Täyttökuviot jätetään joskus huomiotta 3D-tulostuksessa, koska se on vain yksi osa monista tulosteiden asetuksista. Täyttökuvioita on useita, mutta listaa läpi käydessäni mietin itsekseni, mikä täyttökuvio on paras 3D-tulostuksessa?

Paras täytekuvio 3D-tulostukseen on kuusikulmainen muoto, kuten Cubic, jos haluat löytää hyvän tasapainon nopeuden ja lujuuden välillä. Kun määrittelet 3D-tulostettavan osan käyttötarkoituksen, paras täytekuvio vaihtelee. Nopeuden kannalta paras täytekuvio on Lines-kuvio, kun taas lujuuden kannalta Cubic.

Täyttökuvioihin liittyy hieman enemmän kuin aluksi tajusin, joten kerron tarkemmin kunkin täyttökuvion perusteista sekä siitä, mitkä kuviot ovat ihmisten mielestä vahvimpia, nopeimpia ja kokonaisvaltaisia voittajia.

Millaisia täydennysrakentamismalleja on olemassa?

Kun tarkastelemme Curaa, joka on suosituin viipalointiohjelmisto, tässä ovat sen täydennyskuviointivaihtoehdot sekä joitakin visuaalisia kuvia ja hyödyllistä tietoa.

• Ruutu
• Rivit
• Kolmio
• Tri-Hexagonal
• Kuutio
• Kuutiollinen osa-alue
• Octet
• Neljännes Kuutio
• Keskitetty
• ZigZag
• Cross
• Cross3D
• Gyroid

Mikä on Grid Infill?

Tässä täytekuviossa on ristikkäiskuvio, joka luo kaksi kohtisuoraa linjasarjaa, jotka muodostavat neliöitä keskelle.

• Suuri lujuus pystysuunnassa
• Hyvä lujuus muodostettujen linjojen suunnassa
• Heikompi diagonaalisuunnassa
• Luo melko hyvän, sileän pinnan

Mikä on Lines/Rectilinear Infill?

Viivakuvio luo useita yhdensuuntaisia viivoja objektin poikki, ja niiden suunnat vaihtelevat kerroksittain. Periaatteessa yhdellä kerroksella on viivoja, jotka kulkevat yhteen suuntaan, ja seuraavalla kerroksella viivoja, jotka kulkevat toiseen suuntaan. Se näyttää hyvin samalta kuin ruudukkokuvio, mutta siinä on eroa.

• Yleensä heikko pystysuunnassa
• Erittäin heikko vaakasuunnassa lukuun ottamatta viivojen suuntaa.
• Tämä on paras malli sileää pintaa varten.

Alla on esimerkki siitä, miten Lines- ja Grid-kuviot eroavat toisistaan, kun täytön suunnat ovat oletusarvoisesti 45° & -45°.

Linjat (suoraviivainen) täyttö:

Kerros 1: 45° - viistosti oikeaan suuntaan.

Kerros 2: -45° - diagonaalinen vasen suunta.

Kerros 3: 45° - viistosti oikeaan suuntaan.

Kerros 4: -45° - diagonaalinen vasen suunta.

Verkkotäyttö:

Kerros 1: 45° ja -45°

Kerros 2: 45° ja -45°

Kerros 3: 45° ja -45°

Kerros 4: 45° ja -45°

Mikä on Triangle Infill?

Tämä on melko itsestään selvä; täydennyskuvio, jossa luodaan kolme linjasarjaa eri suuntiin kolmioiden muodostamiseksi.

• Saman verran voimaa kumpaankin vaakasuoraan suuntaan
• Suuri leikkauskestävyys
• Ongelmia virtauksen keskeytymisten kanssa, joten suurilla täytetiheyksillä on alhainen suhteellinen lujuus.

Mikä on Tri-Hexagonal Infill?

Tässä täytekuviossa on sekoitus kolmioita ja kuusikulmioita, jotka on ripoteltu koko objektiin. Se tekee tämän luomalla kolme sarjaa viivoja kolmeen eri suuntaan, mutta siten, että ne eivät leikkaa toisiaan samassa kohdassa.

• Erittäin vahva vaakasuunnassa
• Yhtäläinen lujuus kussakin vaakasuunnassa
• Suuri leikkauskestävyys
• Vaatii useita pintakerroksia tasaisen pinnan saamiseksi.

Mikä on Cubic Infill?

Cubic-kuvio luo kuutioita, jotka otsikoidaan ja pinotaan päällekkäin luoden kolmiulotteisen kuvion. Nämä kuutiot on suunnattu siten, että ne seisovat kulmissa, joten ne voidaan tulostaa ilman, että sisäpinnat jäävät ylitse.

• Yhtäläinen lujuus kaikkiin suuntiin, myös pystysuunnassa.
• Melko hyvä kokonaisvahvuus joka suuntaan
• Pehmustuminen vähenee tällä kuviolla, koska pitkiä pystysuoria taskuja ei synny.

Mikä on Cubic Subdivision Infill?

Cubic Subdivision -kuvio luo myös kuutioita ja kolmiulotteisen kuvion, mutta se luo suurempia kuutioita kohteen keskelle. Tämä tehdään, jotta lujuuden kannalta tärkeimmillä alueilla on hyvä täyttö, mutta samalla säästetään materiaalia siellä, missä täyttö on tehottominta.

Täyttötiheyksiä tulisi lisätä tällä kuviolla, koska ne voivat olla todella alhaisia keskialueilla. Se toimii luomalla 8 jaetun kuution sarjan, jonka jälkeen seiniin osuvat kuutiot jaetaan, kunnes täyttölinjan etäisyys on saavutettu.

• Painon ja painatusajan kannalta paras ja vahvin kuvio (lujuus-painosuhde).
• Yhtäläinen lujuus kaikkiin suuntiin, myös pystysuunnassa.
• Vähentää myös tyynyjen vaikutusta
• Täytön tiheyden lisääminen tarkoittaa, että täytön ei pitäisi näkyä seinien läpi.
• Paljon vetäytymisiä, ei sovi joustaville tai vähemmän viskoosisille materiaaleille (juokseville).
• viipalointiaika on suhteellisen pitkä

Mikä on Octet Infill?

Octet-täyttökuvio on toinen kolmiulotteinen kuvio, joka luo sekoituksen kuutioita ja säännöllisiä tetraedrejä (kolmionmuotoinen pyramidi). Tämä kuvio tuottaa useita täyttöviivoja vierekkäin aina silloin tällöin.

• Siinä on vahva sisäinen kehys, erityisesti vierekkäisten linjojen kohdalla.
• Mallit, joiden paksuus on keskipaksu (noin 1cm/0.39″), ovat lujuudeltaan hyviä.
• Vähentää myös tyynyvaikutuksia, koska pitkiä pystysuoria ilmataskuja ei synny.
• Tuottaa huonoja laadukkaita pintoja

Mikä on Quarter Cubic Infill?

Quarter Cubic on selitykseltään hieman monimutkaisempi, mutta se on melko samanlainen kuin Octet Infill. Se on kolmiulotteinen kuvio tai tessalaatio (muotojen tiivis järjestely), joka koostuu tetraedereistä ja lyhennetyistä tetraedereistä. Aivan kuten Octet, myös siinä asetetaan useampia täyttöviivoja toistensa viereen aina silloin tällöin.

• Raskaat kuormat levittävät painoa sisäiseen rakenteeseen.
• Runko on suunnattu kahteen eri suuntaan, mikä tekee niistä erikseen heikkoja.
• Suuri suhteellinen lujuus malleille, joiden paksuus on pieni (muutama mm).
• Yläkerrosten pehmustevaikutus vähenee, koska pitkiä pystysuoria ilmataskuja ei synny.
• Tämän kuvion siltausetäisyys on pitkä, joten se voi vaikuttaa negatiivisesti pinnan laatuun.

Mikä on keskittynyt täyttö?

Concentric-täyttökuvio luo yksinkertaisesti sarjan sisäreunoja, jotka ovat samansuuntaisia kohteen kehän kanssa.

• Kun täytön tiheys on 100 %, tämä on vahvin kuvio, koska viivat eivät risteä keskenään.
• Soveltuu erinomaisesti joustaviin tulosteisiin, koska se on heikko ja tasainen kaikissa vaakasuunnissa.
• Vahvempi pystysuunnassa kuin vaakasuunnassa
• Heikoin täytekuvio, jos ei käytetä 100 %:n täytetiheyttä, koska vaakasuora lujuus puuttuu.
• 100 %:n täyttötiheys toimii paremmin muiden kuin pyöreiden muotojen kanssa.

Mikä on Zigzag Infill?

Siksak-kuvio luo yksinkertaisesti juuri sen kuvion, kuten se on nimetty. Se on hyvin samankaltainen kuin Viivat-kuvio, mutta erona on se, että viivat on yhdistetty yhdeksi pitkäksi viivaksi, jolloin virtauksen keskeytyksiä on vähemmän. Käytetään pääasiassa tukirakenteissa.

• Kun käytetään 100 %:n täyttötiheyttä, tämä kuvio on toiseksi vahvin.
• Parempi pyöreille muodoille kuin Concentric-kuvio 100 %:n täyttöprosentilla.
• Yksi parhaista kuvioista sileälle pinnalle, koska viivan etäisyys on hyvin pieni.
• Lujuus on heikko pystysuunnassa, koska kerroksilla ei ole riittäviä liitoskohtia.
• Erittäin heikko vaakasuunnassa, lukuun ottamatta viivojen suuntausta.
• Huono leikkauskestävyys, joten pettää nopeasti kuormituksen alla

Mikä on Cross Infill?

Cross-infill-kuvio on epäsovinnainen kuvio, joka luo käyrät, joiden välissä on välejä, jotka jäljittelevät ristin muotoja esineen sisällä.

• Suuri kuvio joustaville esineille, koska se on tasaisesti heikosti paineistettu kaikkiin suuntiin.
• Pitkiä suoria viivoja ei tuoteta vaakasuunnassa, joten se ei ole vahva missään kohdin.
• Ei lainkaan sisäänvetoja, joten joustavien materiaalien tulostaminen on helpompaa.
• Vahvempi pystysuunnassa kuin vaakasuunnassa

Mikä on Cross 3D Infill?

Cross 3D -täyttökuvio luo näitä käyröitä, joiden välissä on välejä, jäljitellen ristin muotoja objektin sisällä, mutta se myös sykkii Z-akselia pitkin tehden siitä heikomman pystysuunnassa.

• Luo tasaisen muhkeuden sekä vaaka- että pystysuunnassa, mikä on paras kuvio joustaville tuotteille.
• Siinä ei ole pitkiä suoria linjoja, joten se on heikko kaikkiin suuntiin.
• Ei myöskään tuota peruuttamisia
• Tämän viipalointi kestää suhteellisen kauan

Mikä on Gyroid Infill?

Gyroid-täytekuvio luo sarjan aaltoja vuorotellen eri suuntiin.

• Yhtä vahva kaikkiin suuntiin, mutta ei vahvin täytekuvio.
• Soveltuu erinomaisesti joustaville materiaaleille, mutta tuottaa vähemmän muhkean kappaleen kuin Cross 3D.
• Hyvä leikkauskestävyys
• Luo yhden tilavuuden, joka mahdollistaa nesteiden virtaamisen, sopii erinomaisesti liukeneville materiaaleille.
• Viipalointi kestää kauan ja luo suuria G-kooditiedostoja.
• Joillakin tulostimilla voi olla vaikeuksia pysyä G-koodikomentojen sekuntimäärässä, erityisesti sarjaliitännän kautta.

Mikä on paras täytekuvio vahvuuden (Cura) kannalta?

Monet ihmiset kiistelevät siitä, mikä täytekuvio on paras lujuuden kannalta. Nämä täytekuviot koostuvat korkeasta lujuudesta useisiin suuntiin, ja ne luokitellaan yleensä kolmiulotteisiksi kuvioiksi.

Parhaat ehdokkaat, joita ihmiset ovat heittäneet, ovat yleensä:

• Kuutio
• Gyroid

Onneksi se on melko lyhyt luettelo, joten sinun ei tarvitse käydä läpi liian monia löytääksesi täydellisen istuvuuden. Käyn läpi jokaisen vahvuuden täytemallin, joka auttaa sinua päättämään, minkä valitset. Rehellisesti sanottuna, sen perusteella, mitä olen tutkinut, näiden välillä ei ole liian suurta eroa vahvuudessa, mutta yhdellä on ylempi käsi.

Kuutio

Cubic on loistava, koska se on tasaisen vahva kaikista suunnista. Cura itse kutsuu sitä vahvaksi täytekuvioksi, ja sillä on useita muunnelmia, jotka osoittavat, kuinka hyödyllinen se on täytekuviona.

Puhtaan rakenteellisen lujuuden osalta Cubic on erittäin arvostettu ja suosittu 3D-tulostimien käyttäjien keskuudessa.

Mallista riippuen se voi kärsiä kulmien vääntymisestä, mutta yleensä se tulostuu erittäin tasaisesti.

Gyroid

Gyroidin etuna on sen tasainen lujuus kaikkiin suuntiin sekä nopeat 3D-tulostusajat. CNC Kitchenin tekemä murskauslujuuskoe osoitti, että Gyroid-täytekuvion murtokuormitus oli täsmälleen 264 kg 10 prosentin täytetiheydellä sekä kohtisuorassa että poikittaisessa suunnassa.

Tulostusaika on noin 25 prosenttia pidempi kuin Lines-kuviolla. Cubic- ja Gyroid-kuvioiden tulostusaika on hyvin samankaltainen.

Se käyttää enemmän materiaalia kuin Cubic, mutta se on alttiimpi tulostusongelmille, kuten kerrosten pinoamattomuudelle.

Tämän täytekuvion suuri leikkauslujuus, taivutuskestävyys ja pieni paino tekevät siitä ihanteellisen valinnan useimpiin muihin kuvioihin verrattuna. Sen lisäksi, että sillä on suuri lujuus, se soveltuu erinomaisesti myös joustaviin painatuksiin.

Cartesian Creationsin suorittamissa erityislujuuskokeissa havaittiin, että vahvin täytekuvio oli Gyroid, verrattuna 3D Honeycombiin (Simplify3D-kuvio, joka muistuttaa Cubicia) ja Rectilineariin.

Se osoitti, että Gyroid-kuvio vaimentaa erinomaisesti jännityksiä, kun käytössä on 2 seinää, 10 prosentin täytetiheys ja 6 ala- ja yläkerrosta. Hän havaitsi, että se oli vahvempi, käytti vähemmän materiaalia ja tulostui nopeammin.

Valinta on sinun, mutta itse valitsisin Cubic-kuvion, jos haluan maksimaalisen kantavan lujuuden. Jos haluat lujuutta sekä joustavuutta ja nopeampia tulosteita, Gyroid-kuvio on paras vaihtoehto.

CNC Kitchenin mukaan tärkein tekijä on seinien lukumäärä ja seinien paksuus, mutta sillä on silti merkittävä vaikutus.

Hän selvitti tämän testaamalla useita eri täytteitä, tiheyksiä ja seinämän paksuutta ja sai selville, kuinka suuri merkitys seinämän paksuudella oli.

Tämän hypoteesin takana on myös lisää näyttöä vuonna 2016 kirjoitetussa artikkelissa, joka käsittelee täytekuvioiden vaikutusta vetolujuuteen. Siinä selitetään, että eri täytekuvioilla oli enintään 5 prosentin vetolujuuserot, mikä tarkoittaa, että kuvio ei yksinään tehnyt suurta eroa.

Suurin ero täyteaineissa oli täyteaineprosentissa. Vaikka vetolujuus ei ole ainoa tavoiteltu lujuus, tämä ei tarkoita, etteikö täyteainekuvioilla voisi olla yli 5 prosentin ero toiminnallisuuden kannalta.

Mikä on nopein täytekuvio nopeuden kannalta?

Jos tarkastelemme nopeuden kannalta parasta täytekuviota, selviä tekijöitä ovat ne kuviot, joissa on eniten suoria viivoja, vähemmän liikkeitä ja vähiten tulostukseen käytettyä materiaalia.

Tämä on melko helppo määritellä, kun ajattelemme mallivalintoja, joita meillä on.

Nopeuden kannalta paras täytekuvio on Lines- tai Rectilinear-kuvio, joka on Curan oletustäytekuvio. Kuviot, joissa on eniten suunnanmuutoksia, kestävät yleensä kauemmin tulostua, joten suorat viivat tulostuvat nopeimmin suurella nopeudella.

Kun tarkastelemme nopeuden ja vähimmän materiaalin käytön kannalta tärkeää tekijää, tarkastelemme parasta lujuus/painosuhdetta. Tämä tarkoittaa lujuuden ja painon kannalta sitä, millä täytemateriaalikuviolla on paras määrä lujuutta suhteessa siihen, kuinka paljon täytettä käytetään.

Emme halua käyttää vähiten materiaalia ja saada esinettä, joka hajoaa helposti.

Tästä parametrista on tehty testejä, joissa CNC Kitchen havaitsi, että tavallisella suoraviivaisella tai viivamaisella kuviolla on yksi parhaista lujuus/painosuhteista ja että siinä käytetään vähiten materiaalia. Kuutiomainen jakokuvio on toinen ehdokas vähiten materiaalia käyttäväksi kuvioksi. Siinä seinien ympärille muodostuu tiheämpi täyte ja keskelle matalampi täyte.

Se on täydellinen kuvio tulosteiden oletusarvoksi, paitsi silloin, kun sinulla on erityistarkoitus toiminnallisuuden ja lujuuden kannalta. Lines-kuvio tai Cubic Subdivision -kuosi tulostaa erittäin nopeasti, ja lisäksi se käyttää vähän täytettä ja on hyvin luja.

Mikä on paras täytekuvio joustaviin 3D-tulosteisiin?

TPU:lle ja joustopusseille parhaat täytekuviot ovat:

• Keskitetty
• Cross
• Cross 3D
• Gyroid

Mallista riippuen joustavia 3D-tulosteita varten on olemassa ihanteellinen malli.

Kuten aiemmin mainittiin, Concentric-kuvio toimii parhaiten, kun täytetiheys on 100 %, mutta lähinnä muiden kuin pyöreiden kohteiden kohdalla. Sen pystysuuntainen lujuus on melko hyvä, mutta vaakasuuntainen lujuus on heikko, mikä antaa sille joustavat ominaisuudet.

Cross- ja Cross 3D -kuvioissa paine on tasainen kaikilla sivuilla, mutta Cross 3D -kuvio lisää myös pystysuuntaisen elementin, mutta sen viipalointi kestää kauemmin.

Gyroid on hyvä, kun käytät pienempitiheyksisiä täytteitä, ja se on hyödyllinen muutamasta syystä: sen tulostusajat ovat nopeita ja se kestää hyvin leikkautumista, mutta se ei ole yhtä joustava kuin muut joustavat kuviot.

Jos etsit parasta täytekuviota puristamiseen, Gyroid on yksi parhaista vaihtoehdoista.

Kuinka paljon täydennysrakentamisen tiheydellä tai prosenttiosuudella on merkitystä?

Täyttötiheys vaikuttaa useisiin tärkeisiin parametreihin 3D-tulostetun kappaleen osalta. Kun viet hiiren kursorin Cura-ohjelmassa "Täyttötiheys"-asetuksen päälle, se näyttää, että se vaikuttaa yläkerroksiin, alakerroksiin, täyttöviivan etäisyyteen, täytekuvioihin ja täytteen päällekkäisyyteen.

Täytteen tiheys/prosenttiosuus vaikuttaa melko merkittävästi kappaleen lujuuteen ja tulostusaikaan.

Mitä korkeampi täyttöprosentti on, sitä vahvempi kappaleesta tulee, mutta yli 50 %:n täyttötiheydellä niiden merkitys lisälujuuden lisäämisen kannalta vähenee huomattavasti.

Cura-ohjelmassa asetetun täytetiheyden ero on suuri sen suhteen, mitä se muuttaa osan rakenteessa.

Alla on visuaalinen esimerkki 20 %:n ja 10 %:n täydennysrakentamistiheydestä.

Suurempi täyttötiheys tarkoittaa, että täyttölinjat sijoitetaan lähemmäksi toisiaan, mikä tarkoittaa, että useammat rakenteet työskentelevät yhdessä osan lujuuden lisäämiseksi.

Voit kuvitella, että pienen tiheyden omaavan kappaleen hajottaminen olisi paljon helpompaa kuin suuren tiheyden omaavan kappaleen.

On tärkeää tietää, että täytön tiheys vaihtelee suuresti sen suhteen, miten se vaikuttaa kappaleeseen, koska täytön mallit ovat erilaisia.

Periaatteessa muutos 10 %:n täytteestä 20 %:n täytteeseen Lines-kuviossa ei ole sama kuin sama muutos Gyroid-kuviossa.

Useimpien täytekuvioiden paino on samankaltainen samalla täytetiheydellä, mutta Triangle-kuvio lisäsi kokonaispainoa lähes 40 prosenttia.

Siksi Gyroid-täytekuviota käyttävät ihmiset eivät tarvitse niin suuria täyttöprosentteja, mutta saavat silti aikaan kunnioitettavan osan lujuuden.

Alhaiset täytetiheydet voivat aiheuttaa ongelmia, kuten seinien liittymättömyys täytteeseen ja ilmataskujen syntyminen, erityisesti kuvioissa, joissa on paljon risteyksiä.

Pursotus voi jäädä vajaaksi, kun yksi täyttölinja risteää toisen linjan kanssa virtauskatkosten vuoksi.

Cura selittää, että täyttötiheyden kasvattamisella on seuraavat vaikutukset:

• Vahvistaa tulosteita kokonaisuutena
• Antaa pintakerroksillesi paremman tuen, tekee niistä sileämpiä ja ilmatiiviimpiä.
• Vähentää vianetsintäongelmia, kuten tyynyjen paisumista.
• Vaatii enemmän materiaalia, mikä tekee siitä normaalia raskaamman.
• Tulostaminen kestää paljon kauemmin kohteen koosta riippuen.

Täyttötiheydellä on siis ehdottomasti merkitystä, kun tarkastelemme tulosteiden lujuutta, materiaalinkäyttöä ja ajoitusta. Täyttöprosenttien välillä on yleensä hyvä tasapaino, joka vaihtelee 10-30 prosentin välillä riippuen siitä, mihin osaa aiotaan käyttää.

Esteettiset tai ulkonäköön tarkoitetut osat vaativat paljon vähemmän täytetiheyttä, koska ne eivät vaadi lujuutta. Toiminnalliset osat vaativat enemmän täytetiheyttä (jopa 70 %), jotta ne kestävät kuormitusta pitkän ajanjakson ajan.

Paras täytekuvio läpinäkyvälle filamentille

Monet ihmiset käyttävät mielellään Gyroid-täytekuviota läpinäkyvään filamenttiin, koska se antaa siistin näköisen kuvion. Cubic- tai Honeycomb-täytekuvio näyttää myös hyvältä läpinäkyvissä 3D-tulosteissa. Paras täytekuvio läpinäkyviin tulosteisiin on yleensä joko 0 % tai 100 %, jotta malli olisi selkeämpi.

Tässä on esimerkki Gyroid-täytekuviosta kirkkaassa PLA-3D-tulosteessa. Eräs käyttäjä kertoi käyttävänsä Gyroidia myös 15 prosentin täytetiheydellä.

Kirkas plastiitti, jossa on täytettä, tekee 3D-tulostuksesta viileän kuvion.

Katso alla olevalta videolta hieno visuaalinen kuva 3D-tulostuksen läpinäkyvästä filamentista.