A kitöltés az egyik legfontosabb beállítás a 3D nyomtatás során, de kíváncsi voltam, hogy valójában mennyi kitöltésre van szükség a nyomtatás során. Végeztem egy kis kutatást, hogy kiderítsek néhány jó kitöltési százalékot, amelyet ebben a cikkben ismertetek.

A szükséges kitöltés mennyisége attól függ, hogy milyen tárgyat készítesz. Ha egy tárgyat a kinézet és nem a szilárdság miatt készítesz, 10-20%-os kitöltés elegendő lehet. Másrészt, ha szilárdságra, tartósságra és funkcionalitásra van szükséged, 50-80%-os kitöltés a megfelelő mennyiség.

A cikk hátralévő részében részletesen kitérünk arra, hogy milyen tényezők befolyásolják, hogy mennyi töltelékre van szükséged a 3D-s nyomatokhoz, valamint további hasznos tippeket is adunk.

Mi az Infill?

Amikor 3D modellt nyomtat, az egyik dolog, ami nem igényel pontosságot vagy figyelmet, az az, hogy hogyan nyomtatja ki a belső teret. Emiatt nem kell teljesen tömör belső teret készítenie a modellhez. Ezért a belső teret más megközelítéssel hatékonyabban és eredményesebben nyomtathatja ki.

A kitöltés az a háromdimenziós szerkezet, amelyet a modell belsejébe nyomtatnak, hogy összetartsák a modell falát vagy kerületét. A kitöltés arra szolgál, hogy kevés anyag felhasználásával szilárdságot adjon a nyomtatott modellnek. Ez lehet egy ismétlődő minta, amely megkönnyítheti a nyomtatást.

A kitöltés egyik fő előnye, hogy a belső tér különböző mértékű üregességgel nyomtatható. Ezt a tényezőt egy másik kifejezéssel, a kitöltési sűrűséggel lehet ábrázolni.

Ha a kitöltési sűrűség 0%, az azt jelenti, hogy a nyomtatott modell teljesen üreges, a 100% pedig azt, hogy a modell belül teljesen szilárd. A kitöltés a szerkezet tartásán kívül a szerkezet szilárdságát is meghatározza.

Az, hogy egy 3D nyomtatott modellhez mennyi töltelékre van szükség, kizárólag a nyomtatás típusától és funkcionalitásától függ. A különböző töltelékeket és a különböző célokra használt különböző mintákat fogjuk megvitatni.

Különböző töltési sűrűségek különböző célokra

Használat modellként vagy dekoratív darabként

Egy reprezentációs vagy kiállítási modell építéséhez nincs szükség arra, hogy a modell erős legyen, hogy nagy terhelést bírjon el. Emiatt nincs szükség olyan kitöltésre, amely túl erős ahhoz, hogy összetartsa a szerkezetet.

Az erre a célra használt kitöltési sűrűség 10-20% körülire tehető. Így anyagot takaríthat meg, valamint a szükséges célt anélkül, hogy problémákat okozna.

A legjobb minta, amit ebben a forgatókönyvben használni lehet, a vonalak vagy a cikk-cakk. Ezek a minták összetartják a szerkezetet, mivel biztosítják az ehhez szükséges szilárdságot. Mivel ezek nagyon egyszerű minták, könnyen nyomtathatók, és csökkentik a teljes nyomtatási időt.

Egyesek még 5%-os kitöltést is javasolnak nagyobb nyomatoknál, de ügyelve arra, hogy a Lines kitöltési mintát használja. Több kerületet adhat hozzá, vagy növelheti a falvastagságot, hogy némi szilárdságot adjon a modellnek.

Nézze meg az alábbi 3D nyomtatást egy Reddit-felhasználó által.

7 óra 5%-os ender3 kitöltéssel

Standard 3D modellek

Ezek azok a nyomtatott modellek, amelyeket a kiállításon kívüli nyomtatás után használnak fel. Ezek a nyomtatások az előzőhöz képest nagyobb szilárdságot igényelnek, és mérsékelt terhelést kell elviselniük. Ez azt jelenti, hogy a kitöltési sűrűséget 15-50% körüli értékre kell növelni.

Erre a célra olyan minták alkalmasak, mint a három-hexagon, a rács vagy a háromszögek. Ezek a minták egy kicsit bonyolultabbak, mint a vonalak és a cikk-cakk. Ezért ezeknek a mintáknak a nyomtatása több időt igényel. Valójában ezeknek a mintáknak a nyomtatása 25%-kal több időt vesz igénybe, mint az előzőeké.

Az egyes minták tulajdonságait feloszthatod és tanulmányozhatod, mivel ezek között is vannak kisebb különbségek. A rácsszerkezet a legegyszerűbb és a leggyengébb a három közül. Mivel egyszerű rácsszerkezetről van szó, a többihez képest gyorsan kinyomtatható.

A háromszögminta óriási előnye, hogy képes terhelést elviselni, ha azt merőlegesen alkalmazzák a falakra. A háromszögminta használható a modell kis téglalap alakú területeken, mivel ez a minta több kapcsolatot teremt a falakkal, mint a rács ebben az állapotban.

A háromszög-hexagon a legerősebb mindhárom közül, és mind a háromszögek, mind a hatszögek kombinációját tartalmazza. A hatszög bevonása a hálóba sokkal erősebbé teszi azt. Ez abból is látszik, hogy a méhsejtek ugyanezt a sokszöget használják a hálójukhoz.

A három-hexagon háló másik előnye, hogy a többihez képest kevesebb szerkezeti károsodásnak van kitéve a rossz hűtés miatt. Ennek az az oka, hogy ebben a mintában minden él rövid a többihez képest, ami kis hosszúságot hagy a hajlításra és a deformációra.

Funkcionális 3D modellek

Ezek olyan nyomtatott modellek, amelyek valamilyen célt szolgálnak. Használhatók segédmodellként vagy cserealkatrészként.

A funkcionális 3D modellek nagy szilárdságnak vannak kitéve, és jó teherbíró képességgel kell rendelkezniük. Ez azt jelenti, hogy olyan kitöltést kell tartalmaznia, amely megfelel ezeknek a követelményeknek. E célból a kitöltés sűrűségének 50-80% körül kell lennie.

A legjobb kitöltési minták, amelyek ilyen mértékű teherbíró képességet mutatnak, a nyolcszögletes, a kocka, a kocka alosztás, a gyroid stb. A nyolcszögletes minta ismétlődő tetraéderes szerkezetű, amely a legtöbb irányban egyenletesen biztosítja a falak szilárdságát.

A minden irányból érkező feszültségek kezelésére a legjobb mintázat a giroda. Ez egy háromdimenziós hullámszerű struktúrával rendelkezik, amely minden irányban szimmetrikus. Ez az oka annak, hogy ez a minta minden irányban szilárdságot mutat.

A gyroidszerkezet kis sűrűség mellett is kivételes szilárdságot mutat. Ez a természetben előforduló szerkezet a pillangók szárnyában és egyes sejtek membránjában található meg.

Rugalmas modellek

A rugalmasság érdekében figyelembe kell venni a kitöltőanyag nyomtatásának anyagát. A legjobb megoldás itt a PLA használata lenne erre a célra.

A kitöltési sűrűség erre a célra 0-100% körül lehet, attól függően, hogy mekkora rugalmasságra van szüksége. Az erre a célra rendelkezésre álló különböző minták a következők: koncentrikus, kereszt, cross3D stb.

A koncentrikus egy olyan kitöltési minta, amely a körvonal fodrozódásszerű mintázata lenne. Ez a körvonal koncentrikus másolataiból állna, amelyek a kitöltést alkotják. Egy másik erre a célra szolgáló minta a kereszt. Ez egy 2D rács, amely hagyja, hogy a tér között csavarodás és hajlítás legyen.

A koncentrikus és a 2D-s minták nagyon rugalmasak, de ha valami olyat szeretne, ami egy kicsit merev is, akkor a legjobb megoldás a kereszt 3D nevű minta használata lesz. Ennek a kitöltésnek van egy dőlésszöge a z tengelyen keresztül, de a 2D-s síkban egy rétegben ugyanaz marad.

A feltöltés előnyei

Növeli a nyomtatási sebességet

Mivel a kitöltés egy ismétlődő háromdimenziós minta, könnyen nyomtatható. A 3D nyomtató rétegenként nyomtat, és minden réteg 2 fő részből áll: a kitöltésből és a körvonalból. A körvonal a réteg kerülete, amely a nyomtatott modell külső héja vagy falai lesznek.

Egy réteg nyomtatása során a körvonal nyomtatásához nagy pontosságra van szükség, mivel ez határozza meg a tárgy alakját. Eközben a kitöltés, amely egy ismétlődő minta, a korábban használt pontossági szint nélkül nyomtatható. Ez azt jelenti, hogy gyorsan, ide-oda mozogva nyomtatható.

Alacsony anyagfelhasználás

A modell nyomtatásához felhasznált anyag akkor lesz a legnagyobb, ha a modell belülről tiszta szilárd anyagként kerül kinyomtatásra. Ezt nevezzük 100%-os kitöltési sűrűségű kitöltésnek. A 3D modell nyomtatásához felhasznált anyagfelhasználást megfelelő kitöltés alkalmazásával csökkenthetjük. A kitöltési sűrűséget igényeinknek megfelelően választhatjuk meg.

Különböző minták kiválasztása

Sokféle mintát választhatunk a kitöltéshez, ez lehetőséget ad arra, hogy igényeinknek megfelelően válasszunk. A különböző minták különböző tulajdonságokkal rendelkeznek, és ennek megfelelően használhatjuk őket. A mintát gyakran a következő tényezők figyelembevételével választják ki.

• A modell alakja - Bármilyen mintát választhat egy tárgyhoz. Az optimális megoldás itt az lenne, ha azt választanád, amelyik a maximális szilárdságot biztosítja a legkevesebb anyagmennyiséggel a modell adott alakjához. Ha egy kerek vagy hengeres megoldást készítesz, a legjobb mintázat az lenne, ha egy koncentrikus mintát választanál, mint például az archi vagy az okta.
• Rugalmasság - ha nem áll az erő vagy a merevség mögött; akkor olyan kitöltési mintát kell választania, amely lehetővé teszi a rugalmasságot, mint a koncentrikus mintázat, a kereszt vagy a kereszt 3D. Vannak olyan minták, amelyek az általános rugalmasságot szolgálják, és vannak olyanok, amelyek egy adott dimenzióban a rugalmasságot szolgálják.
• A modell erőssége - a minták nagy szerepet játszanak a modell erősségének meghatározásában. Egyes minták, mint például a gyroid, a kocka vagy a nyolcszög, elég erősek. Ezek a minták nagyobb erősséget adhatnak a modellnek, mint más minták ugyanolyan kitöltési sűrűség mellett.
• Anyaghasználat - A kitöltési sűrűségtől függetlenül egyes mintákat úgy terveztek, hogy szorosan tömörítsék, míg mások lazán kötődnek, így sok szabad helyet hagynak.

A kitöltés hatékony felhasználása

A kitöltés nyomtatási szöge

A kitöltés nyomtatása során különböző dolgokat kell figyelembe venni. Az egyik ilyen dolog a szög, amelyben a kitöltés nyomtatása történik.

Ha észreveszi, a legtöbb nyomatnál a nyomtatás szöge mindig 45 fokos. Ez azért van, mert 45 fokos szögben az X és az Y motorok egyforma sebességgel dolgoznak. Ez növeli a kitöltés befejezésének sebességét.

Néha olyan helyzetbe kerül, amikor a kitöltés szögének megváltoztatása erősebben tarthat néhány gyenge részt. A szög megváltoztatása azonban csökkentené a sebességet. A legjobb megoldás ennek a problémának az elkerülésére az lesz, ha a modellt a szeletelő szoftverben magában a szeletelő szoftverben a kitöltés megfelelő vonalában pozícionálja.

Kitöltés Átfedés

A kitöltésnek a falhoz való erősebb kapcsolódását a kitöltés átfedése értékének növelésével érheti el. A kitöltés átfedése egy olyan paraméter, amelynek növelésével a kitöltés és a körvonal belső falának metszéspontja növekszik.

Fokozatos és fokozatos kitöltés

Ha azt szeretné, hogy a kitöltés erősebben tartson a 3D nyomtatás falai felé, akkor a legjobb módja ennek a gradiens kitöltés használata. A gradiens kitöltésnél a kitöltés sűrűsége az XY síkban változik. A kitöltés sűrűsége a modell körvonalához közeledve egyre nagyobb lesz.

Ez az egyik leghatékonyabb módja annak, hogy a modellnek nagyobb szilárdságot adjunk. Az egyetlen hátránya ennek a megközelítésnek, hogy több nyomtatási időt vesz igénybe.

Létezik egy hasonló típusú nyomtatás, az úgynevezett fokozatos kitöltés, amelynél a kitöltés sűrűsége a Z tengelyen keresztül változik.

A kitöltés vastagsága

Használjon vastag kitöltést, hogy nagyobb szilárdságot és merevséget érjen el. A nagyon vékony kitöltés kinyomtatása a szerkezetet hajlamossá teszi a sérülésre stressz hatására.

Többféle töltési sűrűség

Az új 3D nyomtatási szoftverek némelyike hatékony eszközökkel rendelkezik, amelyekkel egyetlen modellben többször is megváltoztatható a kitöltési sűrűség.

Ennek a módszernek az egyik fő előnye az anyag intelligens felhasználása azokon a helyeken, ahol a modellben erőre van szükség. Itt nem kell az egész modellen keresztül nagy kitöltési sűrűséget használni ahhoz, hogy a nyomtatás egy-egy részét erősen megtartsa.