Užpildas yra vienas iš pagrindinių 3D spausdinimo parametrų, tačiau man buvo įdomu, kiek užpildo iš tikrųjų reikia spausdinant. Atlikau keletą tyrimų, kad sužinočiau keletą gerų užpildo procentų, kuriuos paaiškinsiu šiame straipsnyje.

Reikiamas užpildas priklauso nuo to, kokį objektą kuriate. Jei objektą kuriate dėl išvaizdos, o ne dėl tvirtumo, turėtų pakakti 10-20 % užpildo. Kita vertus, jei reikia tvirtumo, ilgaamžiškumo ir funkcionalumo, 50-80 % užpildo yra geras kiekis.

Likusioje šio straipsnio dalyje išsamiai aptarsime, kokie veiksniai turi įtakos tam, kiek užpildo reikia 3D spausdinimui, ir kitus patarimus, kuriais galite pasinaudoti.

Kas yra užpildymas?

Spausdinant 3D modelį, vienas dalykas, kuriam nereikia jokio tikslumo ar dėmesio, yra tai, kaip atspausdinti interjerą. Dėl šios priežasties jums nereikia sukurti visiškai vientiso modelio interjero. Todėl galite naudoti kitokį metodą, kad interjerą atspausdintumėte veiksmingiau ir efektyviau.

Užpildas - tai trimatė struktūra, kuri spausdinama modelio viduje, kad laikytų jūsų modelio sienas arba perimetrą. Užpildas naudojamas siekiant suteikti atspausdintam modeliui tvirtumo naudojant nedidelį kiekį medžiagos. Tai gali būti pasikartojantis modelis, kuris gali palengvinti spausdinimą.

Vienas iš pagrindinių užpildo privalumų yra tas, kad vidų galima spausdinti įvairaus įdubimo laipsnio. Šį veiksnį galima išreikšti kita sąvoka, vadinama užpildo tankiu.

Jei užpildo tankis yra 0 %, tai reiškia, kad atspausdintas modelis yra visiškai tuščiaviduris, o 100 % reiškia, kad modelio vidus yra visiškai kietas. Užpildas ne tik išlaiko konstrukciją, bet ir lemia konstrukcijos tvirtumą.

Kiek užpildo reikia 3D spausdinto modelio spausdinimui, priklauso tik nuo spausdinimo tipo ir funkcionalumo. Aptarsime skirtingus užpildus ir skirtingiems tikslams naudojamus modelius.

Skirtingas užpildymo tankis skirtingiems tikslams

Naudojimas kaip modelis arba dekoratyvinis elementas

Statant modelį reprezentacijai ar parodai, nereikia, kad modelis būtų stiprus ir atlaikytų dideles apkrovas. Dėl šios priežasties jums nereikia per stipraus užpildo, kuris išlaikytų konstrukciją.

Šiam tikslui naudojamo užpildo tankis gali būti apie 10-20 %. Taip galima sutaupyti medžiagos ir atlikti reikiamą tikslą nesukeliant problemų.

Šiuo atveju geriausiai tinka linijų arba zigzago raštas. Šie raštai išlaiko struktūrą kartu, suteikdami tam reikalingą tvirtumą. Kadangi tai labai paprasti raštai, juos galima lengvai atspausdinti, be to, sutrumpėja bendras spausdinimo laikas.

Kai kurie žmonės rekomenduoja naudoti net 5 % užpildą didesniems atspaudams, tačiau įsitikinkite, kad naudojate "Lines" užpildo modelį. Galite pridėti daugiau perimetrų arba padidinti sienelių storį, kad modeliui suteiktumėte šiek tiek tvirtumo.

Peržiūrėkite toliau pateiktą "Reddit" naudotojo 3D atspaudą.

7 valandos su 5 % užpildo iš ender3

Standartiniai 3D modeliai

Tai atspausdinti modeliai, kurie naudojami po spausdinimo, išskyrus parodą. Šiems atspaudams reikia daugiau tvirtumo, palyginti su ankstesniais, ir jie turėtų atlaikyti vidutinio stiprumo apkrovas. Tai reiškia, kad užpildymo tankis turėtų būti padidintas iki maždaug 15-50 %.

Šiam tikslui tinka tokie raštai kaip trikampiai, tinklelis arba trikampiai. Šie raštai yra šiek tiek sudėtingesni už linijas ir zigzagus. Todėl šiems raštams atspausdinti prireiks daugiau laiko. Tiesą sakant, šiems raštams atspausdinti prireiks 25 % daugiau laiko, palyginti su ankstesniais.

Galite suskaidyti ir išstudijuoti kiekvieno modelio savybę, nes ir jie tarpusavyje turi nedidelių skirtumų. Tinklelio struktūra yra paprasčiausia ir silpniausia iš visų trijų. Kadangi tai paprastas tinklelis, jį galima greitai atspausdinti, palyginti su kitais.

Didžiulis trikampio modelio privalumas yra jo gebėjimas atlaikyti apkrovą, kai ji veikia statmenai sienoms. Trikampio modelis gali būti naudojamas modelio srityse, kuriose yra mažų stačiakampių elementų, nes šis modelis, palyginti su tinkleliu, tokiomis sąlygomis sukuria didesnį ryšį su sienomis.

Trikampio šešiakampis yra stipriausias iš visų trijų, jame yra ir trikampių, ir šešiakampių derinys. Šešiakampį įtraukus į tinklą, jis tampa daug stipresnis. Tai akivaizdu iš to, kad bičių koriai savo tinklui naudoja tą patį daugiakampį.

Dar vienas trikampio tinklelio privalumas yra tas, kad dėl prasto aušinimo jis patiria mažiau struktūrinių pažeidimų, palyginti su kitais. Taip yra todėl, kad visos šio modelio briaunos, palyginti su kitomis, yra trumpos, todėl lieka nedidelis ilgis lenkimui ir deformacijai.

Funkciniai 3D modeliai

Tai spausdinti modeliai, kurie yra skirti tam tikram tikslui. Jie gali būti naudojami kaip pagalbiniai modeliai arba atsarginės dalys.

Funkciniams 3D modeliams taikomas didelis stiprumas ir jie turi pasižymėti gera laikomąja galia. Tai reiškia, kad juose turi būti užpildas, atitinkantis šiuos reikalavimus. Šiuo tikslu užpildo tankis turėtų būti apie 50-80 %.

Geriausi užpildų modeliai, kurie pasižymi tokia laikomąja galia, yra aštuonetas, kubas, kubo padalijimas, giroidas ir t. t. Aštuoneto modelis yra pasikartojančios tetraedrinės struktūros, kuri tolygiai užtikrina sienų stiprumą daugeliu krypčių.

Geriausiai bet kurios krypties įtempiams atlaikyti tinka giroidas. Jis turi trimatę į bangą panašią struktūrą, kuri yra simetriška visomis kryptimis. Dėl šios priežasties šis modelis pasižymi stiprumu visomis kryptimis.

Gyroidinė struktūra pasižymi išskirtiniu tvirtumu esant mažam tankiui. Tai natūraliai susidaranti struktūra, aptinkama drugelių sparnuose ir kai kurių ląstelių membranose.

Lankstūs modeliai

Norint gauti lankstumo, reikia atsižvelgti į užpildo spausdinimo medžiagą. Šiuo atveju geriausias sprendimas būtų šiam tikslui naudoti PLA.

Šiuo tikslu užpildymo tankis gali būti 0-100 %, priklausomai nuo to, kokio lankstumo jums reikia. Šiam tikslui galima naudoti įvairius raštus: koncentrinį, kryžminį, kryžminį3D ir t. t.

Koncentrinis yra užpildymo raštas, kuris būtų panašus į kontūro raštą. Tai būtų koncentriškos kontūro kopijos, sudarančios užpildymą. Kitas šiam tikslui skirtas raštas yra kryžminis. Tai yra 2D tinklelis, kuris leidžia erdvę tarp jų susukti ir sulenkti.

Koncentriniai ir 2D raštai yra labai lankstūs, tačiau jei norite kažko, kas taip pat būtų šiek tiek standus, geriausia bus naudoti raštą, vadinamą kryžminiu 3D. Šis užpildas turi nuolydį per z ašį, tačiau išlieka toks pat 2D plokštumos sluoksnyje.

Užpildymo privalumai

Padidina spausdinimo greitį

Kadangi užpildas yra pasikartojantis trimatis modelis, jį lengva spausdinti. 3D spausdintuvas spausdina sluoksniais, o kiekvieną sluoksnį sudaro 2 pagrindinės dalys: užpildas ir kontūras. Kontūras yra sluoksnio perimetras, kuris tampa išoriniu spausdinimo modelio apvalkalu arba sienelėmis.

Spausdinant sluoksnį, kontūrą reikia spausdinti labai tiksliai, nes jis apibrėžia objekto formą. Tuo tarpu užpildą, kuris yra pasikartojantis raštas, galima spausdinti be anksčiau naudoto tikslumo lygio. Tai reiškia, kad jį galima spausdinti greitai, judant pirmyn ir atgal.

Mažas medžiagų suvartojimas

Modeliui spausdinti sunaudojama daugiausiai medžiagos, kai jis spausdinamas kaip grynas kietas kūnas viduje. Tai vadinama užpildo 100 % tankiu. 3D modeliui spausdinti sunaudojamos medžiagos kiekį galime sumažinti naudodami tinkamą užpildą. Užpildo tankį galime pasirinkti pagal savo poreikius.

Įvairūs modeliai, kuriuos galite pasirinkti

Yra daugybė raštų, kuriuos galima rinktis užpildams, todėl galime rinktis pagal savo poreikius. Skirtingi raštai pasižymi skirtingomis savybėmis, todėl galime juos atitinkamai naudoti. Dažnai raštas pasirenkamas atsižvelgiant į šiuos veiksnius -

• Modelio forma - galite pasirinkti bet kokį objekto modelį. Optimalus sprendimas šiuo atveju būtų pasirinkti tokį, kuris suteikia didžiausią tvirtumą naudojant mažiausią medžiagos kiekį konkrečiai modelio formai. Jei gaminate apvalų ar cilindrinį sprendimą, geriausias modelis, kuris jį laikytų, būtų pasirinkti koncentrinį modelį, pavyzdžiui, archi arba okta.
• Lankstumas - jei jums neužtenka tvirtumo ar standumo; tuomet reikia pasirinkti tokį užpildymo raštą, kuris leidžia lankstumą, pavyzdžiui, koncentrinius raštus, kryžminius arba kryžminius 3D. Yra raštų, skirtų bendram lankstumui, ir tokių, kurie skirti lankstumui tam tikroje dimensijoje.
• Modelio stiprumas - modeliai vaidina didžiulį vaidmenį nustatant modelio stiprumą. Kai kurie modeliai, pavyzdžiui, giroido, kubo ar aštuoneto, yra gana stiprūs. Šie modeliai gali suteikti modeliui daugiau stiprumo nei kiti modeliai, esant tam pačiam užpildymo tankiui.
• Medžiagos naudojimas - nepriklausomai nuo užpildo tankio, kai kurie modeliai yra suprojektuoti taip, kad jis būtų glaudžiai supakuotas, o kai kurie - laisvai surišti, paliekant daug laisvos vietos.

Efektyvus užpildų naudojimas

Užpildo spausdinimo kampas

Spausdinant užpildą reikia atsižvelgti į įvairius dalykus. Vienas iš jų - kampas, kuriuo spausdinamas užpildas.

Jei pastebėjote, daugumoje atspaudų atspaudo kampas visada yra 45 laipsniai. Taip yra todėl, kad esant 45 laipsnių kampui tiek X, tiek Y varikliai dirba vienodu greičiu. Tai padidina užpildymo užbaigimo greitį.

Kartais susidursite su situacija, kai keičiant užpildo kampą kai kurios silpnos dalys gali būti stipresnės. Tačiau keičiant kampą sumažėtų greitis. Geriausias sprendimas, kaip išvengti šios problemos, bus pačioje pjaustymo programoje nustatyti tinkamą modelio padėtį su užpildu.

Užpildymo perdanga

Stipresnį užpildo ryšį su siena galite pasiekti padidindami užpildo persidengimo vertę. Užpildo persidengimas - tai parametras, kurį padidinus padidėja užpildo susikirtimas su vidine kontūro siena.

Nuolydis ir laipsniškas užpildymas

Jei norite, kad užpildas stipriau laikytųsi link 3D spausdinimo sienelių, geriausia tai padaryti naudojant gradientinį užpildą. Naudojant gradientinį užpildą užpildo tankis kinta XY plokštumoje. Artėjant prie modelio kontūro užpildo tankis tampa didesnis.

Tai vienas veiksmingiausių būdų modeliui suteikti daugiau tvirtumo. Vienintelis šio būdo trūkumas yra tas, kad reikia daugiau spausdinimo laiko.

Yra panašus spausdinimo tipas, vadinamas laipsnišku užpildymu, kai užpildymo tankis kinta pagal Z ašį.

Užpildo storis

Naudokite storą užpildą, kad gautumėte daugiau tvirtumo ir standumo. Spausdinant labai ploną užpildą, konstrukcija bus linkusi pažeisti veikiant apkrovai.

Kelių užpildų tankis

Kai kuriose naujose 3D spausdinimo programinėse įrangose įdiegti galingi įrankiai, leidžiantys viename modelyje kelis kartus keisti užpildymo tankį.

Vienas iš pagrindinių šio metodo privalumų - protingas medžiagos naudojimas tose modelio vietose, kurioms reikia tvirtumo. Šiuo atveju nereikia naudoti didelio užpildymo tankio per visą modelį, kad tvirtai laikytųsi tik viena spausdinimo dalis.