Infill patronen worden soms over het hoofd gezien bij 3D printen omdat het slechts één onderdeel is van de vele instellingen voor je prints. Er zijn verschillende infill patronen, maar toen ik de lijst doornam, vroeg ik me af welk infill patroon het beste is bij 3D printen?

Het beste invulpatroon voor 3D printen is een zeshoekige vorm zoals Cubic als u een goede balans zoekt tussen snelheid en sterkte. Wanneer u de functie van uw 3D geprinte onderdeel bepaalt, zal het beste invulpatroon variëren. Voor snelheid is het beste invulpatroon het Lines patroon, terwijl voor sterkte Cubic het beste is.

Er is iets meer aan invulpatronen dan ik me eerst realiseerde, dus ik zal wat dieper ingaan op de basisprincipes van elk invulpatroon, en ook op welke patronen mensen beschouwen als de sterkste, de snelste en de allround winnaar.

Welke soorten invulpatronen zijn er?

Als we kijken naar Cura, de meest populaire slicing software die er is, zijn hier de invulpatroon opties die ze hebben, samen met wat visuals en nuttige informatie.

• Rooster
• Lijnen
• Driehoek
• Driehoekig
• Kubisch
• Kubieke onderverdeling
• Octet
• Kwart kubieke
• Concentrisch
• ZigZag
• Cross
• Cross3D
• Gyroïde

Wat is Grid Infill?

Dit invulpatroon heeft een kruislings patroon waardoor twee loodrechte lijnenreeksen ontstaan die in het midden vierkanten vormen.

• Grote kracht in verticale richting
• Goede kracht in de richting op de gevormde lijnen
• Zwakker in de diagonale richting
• Creëert een vrij goed, glad oppervlak

Wat is Lines/Rectilinear Infill?

Het Lijnenpatroon creëert verschillende parallelle lijnen over je object, met afwisselende richtingen per laag. Dus eigenlijk heeft de ene laag lijnen die de ene kant op gaan, en de volgende laag lijnen die de andere kant op gaan. Het lijkt erg op het rasterpatroon, maar er is een verschil.

• Meestal zwak in de verticale richting
• Zeer zwak in de horizontale richting, behalve in de richting van de lijnen
• Dit is het beste patroon voor een gladde bovenkant

Een voorbeeld van de verschillen tussen het Lijnen- en het Rasterpatroon wordt hieronder getoond, waarbij de invulrichtingen standaard op 45° & -45° staan

Lijnen (rechtlijnige) invulling:

Laag 1: 45° - diagonaal naar rechts

Laag 2: -45° - diagonaal naar links

Laag 3: 45° - diagonaal naar rechts

Laag 4: -45° - diagonaal naar links

Roosterinvulling:

Laag 1: 45° en -45°

Laag 2: 45° en -45°

Laag 3: 45° en -45°

Laag 4: 45° en -45°

Wat is Triangle Infill?

Dit spreekt voor zich; een invulpatroon waarbij drie sets lijnen in verschillende richtingen worden gecreëerd om driehoeken te vormen.

• Heeft een gelijke hoeveelheid kracht in elke horizontale richting
• Grote schuifweerstand
• Problemen met stroomonderbrekingen, zodat hoge opvuldichtheden een lage relatieve sterkte hebben.

Wat is Tri-Hexagonal Infill?

Dit invulpatroon heeft een mengsel van driehoeken en zeshoekige vormen, verspreid over het object. Het doet dit door drie sets lijnen te creëren in drie verschillende richtingen, maar zodanig dat ze elkaar niet op dezelfde plaats snijden.

• Zeer sterk in de horizontale richting
• Gelijke sterkte in elke horizontale richting
• Grote weerstand tegen afschuiving
• Vereist vele bovenste huidlagen om een gelijkmatige bovenkant te krijgen

Wat is Cubic Infill?

Het Cubic patroon creëert kubussen die worden getiteld en gestapeld, waardoor een 3-dimensionaal patroon ontstaat. Deze kubussen zijn zo georiënteerd dat ze op hoeken staan, zodat ze kunnen worden afgedrukt zonder overhangende interne oppervlakken.

• Gelijke kracht in alle richtingen, ook verticaal
• Vrij goede algemene sterkte in elke richting
• Dit patroon vermindert het kussen omdat er geen lange verticale zakken ontstaan.

Wat is Cubic Subdivision Infill?

Het Cubic Subdivision patroon creëert ook kubussen en een 3-dimensionaal patroon, maar het creëert grotere kubussen naar het midden van het object toe. Dit wordt gedaan zodat de belangrijkste gebieden voor sterkte een goede opvulling hebben, terwijl materiaal wordt bespaard waar opvulling het minst effectief is.

Infill dichtheden moeten worden verhoogd met dit patroon omdat ze echt laag kunnen zijn in de middengebieden. Het werkt door het creëren van een reeks van 8 onderverdeelde kubussen, dan worden de kubussen die muren raken onderverdeeld tot infill lijn afstand is bereikt.

• Beste en sterkste patroon in termen van gewicht en afdruktijd (verhouding sterkte/gewicht)
• Gelijke kracht in alle richtingen, ook verticaal
• Vermindert ook de effecten van kussen
• Het verhogen van de inbreidingsdichtheid betekent dat de inbreiding niet door de muren heen mag komen.
• Heeft veel intrekkingen, niet geweldig voor flexibele of minder viskeuze materialen (lopend)
• De snijtijd is relatief langer

Wat is Octet Infill?

Het Octet invulpatroon is een ander 3-dimensionaal patroon dat een mix maakt van kubussen en regelmatige tetraëders (driehoekige piramide). Dit patroon produceert om de zoveel tijd meerdere invullijnen naast elkaar.

• Heeft een sterk intern frame, vooral waar de aangrenzende lijnen zijn
• Modellen met een gemiddelde dikte (ongeveer 1cm/0,39″) doen het goed qua sterkte
• Heeft ook minder kusseneffecten omdat er geen lange verticale luchtzakken ontstaan.
• Produceert slechte oppervlakken van topkwaliteit

Wat is Quarter Cubic Infill?

De Quarter Cubic is een beetje ingewikkelder qua uitleg, maar het lijkt veel op de Octet Infill. Het is een 3-dimensionaal patroon of tessalatie (nauwe rangschikking van vormen) bestaande uit tetraëders en verkorte tetraëders. Net als Octet plaatst het ook meerdere invullijnen naast elkaar om de zoveel tijd.

• Zware belastingen laten gewicht verdwijnen naar de interne structuur
• Het frame is in twee verschillende richtingen georiënteerd, waardoor ze individueel zwak zijn.
• Grote relatieve sterkte voor modellen met geringe dikte (enkele mm)
• Verminderd kusseneffect voor toplagen omdat er geen lange verticale luchtzakken worden geproduceerd.
• De overbruggingsafstand voor dit patroon is lang, zodat het een negatief effect kan hebben op de kwaliteit van het oppervlak.

Wat is Concentric Infill?

Het concentrische invulpatroon creëert eenvoudigweg een reeks binnenranden parallel aan de omtrek van uw object.

• Bij een invuldichtheid van 100% is dit het sterkste patroon, omdat de lijnen elkaar niet snijden.
• Zeer geschikt voor flexibele afdrukken omdat het zwak en gelijkmatig is in alle horizontale richtingen
• Heeft meer kracht in verticale richting dan in horizontale richting
• Zwakste invulpatroon als geen 100% invuldichtheid wordt gebruikt, omdat er geen horizontale sterkte is.
• 100% opvuldichtheid werkt beter bij niet-cirkelvormige vormen

Wat is Zigzag-invulling?

Het Zigzagpatroon creëert precies het patroon zoals het heet. Het lijkt erg op het Lijnenpatroon, maar het verschil is dat de lijnen in één lange lijn worden verbonden, waardoor de stroom minder wordt onderbroken. Vooral gebruikt in ondersteunende structuren.

• Bij gebruik van 100% opvuldichtheid is dit patroon het op één na sterkste
• Beter voor ronde vormen in vergelijking met het concentrische patroon bij 100% opvulpercentage
• Een van de beste patronen voor een glad oppervlak, omdat de lijnafstand zeer klein is
• Heeft een zwakke sterkte in verticale richting omdat de lagen onvoldoende hechtingspunten hebben
• Zeer zwak in de horizontale richting, anders dan in de richting van de lijnen
• Slechte weerstand tegen afschuiving, dus bezwijkt snel onder belasting

Wat is Cross Infill?

Het Cross infill patroon is een onorthodox patroon dat rondingen creëert met tussenruimtes, waardoor kruisvormen in een object worden nagebootst.

• Geweldig patroon voor flexibele voorwerpen omdat het in alle richtingen een gelijkmatige zwakke druk uitoefent.
• Lange rechte lijnen worden niet in de horizontale richting geproduceerd, dus het is nergens sterk.
• Heeft geen enkele terugtrekking, dus het is gemakkelijker om flexibele materialen af te drukken met
• Sterker in verticale richting dan horizontaal

Wat is Cross 3D Infill?

Het Cross 3D invulpatroon creëert die rondingen met ruimtes ertussen, waardoor kruisvormen in het object worden nagebootst, maar pulseert ook langs de Z-as waardoor het in verticale richting zwakker wordt.

• Creëert gelijkmatige 'squishy-ness' in zowel horizontale als verticale richting, het beste patroon voor flexibles
• Heeft geen lange rechte lijnen dus is zwak in alle richtingen.
• Produceert ook geen herroepingen
• Dit duurt relatief lang om te snijden

Wat is Gyroid Infill?

Het Gyroid invulpatroon creëert een reeks golven in afwisselende richtingen.

• Even sterk in alle richtingen, maar niet het sterkste invulpatroon
• Geweldig voor flexibele materialen, maar produceert een minder kneedbaar object dan Cross 3D.
• Goede weerstand tegen knippen
• Creëert één volume waardoor vloeistoffen kunnen stromen, zeer geschikt voor oplosbare materialen
• Heeft een lange snijtijd en creëert grote G-Code bestanden
• Voor sommige printers kan het moeilijk zijn om de G-Code commando's per seconde bij te houden, vooral via seriële verbindingen.

Wat is het beste invulpatroon voor sterkte (Cura)?

Veel mensen twisten over welk invulpatroon het beste is voor de sterkte. Deze invulpatronen bestaan uit hoge sterkte in meerdere richtingen, en worden gewoonlijk gecategoriseerd als 3-dimensionale patronen.

De beste kandidaten die mensen naar voren hebben geschoven zijn meestal:

• Kubisch
• Gyroïde

Gelukkig is het een vrij korte lijst, zodat je er niet te veel hoeft te doorlopen om je perfecte pasvorm te vinden. Ik zal elke sterkte infill patroon doornemen om je te helpen beslissen voor welke je moet gaan. Eerlijk gezegd, van wat ik heb onderzocht, is er niet al te veel verschil in sterkte tussen deze, maar de ene heeft wel de overhand.

Kubisch

Cubic is geweldig vanwege zijn gelijkmatige sterkte vanuit alle richtingen. Het staat bij Cura zelf bekend als een sterk invulpatroon en heeft een aantal variaties waaruit blijkt hoe nuttig het is als invulpatroon.

Voor pure structurele sterkte is Cubic zeer gerespecteerd en populair bij 3D printer gebruikers.

Het kan last hebben van overhangende hoeken, afhankelijk van het model, maar over het algemeen drukt het zeer glad af.

Gyroïde

Waar gyroid de overhand heeft is zijn uniforme sterkte in alle richtingen, evenals de snelle 3D-printtijden. Uit de 'crush' sterkte test van CNC Kitchen bleek dat het Gyroid invulpatroon een bezwijkbelasting van precies 264KG heeft voor een 10% invuldichtheid in zowel de lood- als de dwarsrichting.

In termen van druktijd is er een toename van ongeveer 25% ten opzichte van het Lijnenpatroon. Cubic en Gyroid hebben zeer vergelijkbare druktijden.

Het gebruikt meer materiaal dan Cubic, maar het is vatbaarder voor drukproblemen zoals lagen die niet stapelen.

De hoge afschuifsterkte, buigvastheid en het lage gewicht van dit invulpatroon maken het een ideale keuze boven de meeste andere patronen. Het heeft niet alleen een hoge sterkte, het is ook geweldig voor flexibele prints.

Uit specifieke sterkteproeven van Cartesian Creations bleek dat het sterkste invulpatroon Gyroid was, vergeleken met 3D Honingraat (Simplify3D patroon vergelijkbaar met Cubic) en Rechtlijnig.

Hij toonde aan dat het Gyroid-patroon goed is in het opvangen van spanningen, bij 2 wanden, 10% vullingsdichtheid en 6 onderste en bovenste lagen. Hij vond dat het sterker was, minder materiaal gebruikte en sneller printte.

De keuze is aan u, maar persoonlijk zou ik gaan voor het Cubic patroon als ik maximale draagkracht wil. Als u kracht wilt, samen met flexibiliteit en snellere afdrukken, dan is Gyroid het patroon dat u moet nemen.

Er zijn andere factoren dan het invulpatroon voor maximale sterkte. CNC Kitchen vond het aantal wanden en de wanddikte de belangrijkste factor, maar het heeft nog steeds een significante invloed.

Hij ontdekte dit door een aantal verschillende invullingen, dichtheden en wanddiktes te testen en ontdekte hoe belangrijk de wanddikte was.

Deze hypothese heeft ook meer bewijs achter zich met een artikel geschreven in 2016 over de effecten van invulpatronen op de treksterkte. Het legt uit dat verschillende invulpatronen maximaal 5% verschillen in treksterkte, wat betekent dat het patroon alleen niet al te veel verschil maakte.

Hoewel treksterkte niet de enige gewenste sterkte is, betekent dit niet dat invulpatronen geen verschil van meer dan 5% in functionaliteit kunnen maken.

Wat is het snelste invulpatroon voor snelheid?

Als we kijken naar het beste invulpatroon voor snelheid, zijn de duidelijke factoren hier welke patronen de meeste rechte lijnen hebben, minder beweging en het minste materiaal gebruikt voor de afdruk.

Dit is vrij gemakkelijk te bepalen als we nadenken over de patroonkeuzes die we hebben.

Het beste invulpatroon voor snelheid is het Lijnen of Rechtlijnig patroon, wat het standaard invulpatroon is in Cura. Patronen met de meeste richtingsveranderingen duren meestal langer om te printen, dus rechte lijnen printen het snelst met grote snelheid.

Wanneer we kijken naar de belangrijke factor snelheid en het gebruik van het minste materiaal, kijken we naar de parameter van de beste sterkte-gewichtsverhouding. Dit betekent, in termen van sterkte en gewicht, welk invulpatroon de beste hoeveelheid sterkte heeft in verhouding tot hoeveel invulmateriaal wordt gebruikt.

We willen niet simpelweg het minste materiaal gebruiken en een voorwerp hebben dat gemakkelijk uit elkaar valt.

Er zijn daadwerkelijk tests uitgevoerd op deze parameter, waarbij CNC Kitchen heeft vastgesteld dat het normale Rechtlijnige of Lijnenpatroon een van de beste sterkte per gewichtsverhouding heeft en de minste hoeveelheid materiaal gebruikt. Het Kubische Verdelingspatroon is een andere kanshebber voor het gebruik van het minste materiaal. Het creëert een infill met hoge dichtheid rond de wanden en lager in het midden.

Het is een perfect patroon om als standaard te hebben voor uw afdrukken, anders dan wanneer u een specifiek doel hebt voor functionaliteit en sterkte. Niet alleen drukt het Lines-patroon of de Cubic Subdivision zeer snel, het gebruikt een lage hoeveelheid infill en heeft een goede sterkte.

Wat is het beste invulpatroon voor flexibele 3D prints?

De beste invulpatronen voor TPU en flexibels zijn:

• Concentrisch
• Cross
• Kruis 3D
• Gyroïde

Afhankelijk van uw model is er een ideaal patroon voor uw flexibele 3D prints.

Zoals eerder vermeld, werkt het concentrische patroon het best bij een vullingsdichtheid van 100%, maar meestal voor niet-cirkelvormige voorwerpen. Het heeft een vrij goede verticale sterkte, maar een zwakke horizontale sterkte, waardoor het de flexibele kenmerken heeft.

Het Cross en Cross 3D patroon hebben een gelijkmatige druk aan alle kanten, maar het Cross 3D voegt ook het element van de verticale richting toe, maar het duurt wel langer om te snijden.

Gyroid is geweldig wanneer u vullingen met een lagere dichtheid gebruikt en is om een paar redenen nuttig: het heeft snelle druktijden, grote weerstand tegen afschuiven, maar is over het geheel genomen minder flexibel dan de andere flexibele patronen.

Als u op zoek bent naar het beste opvulpatroon voor compressie, dan is Gyroid een van de beste keuzes.

Hoe belangrijk is de dichtheid of het percentage van de infill?

Infill dichtheid beïnvloedt een aantal belangrijke parameters voor uw 3D geprinte onderdeel. Als u met de muis over de 'Infill Dichtheid' instelling in Cura gaat, ziet u dat deze invloed heeft op Top Lagen, Onderste Lagen, Infill Lijn Afstand, Infill Patronen & Infill Overlap.

Infill dichtheid/percentage heeft een vrij grote invloed op de sterkte van het onderdeel en de printtijd.

Hoe hoger uw invulpercentage, hoe sterker uw onderdeel zal zijn, maar bij een invuldichtheid van meer dan 50% worden ze veel minder belangrijk in termen van het toevoegen van extra sterkte.

Het verschil in opvuldichtheid dat je in Cura instelt heeft een groot verschil in wat het verandert in je onderdeelstructuur.

Hieronder een visueel voorbeeld van 20% invuldichtheid vs. 10%.

Een grotere vuldichtheid betekent dat uw vullijnen dichter bij elkaar worden geplaatst, wat betekent dat meer structuren samenwerken om een onderdeel sterkte te geven.

Je kunt je voorstellen dat een poging tot breken met een lage dichtheid veel gemakkelijker is dan een met een hoge dichtheid.

Het is belangrijk te weten dat de invuldichtheid sterk varieert wat betreft het effect op een onderdeel door verschillen in invulpatronen.

In principe zal een verandering van 10% infill naar 20% infill voor een Lines-patroon niet hetzelfde zijn als dezelfde verandering bij een Gyroid-patroon.

De meeste vulpatronen hebben een vergelijkbaar gewicht bij dezelfde vullingsdichtheid, maar het Driehoekpatroon vertoonde een toename van het totale gewicht met bijna 40%.

Daarom hebben mensen die het Gyroid invulpatroon gebruiken niet zulke hoge invulpercentages nodig, maar krijgen zij toch een respectabel niveau van deelsterkte.

Een lage vullingsdichtheid kan leiden tot problemen zoals muren die niet aansluiten op de vulling en het ontstaan van luchtzakken, vooral bij patronen met veel kruisingen.

U kunt onderextrusie krijgen wanneer een invullijn een andere lijn kruist door stroomonderbrekingen.

Cura legt uit dat het verhogen van je invuldichtheid de volgende effecten heeft:

• Maakt uw afdrukken in het algemeen sterker
• Geeft uw bovenlagen een betere ondersteuning, waardoor ze gladder en luchtdichter worden
• Vermindert problemen bij het oplossen van problemen, zoals kussenvorming
• Vereist meer materiaal, waardoor het zwaarder is dan normaal.
• Duurt veel langer om af te drukken, afhankelijk van de grootte van je object

De invuldichtheid is dus zeker van belang wanneer we kijken naar de sterkte, het materiaalgebruik en de timing van onze afdrukken. Meestal is er een goed evenwicht te vinden tussen de invulpercentages, die variëren van 10%-30%, afhankelijk van waarvoor u het onderdeel wilt gebruiken.

Esthetische onderdelen of onderdelen om naar te kijken vereisen veel minder vullingsdichtheid, omdat er geen sterkte voor nodig is. Functionele onderdelen vereisen meer vullingsdichtheid (tot 70%), zodat ze de belasting over een lange periode aankunnen.

Beste invulpatroon voor transparant filament

Veel mensen gebruiken graag het Gyroid invulpatroon voor transparant filament, omdat het een cool uitziend patroon oplevert. Het kubusvormige of honingraatvormige invulpatroon ziet er ook geweldig uit voor transparante 3D prints. De beste invulling voor transparante prints is meestal 0% of 100%, zodat het model duidelijker wordt.

Hier is een voorbeeld van het Gyroid invulpatroon in een heldere PLA 3D-print. Een gebruiker zei dat hij Gyroid ook gebruikt met een invuldichtheid van 15%.

Clear pla met infill zorgt voor een cool patroon van 3D-printing

Bekijk de onderstaande video voor een prachtig beeld van 3D printen met transparant filament.