Täitemustrid jäetakse 3D-printimise puhul mõnikord tähelepanuta, sest see on vaid üks osa paljudest seadistustest teie väljatrükkide jaoks. Täitemustreid on mitmeid, kuid nimekirja läbi vaadates mõtlesin endamisi, milline täitemuster on 3D-printimise puhul parim?

Parim täitemuster 3D-trükkimiseks on kuusnurkne kuju, näiteks Cubic, kui soovite saavutada hea tasakaalu kiiruse ja tugevuse vahel. Kui määrate kindlaks oma 3D-trükitava detaili funktsiooni, siis parim täitemuster on erinev. Kiiruse jaoks on parim täitemuster Lines-muster, tugevuse jaoks aga Cubic.

Täitemustrites on veidi rohkem, kui ma esialgu aru sain, nii et ma räägin lähemalt iga täitemustri põhitõdedest, samuti sellest, milliseid mustreid inimesed peavad kõige tugevamateks, kiiremateks ja üldvõitjateks.

Milliseid täitemustreid on olemas?

Kui me vaatame Cura, kõige populaarsemat viilutamistarkvara, siis siin on nende täidemustrite võimalused koos mõne visuaalse ja kasuliku teabega.

• Võrk
• Rida
• Kolmnurk
• Tri-Hexagonal
• Kuubiline
• Kuubiline alarajoon
• Oktett
• Veerand kuupmeetrit
• Kontsentriline
• ZigZag
• Cross
• Cross3D
• Gyroid

Mis on Grid Infill?

See täitemuster on ristuva mustriga, mis loob kaks risti asetsevat joont, mis moodustavad keskeltläbi ruudud.

• Suur tugevus vertikaalsuunas
• Hea tugevus moodustatud liinide suunas
• nõrgem diagonaalsuunas
• Tekitab üsna hea, sileda pealispinna

Mis on jooned/rünksajandiline täitmine?

Joonte muster loob mitu paralleelset joont üle teie objekti, vaheldumisi igas kihis. Nii et põhimõtteliselt on ühel kihil jooned, mis lähevad ühte suunda, ja järgmisel kihil on jooned, mis lähevad teistpidi. See näeb välja väga sarnane ruudustiku mustriga, kuid sellel on erinevus.

• Tavaliselt nõrk vertikaalsuunas
• Väga nõrk horisontaalsuunas, välja arvatud joonte suunas.
• See on parim muster sileda pealispinna jaoks.

Allpool on näidatud näide, kuidas jooned ja ruudustik erinevad, kus täitmissuunad on vaikimisi 45° & -45°.

Jooned (sirgjooneline) täitmine:

Kiht 1: 45° - diagonaalne parempoolne suund

Kiht 2: -45° - diagonaalne vasakpoolne suund

Kiht 3: 45° - diagonaalne parempoolne suund

Kiht 4: -45° - diagonaalne vasakpoolne suund

Ruudustiku täitmine:

Kiht 1: 45° ja -45°

Kiht 2: 45° ja -45°

Kiht 3: 45° ja -45°

Kiht 4: 45° ja -45°

Mis on Triangle Infill?

See on üsna iseenesestmõistetav; täitemuster, mille puhul luuakse kolm eri suunas kulgevate joonte komplekti, mis moodustavad kolmnurgad.

• on võrdse tugevusega igas horisontaalsuunas
• Suur nihkekindlus
• Probleemid voolu katkestustega, nii et kõrge täitematerjali tihedus on madal suhteline tugevus

Mis on Tri-Hexagonal Infill?

See täitemuster on segu kolmnurkadest ja kuusnurkadest, mis on paigutatud kogu objektile. See teeb seda, luues kolm komplekti jooni kolmes erinevas suunas, kuid nii, et need ei ristu üksteisega samas kohas.

• Väga tugev horisontaalsuunas
• Võrdne tugevus igas horisontaalsuunas
• Suur vastupidavus nihkele
• Vajab palju pealiskihti, et saada ühtlane pealispind

Mis on kuubiline täitematerjal?

Cubic-mustriga luuakse kuubikuid, mis on pealkirjastatud ja laotud, luues 3-mõõtmelise mustri. Need kuubikud on orienteeritud nii, et nad seisavad nurkades, nii et neid saab printida ilma üleulatuvate sisepindade ilma.

• Võrdne tugevus kõikides suundades, sealhulgas vertikaalselt.
• Üsna hea üldine tugevus igas suunas
• Selle mustriga väheneb pehmendamine, sest ei teki pikki vertikaalseid taskuid.

Mis on kuubikuliste alarajoonide täitmine?

Cubic Subdivision muster lõi samuti kuubikuid ja kolmemõõtmelise mustri, kuid see loob suuremaid kuubikuid objekti keskosa suunas. Seda tehakse nii, et tugevuse seisukohalt kõige olulisemates piirkondades oleks hea täitmine, samas säästetakse materjali seal, kus täitmine on kõige vähem efektiivne.

Täidete tihedust tuleks selle mustriga suurendada, sest need võivad keskosas olla tõesti madalad. See toimib nii, et luuakse 8 alajaotatud kuubiku seeria, seejärel alajaotatakse seinu tabavad kuubikud, kuni täidetava joone kaugus on saavutatud.

• Parim ja tugevaim muster kaalu ja trükkimisaja poolest (tugevuse ja kaalu suhe).
• Võrdne tugevus kõikides suundades, sealhulgas vertikaalselt.
• Vähendab ka padjandamise mõju
• Täidise tiheduse suurendamine tähendab, et täidis ei tohiks läbi seinte paistma jääda.
• Palju tagasitõmbumisi, ei sobi paindlike või vähem viskoossete materjalide jaoks (vedelad).
• Viilutamise aeg on suhteliselt pikem

Mis on Octet Infill?

Octet täitemuster on veel üks kolmemõõtmeline muster, mis loob kuubikute ja regulaarsete tetraeedrite (kolmnurksete püramiidide) segu. See muster tekitab iga natukese aja tagant mitu kõrvuti asetsevat täitemustrit.

• Omab tugevat sisemist raamistikku, eriti seal, kus kõrvalolevad jooned on
• Keskmise paksusega mudelid (umbes 1cm/0.39″) on tugevuse poolest head.
• Samuti on vähenenud padjaefekt, sest ei teki pikki vertikaalseid õhutaskusid.
• Toodab halva kvaliteediga pindu

Mis on veerand kuupmeetri täitmine?

Kvartal kuubik on veidi keerulisemalt seletatav, kuid see on üsna sarnane Octet Infill'ile. See on kolmemõõtmeline muster või tessalatsioon (kujude tihe paigutus), mis koosneb tetraeedritest ja lühendatud tetraeedritest. Nii nagu Octet, paigutab ka see mitu täitejoont üksteise kõrvale iga natukese aja tagant.

• Raske koormus hajutab kaalu sisekonstruktsioonile
• Raam on orienteeritud kahes erinevas suunas, mis muudab need individuaalselt nõrgaks.
• Suur suhteline tugevus madala paksusega (mõne mm) mudelite puhul
• Vähendatud pehmendav mõju ülemiste kihtide puhul, kuna ei teki pikki vertikaalseid õhutaskusid.
• Selle mustri puhul on sillutuskaugus pikk, seega võib see negatiivselt mõjutada pealispinna kvaliteeti.

Mis on kontsentriline täitmine?

Concentric infill muster loob lihtsalt rea sisemisi piire, mis on paralleelselt teie objekti ümbermõõduga.

• Täidete tiheduse 100% korral on see kõige tugevam muster, kuna jooned ei ristu.
• Suurepärane paindlike trükiste jaoks, kuna see on nõrk ja ühtlane kõikides horisontaalsetes suundades.
• On suurem tugevus vertikaalsuunas võrreldes horisontaalsuunaga
• Kõige nõrgem täitemuster, kui ei kasutata 100% täitematerjali tihedust, kuna horisontaalne tugevus puudub.
• 100 % täitetihedus töötab paremini mitte-ringikujuliste vormide puhul.

Mis on siksakiline täitmine?

Zigzag muster lihtsalt loob just selle mustri, nagu see on nime saanud. See on väga sarnane Lines mustriga, kuid erinevus on selles, et jooned on ühendatud üheks pikaks jooneks, mille tulemuseks on vähem voolu katkestusi. Kasutatakse peamiselt tugistruktuurides.

• Kui kasutatakse 100% täitematerjali tihedust, on see muster teine tugevaim.
• Parem ringikujude puhul võrreldes kontsentrilise mustriga 100%-lise täiteprotsendi korral.
• Üks parimaid mustreid sileda pealispinna jaoks, kuna joone vahemaa on väga väike.
• on vertikaalsuunas nõrga tugevusega, kuna kihtidel on ebapiisavad sidumispunktid.
• Väga nõrk horisontaalsuunas, välja arvatud joonte suunitluse suunas
• Halb vastupidavus nihkele, seega laguneb koormuse all kiiresti.

Mis on Cross Infill?

Risttäitemuster on ebatavaline muster, mis tekitab kõverusi, mille vahel on tühikud, mis jäljendavad ristikujusid objekti sees.

• Suurepärane muster painduvate objektide jaoks, kuna see on ühtlaselt nõrgalt survestatud kõikides suundades.
• Pikki sirgjooni ei toodeta horisontaalsuunas, seega ei ole see üheski kohas tugev.
• Puuduvad igasugused tagasitõmbed, mistõttu on lihtsam trükkida paindlikke materjale.
• Tugevam vertikaalsuunas kui horisontaalsuunas

Mis on Cross 3D Infill?

Cross 3D infill muster loob neid kõverusi koos vahega, jäljendades ristikujusid objekti sees, kuid impulsib ka piki Z-telge, muutes selle vertikaalsuunas nõrgemaks.

• Tekitab ühtlase "priske" kuju nii horisontaalses kui ka vertikaalses suunas, parim muster paindlike toodete jaoks.
• Puuduvad pikad sirged jooned, nii et see on nõrk igas suunas.
• Samuti ei tekita tagasivõtmisi
• See võtab suhteliselt kaua aega, et lõigata

Mis on Gyroid Infill?

Gyroid-täidete muster tekitab vahelduvate suundadega lainete seeria.

• Sama tugev kõikides suundades, kuid mitte kõige tugevam täitemuster.
• Suurepärane paindlike materjalide jaoks, kuid annab vähem priske objekti kui Cross 3D
• Hea vastupidavus nihkele
• Loob ühe mahu, mis võimaldab vedelike voolamist, sobib suurepäraselt lahustuvate materjalide jaoks.
• On pikk lõikamisaeg ja loob suuri G-koodifaile.
• Mõnel printeril võib olla raske pidada sammu G-koodi käskudega sekundis, eriti jadaühenduse kaudu.

Milline on parim täitemuster tugevuse (Cura) jaoks?

Paljud inimesed vaidlevad selle üle, milline täitemuster on tugevuse poolest parim. Need täitemustrid koosnevad suurest tugevusest mitmes suunas, tavaliselt liigitatakse neid 3-mõõtmelisteks mustriteks.

Parimad kandidaadid, mida inimesed on seal välja visanud, on tavaliselt:

• Kuubiline
• Gyroid

Õnneks on see üsna lühike nimekiri, nii et te ei pea liiga palju läbi käima, et leida oma ideaalne sobivus. Ma käin läbi iga tugevuse täidismustri, et aidata teil otsustada, millist valida. Ausalt öeldes, sellest, mida ma olen uurinud, ei ole nende vahel liiga palju erinevust tugevuses, kuid üks on ülekaalus.

Kuubiline

Cubic on suurepärane, sest selle ühtlane tugevus on kõikidest suundadest. Cura ise tunneb seda tugeva täitemustrina ja tal on mitmeid variante, mis näitavad, kui kasulik on see täitemustrina.

Puhtalt struktuurilise tugevuse poolest on Cubic väga tunnustatud ja populaarne 3D-printeri kasutajate seas.

Sõltuvalt mudelist võib see kannatada üleulatuvate nurkade väändumise all, kuid üldiselt trükib see väga sujuvalt.

Gyroid

Güroid on eelistatud oma ühtlase tugevuse poolest kõikides suundades, samuti kiire 3D-trükkimise aja poolest. CNC Kitchen'i tehtud "purustustugevuse" katse näitas, et Gyroid-täite mustri purunemiskoormus on 10%-lise täitematerjali tiheduse korral täpselt 264 kg nii risti kui ka põikisuunas.

Trükkimisaeg on umbes 25% pikem kui Lines-mustri puhul. Cubic ja Gyroid on väga sarnase trüki ajaga.

See kasutab küll rohkem materjali kui Cubic, kuid see on altim trükiprobleemidele, nagu näiteks kihid, mis ei laotu üksteise peale.

Selle täitemustri kõrge nihketugevus, paindumiskindlus ja väike kaal teevad sellest ideaalse valiku võrreldes enamiku teiste mustritega. See ei ole mitte ainult suure tugevusega, vaid sobib ka suurepäraselt paindlike trükiste jaoks.

Cartesian Creations'i poolt läbiviidud konkreetsed tugevustestid näitasid, et kõige tugevam täitemuster oli Gyroid, võrreldes 3D Honeycomb (Simplify3D muster, mis sarnaneb Cubic'ile) ja Rectilinear.

See näitas, et Gyroid-mustri puhul on 2 seina, 10% täitematerjali tiheduse ja 6 alumise ja ülemise kihi korral suurepärane pingete absorbeerimine. Ta leidis, et see on tugevam, kasutab vähem materjali ja trükib kiiremini.

Valik on teie teha, kuid mina isiklikult valiksin Cubic-mustri, kui tahan maksimaalset kandevõimet. Kui soovite tugevust koos paindlikkuse ja kiirema trükkimisega, siis on Gyroid-mustri valik.

Maksimaalse tugevuse saavutamiseks on lisaks täitemustrile ka muid tegureid. CNC Kitchen leidis, et peamine tegur on seinte arv ja seina paksus, kuid see mõjutab siiski märkimisväärselt.

Ta leidis selle välja, katsetades mitmeid erinevaid täitematerjale, tihedusi ja seinapaksust ning leidis, kui oluline on seinapaksus.

Selle hüpoteesi taga on ka rohkem tõendeid 2016. aastal kirjutatud artiklist "Täitemustrite mõju tõmbetugevusele". Selles selgitatakse, et erinevatel täitemustritel oli maksimaalselt 5% erinevus tõmbetugevuses, mis tähendab, et muster üksi ei teinud liiga suurt vahet.

Täitematerjalide puhul oli peamine erinevus täitematerjalide protsentides. Kuigi tõmbetugevus ei ole ainus taotletav tugevus, nii et see ei tähenda, et täitematerjalide mustrid ei saa funktsionaalsuse mõttes teha rohkem kui 5% erinevust.

Milline on kõige kiirem täitemuster kiiruse saavutamiseks?

Kui me vaatame, milline täitemuster on kiiruse seisukohalt parim, siis on selge, millised mustrid on kõige sirgemate joontega, väiksema liikumisega ja kõige vähem trükkimiseks kasutatava materjaliga.

Seda on üsna lihtne kindlaks teha, kui me mõtleme meie mustervalikule.

Kiiruse seisukohalt on parim täitemuster Lines või Rectilinear muster, mis on Cura vaikimisi täitemuster. Kõige rohkem suunamuutusi sisaldavate mustrite printimine võtab tavaliselt kauem aega, nii et sirged jooned printivad kõige kiiremini ja suure kiirusega.

Kui me vaatame kiiruse ja vähima materjali kasutamise olulist tegurit, siis vaatame parameetrit, mis on parim tugevuse ja kaalu suhe. See tähendab tugevuse ja kaalu seisukohalt, millise täitemustri tugevus on kõige parem võrreldes sellega, kui palju täitematerjali kasutatakse.

Me ei tahaks lihtsalt kasutada kõige vähem materjali ja saada objekti, mis kergesti laguneb.

Selle parameetri kohta on tegelikult läbi viidud katseid, mille käigus CNC Kitchen leidis, et tavaline sirgjooneline või joonte muster on üks parimaid tugevuse ja kaalu suhtega ning kasutab kõige vähem materjali. Kuubilise alajaotuse muster on teine kandidaat, kes kasutab kõige vähem materjali. See loob suure tihedusega täitematerjali seinte ümber ja madalama keskel.

See on ideaalne muster, mida saab kasutada oma trükiste vaikimisi, välja arvatud juhul, kui teil on konkreetne eesmärk funktsionaalsuse ja tugevuse osas. Lines-mustrit ehk Cubic Subdivisioni ei prindi mitte ainult väga kiiresti, vaid see kasutab ka vähe täitematerjali ja on hea tugevusega.

Milline on parim täitemuster paindlike 3D-trükkide jaoks?

Parimad TPU ja painduvate materjalide täidismustrid on järgmised:

• Kontsentriline
• Cross
• Cross 3D
• Gyroid

Sõltuvalt teie mudelist on teie paindlike 3D-trükiste jaoks ideaalne muster.

Nagu eelnevalt mainitud, toimib kontsentriline muster kõige paremini 100%-lise täitetiheduse korral, kuid peamiselt mitte-ringikujuliste objektide puhul. Sellel on üsna hea vertikaalne tugevus, kuid nõrk horisontaalne tugevus, mis annab sellele paindlikud omadused.

Cross ja Cross 3D mustritel on ühtlane surve kõikidel külgedel, kuid Cross 3D lisab ka vertikaalsuunalise elemendi, kuid selle lõikamine võtab kauem aega.

Gyroid on suurepärane, kui kasutate väiksema tihedusega täitematerjale, ja see on kasulik mitmel põhjusel. Sellel on kiire trükkimisaeg, suur vastupidavus lõikumisele, kuid see on üldiselt vähem paindlik, võrreldes teiste paindlike mustritega.

Kui otsite parimat täitemustrit tihendamiseks, siis Gyroid on üks parimaid valikuid.

Kui palju on oluline täitematerjali tihedus või protsentuaalne osakaal?

Täidise tihedus mõjutab mitmeid olulisi parameetreid teie 3D-prinditud detaili jaoks. Kui te liigute Cura's seadistuse "Infill Density" üle, siis näitab see, et see mõjutab ülemisi kihte, alumisi kihte, täidistusjoonte kaugust, täidismustreid ja täidise kattuvust (Infill Overlap).

Täidise tihedus/protsent mõjutab üsna oluliselt detaili tugevust ja trükkimisaega.

Mida suurem on täidise protsent, seda tugevam on teie detail, kuid kui täidise tihedus on üle 50%, muutub see lisatugevuse lisamise seisukohalt palju vähem oluliseks.

Cura's määratud täitetiheduse erinevus on suur erinevus selles osas, mida see muudab teie osa struktuuris.

Allpool on visuaalne näide 20% täitumise tihedusest võrreldes 10%-ga.

Suurem täitematerjalide tihedus tähendab, et teie täitematerjalide jooned paiknevad tihedamalt üksteise kõrval, mis tähendab, et rohkem struktuure töötab koos, et anda detailile tugevus.

Võite ette kujutada, et väikese tihedusega proovimine oleks palju lihtsam kui suure tihedusega proovimine.

Oluline on teada, et täitematerjalide tihedus on väga erinev selles, kuidas see mõjutab detaili, kuna täitematerjalide mustrid on erinevad.

Põhimõtteliselt ei ole 10%-lise täitematerjali muutmine 20%-lise täitematerjaliga Lines-mustri puhul sama, mis sama muutus Gyroid-mustri puhul.

Enamiku täitemustrite kaal on sama tihedusega täitematerjalide puhul sarnane, kuid kolmnurkse mustri puhul on üldine kaal peaaegu 40% suurem.

Seetõttu ei vaja Gyroid-täite mustrit kasutavad inimesed nii suurt täiteprotsenti, kuid saavad siiski arvestatava osa tugevuse.

Madal täitematerjalide tihedus võib põhjustada probleeme, nagu näiteks seinad, mis ei ühendu täitematerjaliga, ja õhutaskute tekkimist, eriti mustrite puhul, millel on palju ristumisi.

Kui üks täitmisjoon ristub teise joonega, võib tekkida allapressioon, sest voolu katkestused on tingitud voolu katkemisest.

Cura selgitab, et täidise tiheduse suurendamisel on järgmised mõjud:

• Muudab teie väljatrükid üldiselt tugevamaks
• Annab teie pealispinna kihtidele parema toe, muutes need siledamaks ja õhukindlamaks.
• Vähendab tõrkeotsingu probleeme, näiteks pillide tekkimist
• Nõuab rohkem materjali, mistõttu on see tavalisest raskem.
• Printimine võtab sõltuvalt objekti suurusest palju kauem aega.

Seega on täidise tihedus kindlasti oluline, kui me vaatame oma väljatrükkide tugevust, materjalikasutust ja ajastust. Tavaliselt on hea tasakaal täidise protsentide vahel, mis on kuskil 10%-30%, sõltuvalt sellest, milleks te kavatsete detaili kasutada.

Esteetilised või vaatamiseks valmistatud osad nõuavad palju väiksemat täitetihedust, sest see ei nõua tugevust. Funktsionaalsed osad nõuavad suuremat täitetihedust (kuni 70%), et nad suudaksid pika aja jooksul koormust kanda.

Parim täitemuster läbipaistva filamendi jaoks

Paljud inimesed armastavad kasutada läbipaistva filamendi jaoks Gyroid-täite mustrit, sest see annab laheda välimusega mustri. Cubic või Honeycomb täite muster näeb läbipaistvate 3D-trükkide jaoks samuti suurepärane välja. Parim täidis läbipaistvate väljatrükkide jaoks on tavaliselt kas 0% või 100%, et mudel oleks selgem.

Siin on näide Gyroid täitemustrist läbipaistvas PLA 3D-trükis. Üks kasutaja ütles, et nad kasutavad Gyroidit ka 15% täitematerjali tihedusega.

Selge plaat koos täidisega teeb 3D-trükkimisest laheda mustri

Vaadake allolevat videot, et saada suurepärane visuaalne ülevaade läbipaistvast filamendist 3D-printimise kohta.