλικών

Το υλικό που χρησιμοποιείται για την εκτύπωση ενός μοντέλου θα είναι το υψηλότερο όταν αυτό εκτυπώνεται ως καθαρό στερεό εσωτερικό. Αυτό ονομάζεται πλήρωση με πυκνότητα πλήρωσης 100%. Μπορούμε να μειώσουμε τη χρήση υλικού για την εκτύπωση ενός τρισδιάστατου μοντέλου χρησιμοποιώντας μια κατάλληλη πλήρωση. Μπορούμε να επιλέξουμε την πυκνότητα πλήρωσης ανάλογα με τις ανάγκες μας.

Διαφορετικά μοτίβα για να επιλέξετε

Υπάρχουν πολλά μοτίβα που μπορούμε να επιλέξουμε για την πλήρωση, αυτό μας δίνει επιλογές για να επιλέξουμε ανάλογα με τις ανάγκες μας. Διαφορετικά μοτίβα έχουν διαφορετικές ιδιότητες και μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε ανάλογα. Το μοτίβο επιλέγεται συχνά λαμβάνοντας υπόψη τους ακόλουθους παράγοντες-

• Το σχήμα του μοντέλου - Μπορείτε να επιλέξετε οποιοδήποτε μοτίβο για ένα αντικείμενο. Η βέλτιστη λύση εδώ θα ήταν να επιλέξετε εκείνο που δίνει τη μέγιστη αντοχή με τη μικρότερη ποσότητα υλικού για το συγκεκριμένο σχήμα του μοντέλου. Αν φτιάχνετε μια στρογγυλή ή κυλινδρική λύση, το καλύτερο μοτίβο για να το συγκρατήσετε θα ήταν να επιλέξετε ένα ομόκεντρο μοτίβο όπως το archi ή το octa.
• Ευελιξία - αν δεν είστε πίσω από τη δύναμη ή την ακαμψία, τότε πρέπει να επιλέξετε ένα μοτίβο πλήρωσης που επιτρέπει την ευελιξία, όπως ομόκεντρα μοτίβα, σταυρό ή σταυρό 3D. Υπάρχουν μοτίβα για συνολική ευελιξία και αυτά που είναι αφιερωμένα στην ευελιξία σε μια συγκεκριμένη διάσταση.
• Δύναμη του μοντέλου - τα μοτίβα παίζουν τεράστιο ρόλο στον καθορισμό της δύναμης ενός μοντέλου. Ορισμένα μοτίβα όπως το γυροειδές, το κυβικό ή το οκτάγωνο είναι αρκετά ισχυρά. Αυτά τα μοτίβα μπορούν να δώσουν μεγαλύτερη δύναμη σε ένα μοντέλο από άλλα μοτίβα με την ίδια πυκνότητα πλήρωσης.
• Χρήση υλικού - Ανεξάρτητα από την πυκνότητα πλήρωσης, ορισμένα σχέδια είναι σχεδιασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να πακετάρονται σφιχτά, ενώ ορισμένα είναι χαλαρά συνδεδεμένα δίνοντας πολύ ελεύθερο χώρο.

Αποτελεσματική χρήση των Infill

Γωνία εκτύπωσης πλήρωσης

Υπάρχουν διάφορα πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την εκτύπωση μιας πλήρωσης. Ένα από αυτά είναι η γωνία υπό την οποία εκτυπώνεται η πλήρωση.

Αν παρατηρήσετε, στις περισσότερες εκτυπώσεις η γωνία της εκτύπωσης είναι πάντα 45 μοίρες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε μια γωνία 45 μοιρών, τόσο το μοτέρ Χ όσο και το μοτέρ Υ λειτουργούν με ίσες ταχύτητες. Αυτό αυξάνει την ταχύτητα ολοκλήρωσης της πλήρωσης.

Κάποια στιγμή θα βρεθείτε σε μια κατάσταση όπου η αλλαγή της γωνίας της πλήρωσης μπορεί να κρατήσει κάποια αδύναμα μέρη ισχυρότερα. Αλλά η αλλαγή της γωνίας θα μειώσει την ταχύτητα. Η καλύτερη λύση για να αποφύγετε αυτό το πρόβλημα θα είναι να τοποθετήσετε το μοντέλο στη σωστή ευθυγράμμιση με την πλήρωση στο ίδιο το λογισμικό κοπής.

Επικάλυψη πλήρωσης

Μπορείτε να επιτύχετε ισχυρότερη σύνδεση της πλήρωσης με τον τοίχο αυξάνοντας την τιμή της επικάλυψης πλήρωσης. Η επικάλυψη πλήρωσης είναι μια παράμετρος η οποία όταν αυξάνεται αυξάνει την επικάλυψη της πλήρωσης με τον εσωτερικό τοίχο του περιγράμματος.

Κλίση και βαθμιαία πλήρωση

Αν θέλετε η πλήρωση να κρατάει πιο δυνατά προς τα τοιχώματα της τρισδιάστατης εκτύπωσης, τότε ο καλύτερος τρόπος για να το πετύχετε αυτό είναι η χρήση της πλήρωσης διαβάθμισης. Η πλήρωση διαβάθμισης έχει την πυκνότητα πλήρωσης να αλλάζει μέσα στο επίπεδο XY. Η πυκνότητα πλήρωσης γίνεται υψηλότερη όσο πλησιάζουμε στο περίγραμμα του μοντέλου.

Αυτός είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους προσθήκης μεγαλύτερης αντοχής στο μοντέλο. Το μόνο μειονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι απαιτεί περισσότερο χρόνο εκτύπωσης.

Υπάρχει ένας παρόμοιος τύπος εκτύπωσης που ονομάζεται βαθμιαία πλήρωση, κατά τον οποίο η πυκνότητα πλήρωσης αλλάζει μέσω του άξονα Ζ.

Πάχος πλήρωσης

Χρησιμοποιήστε παχιά πλήρωση για να αποκτήσετε μεγαλύτερη αντοχή και ακαμψία. Η εκτύπωση πολύ λεπτών πληρώσεων θα καταστήσει τη δομή επιρρεπή σε ζημιές υπό πίεση.

Πολλαπλές πυκνότητες πλήρωσης

Ορισμένα από τα νέα λογισμικά τρισδιάστατης εκτύπωσης διαθέτουν ισχυρά εργαλεία για την αλλαγή της πυκνότητας πλήρωσης πολλές φορές σε ένα μόνο μοντέλο.

Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι η έξυπνη χρήση υλικού σε σημεία που χρειάζονται αντοχή σε ένα μοντέλο. Εδώ δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε υψηλή πυκνότητα πλήρωσης σε ολόκληρο το μοντέλο για να κρατήσετε ένα μόνο τμήμα της εκτύπωσης ισχυρά.