Wzory wypełnień są czasami pomijane w druku 3D, ponieważ jest to tylko jeden z elementów wielu ustawień dla Twoich wydruków. Istnieje kilka wzorów wypełnień, ale przeglądając listę zastanawiałem się sam nad tym, który wzór wypełnień jest najlepszy w druku 3D?

Najlepszym wzorem wypełnienia dla druku 3D jest sześciokątny kształt, taki jak Cubic, jeśli szukasz dobrej równowagi pomiędzy szybkością i wytrzymałością. Kiedy określisz funkcję swojej części drukowanej 3D, najlepszy wzór wypełnienia będzie się różnił. Dla szybkości najlepszym wzorem wypełnienia jest wzór Lines, podczas gdy dla wytrzymałości, Cubic.

Istnieje trochę więcej wzorów wypełnienia niż sobie to najpierw uświadomiłem, więc przejdę do kilku szczegółów na temat podstaw każdego wzoru wypełnienia, jak również tego, które wzory ludzie uważają za najsilniejsze, najszybsze i ogólnie zwycięskie.

Jakie są rodzaje wzorów wypełnień?

Jeśli spojrzymy na Cura, najpopularniejsze oprogramowanie do krojenia, oto opcje wzorów wypełnień, które mają, wraz z kilkoma wizualizacjami i przydatnymi informacjami.

• Siatka
• Linie
• Trójkąt
• Tri-Hexagonal
• Cubic
• Podział kubaturowy
• Oktet
• Quarter Cubic
• Koncentryczny
• ZigZag
• Cross
• Cross3D
• Gyroid

Co to jest Grid Infill?

Ten wzór wypełnienia ma wzór krzyżowy, który tworzy dwa prostopadłe zestawy linii, tworząc kwadraty w środku.

• Duża wytrzymałość w kierunku pionowym
• Dobra wytrzymałość w kierunku na linie formowane
• Słabsze w kierunku ukośnym
• Tworzy dość dobrą, gładką powierzchnię górną

Co to jest Lines/Rectilinear Infill?

Wzór Linie tworzy kilka równoległych linii na całym obiekcie, z różnymi kierunkami na każdej warstwie. W zasadzie na jednej warstwie linie idą w jedną stronę, a na następnej w drugą. Wygląda to bardzo podobnie do wzoru siatki, ale jest pewna różnica.

• Zazwyczaj słabe w kierunku pionowym
• Bardzo słaby w kierunku poziomym, z wyjątkiem kierunku linii
• Jest to najlepszy wzór dla gładkiej powierzchni górnej.

Przykład różnicy między wzorcem Linie i Siatka pokazano poniżej, gdzie kierunki wypełnienia są domyślnie ustawione na 45° & -45°.

Linie (prostoliniowe) wypełnienia:

Warstwa 1: 45° - ukośny kierunek w prawo

Warstwa 2: -45° - kierunek ukośny lewy

Warstwa 3: 45° - przekątna w prawo

Warstwa 4: -45° - kierunek ukośny lewy

Wypełnienie z siatki:

Warstwa 1: 45° i -45°

Warstwa 2: 45° i -45°

Warstwa 3: 45° i -45°

Warstwa 4: 45° i -45°

Co to jest Triangle Infill?

Jest to dość oczywiste; wzór wypełnienia, w którym trzy zestawy linii są tworzone w różnych kierunkach, aby utworzyć trójkąty.

• Ma jednakową siłę w każdym kierunku poziomym
• Duża odporność na ścinanie
• Problemy z przerwami w przepływie, dlatego duże gęstości wypełnienia mają niską wytrzymałość względną

Co to jest Tri-Hexagonal Infill?

Ten wzór wypełnienia ma mieszankę trójkątów i sześciokątów, przeplatających się w całym obiekcie. Robi to poprzez tworzenie trzech zestawów linii w trzech różnych kierunkach, ale w taki sposób, że nie przecinają się one w tym samym miejscu ze sobą.

• Bardzo silny w kierunku poziomym
• Jednakowa wytrzymałość w każdym kierunku poziomym
• Duża odporność na ścinanie
• Wymaga wielu wierzchnich warstw skóry, aby uzyskać równą powierzchnię.

Co to jest Cubic Infill?

Wzór Cubic tworzy kostki, które są tytułowane i układane w stosy, tworząc trójwymiarowy wzór. Kostki te są zorientowane tak, aby stały na rogach, więc mogą być drukowane bez wystających powierzchni wewnętrznych.

• Jednakowa wytrzymałość we wszystkich kierunkach, również w pionie
• Całkiem dobra ogólna wytrzymałość w każdym kierunku
• W tym wzorze zmniejsza się poduszkowatość, ponieważ nie powstają długie pionowe kieszenie

Co to jest Cubic Subdivision Infill?

Wzór Cubic Subdivision również tworzy kostki i trójwymiarowy wzór, ale tworzy większe kostki w kierunku środka obiektu. Robi się to po to, aby najważniejsze obszary dla wytrzymałości miały dobre wypełnienie, jednocześnie oszczędzając materiał tam, gdzie wypełnienie jest najmniej efektywne.

Gęstość wypełnienia powinna być zwiększona z tym wzorem, ponieważ może być naprawdę niska w środkowych obszarach. Działa to poprzez tworzenie serii 8 podzielonych kostek, a następnie kostki, które uderzają w ściany, są dzielone aż do osiągnięcia odległości linii wypełnienia.

• Najlepszy i najmocniejszy wzór pod względem wagi i czasu drukowania (stosunek wytrzymałości do wagi)
• Jednakowa wytrzymałość we wszystkich kierunkach, również w pionie
• Zmniejsza również skutki poduszkowania
• Zwiększenie gęstości wypełnienia oznacza, że nie powinno ono prześwitywać przez ściany
• Ma wiele retrakcji, nie nadaje się do elastycznych lub mniej lepkich materiałów (płynnych).
• Czas krojenia jest stosunkowo dłuższy

Co to jest Octet Infill?

Wzór wypełnienia Octet jest kolejnym trójwymiarowym wzorem, który tworzy mieszankę sześcianów i regularnych czworościanów (piramid trójkątnych). Wzór ten tworzy wiele linii wypełnienia przylegających do siebie co jakiś czas.

• Ma mocną ramę wewnętrzną, zwłaszcza tam, gdzie sąsiadujące linie
• Modele o średniej grubości (około 1cm/0,39″) dobrze sprawdzają się pod względem wytrzymałości
• Zmniejsza również efekt poduszki, ponieważ nie powstają długie pionowe kieszenie powietrza
• Produkuje złe powierzchnie najwyższej jakości

Co to jest Quarter Cubic Infill?

Quarter Cubic jest trochę bardziej skomplikowany w wyjaśnieniu, ale jest dość podobny do wypełnienia Octet. Jest to trójwymiarowy wzór lub tessalacja (ścisłe ułożenie kształtów) składający się z czworościanów i skróconych czworościanów. Podobnie jak Octet, również umieszcza kilka linii wypełnienia przylegających do siebie co jakiś czas.

• Ciężkie obciążenia rozpraszają ciężar na strukturę wewnętrzną
• Rama jest zorientowana w dwóch różnych kierunkach, co sprawia, że są one indywidualnie słabe.
• Duża wytrzymałość względna dla modeli o małej grubości (kilka mm)
• Zmniejszony efekt poduszki dla górnych warstw, ponieważ nie są wytwarzane długie pionowe kieszenie powietrza.
• Odległość mostkowania dla tego wzoru jest duża, więc może to mieć negatywny wpływ na jakość powierzchni górnej.

Co to jest Concentric Infill?

Wzór wypełnienia Concentric tworzy po prostu serię wewnętrznych obramowań równoległych do obwodu obiektu.

• Przy gęstości wypełnienia 100% jest to najsilniejszy wzór, ponieważ linie nie przecinają się.
• Świetnie nadaje się do elastycznych wydruków, ponieważ jest słaby i równy we wszystkich kierunkach poziomych
• Ma większą wytrzymałość w kierunku pionowym niż poziomym
• Najsłabszy wzór wypełnienia, jeśli nie stosuje się 100% gęstości wypełnienia, ponieważ nie ma wytrzymałości poziomej
• 100% gęstość wypełnienia sprawdza się lepiej przy kształtach nieokrągłych

Co to jest Zigzag Infill?

Wzór Zygzak po prostu tworzy sam wzór, jak to się nazywa.Jest bardzo podobny do wzoru Lines, ale różnica jest taka, że linie są połączone w jedną długą linię, co powoduje mniej przerw w przepływie.Głównie stosowane w strukturach wsparcia.

• Przy zastosowaniu 100% gęstości wypełnienia, wzór ten jest drugim najsilniejszym
• Lepsze dla kształtów okrągłych w porównaniu do wzoru koncentrycznego przy 100% udziale wypełnienia
• Jeden z najlepszych wzorów dla gładkiej powierzchni, ponieważ odległość linii jest bardzo mała
• Ma słabą wytrzymałość w kierunku pionowym, ponieważ warstwy mają niewystarczające punkty wiązania
• Bardzo słaba w kierunku poziomym, inna niż w kierunku, w którym zorientowane są linie
• Słaba odporność na ścinanie, więc szybko ulega zniszczeniu pod obciążeniem

Co to jest Cross Infill?

Wzór wypełnienia Cross to nieortodoksyjny wzór, który tworzy krzywe z przestrzeniami pomiędzy nimi, odwzorowując kształty krzyża wewnątrz obiektu.

• Świetny wzór dla elastycznych obiektów, ponieważ jest równomiernie słabo naciskany we wszystkich kierunkach
• Długie proste linie nie są produkowane w kierunku poziomym, więc nie jest mocny w żadnym miejscu
• Nie posiada żadnych załamań, dzięki czemu łatwiej jest drukować materiały elastyczne
• Silniejsze w kierunku pionowym niż poziomym

Czym jest Cross 3D Infill?

Wzór wypełnienia Cross 3D tworzy te krzywe z przestrzeniami pomiędzy nimi, replikując kształty krzyża wewnątrz obiektu, ale także pulsuje wzdłuż osi Z, czyniąc go słabszym w kierunku pionowym.

• Tworzy równomierną "miękkość" zarówno w kierunku poziomym, jak i pionowym, najlepszy wzór dla flexibles.
• Nie ma długich linii prostych, więc jest słaby we wszystkich kierunkach
• Nie produkuje też żadnych retrakcji
• Krojenie trwa stosunkowo długo

Co to jest Gyroid Infill?

Wzór wypełnienia Gyroid tworzy serię fal w naprzemiennych kierunkach.

• Równie mocne we wszystkich kierunkach, ale nie jest to najmocniejszy wzór wypełnienia
• Świetnie nadaje się do elastycznych materiałów, ale daje mniej giętki obiekt niż Cross 3D
• Dobra odporność na ścinanie
• Tworzy jedną objętość, która umożliwia przepływ płynów, świetna do materiałów rozpuszczalnych
• Ma długi czas krojenia i tworzy duże pliki G-Code
• Niektóre drukarki mogą mieć trudności z nadążeniem za komendami G-Code na sekundę, zwłaszcza w przypadku połączeń szeregowych.

Jaki jest najlepszy wzór wypełnienia w przypadku Strength (Cura)?

Wiele osób spiera się o to, który wzór wypełnienia jest najlepszy pod względem wytrzymałości. Te wzory wypełnienia składają się z wysokiej wytrzymałości w wielu kierunkach, zwykle są skategoryzowane jako wzory trójwymiarowe.

Najlepsi kandydaci, których ludzie tam rzucili, to zazwyczaj:

• Cubic
• Gyroid

Na szczęście jest to dość krótka lista, więc nie trzeba przechodzić przez zbyt wiele, aby znaleźć idealne dopasowanie. Przejdę przez każdy wzór wypełnienia, aby pomóc Ci zdecydować, na który się zdecydować. Szczerze mówiąc, z tego, co zbadałem, nie ma zbyt dużej różnicy w wytrzymałości między nimi, ale jeden ma przewagę.

Cubic

Cubic jest świetny ze względu na jego równomierną siłę ze wszystkich stron. Jest znany jako silny wzór wypełnienia przez samą Curę i ma wiele odmian pokazujących, jak bardzo jest przydatny jako wzór wypełnienia.

Jeśli chodzi o czystą wytrzymałość konstrukcji, Cubic jest bardzo dobrze postrzegany i popularny wśród użytkowników drukarek 3D.

Może cierpieć z powodu wypaczenia rogu overhang w zależności od modelu, ale generalnie drukuje bardzo gładko.

Gyroid

W przypadku Gyroida przeważa jego jednolita wytrzymałość we wszystkich kierunkach, jak również szybki czas druku 3D. Test wytrzymałości na "zgniatanie" przeprowadzony przez CNC Kitchen wykazał, że wzór wypełnienia Gyroid ma obciążenie awaryjne wynoszące dokładnie 264KG dla 10% gęstości wypełnienia zarówno w kierunku prostopadłym, jak i poprzecznym.

Jeśli chodzi o czas druku, to w porównaniu z wzorem Lines jest on większy o około 25%. Cubic i Gyroid mają bardzo podobne czasy druku.

Zużywa więcej materiału niż Cubic, ale jest bardziej podatny na problemy z drukowaniem, takie jak nie układanie warstw w stos.

Wysoka wytrzymałość na ścinanie, odporność na zginanie i niska waga tego wzoru wypełnienia sprawiają, że jest on idealnym wyborem w porównaniu z większością innych wzorów. Nie tylko ma wysoką wytrzymałość, ale również świetnie nadaje się do elastycznych wydruków.

Testy wytrzymałościowe przeprowadzone przez Cartesian Creations wykazały, że najsilniejszym wzorem wypełnienia jest Gyroid, w porównaniu do 3D Honeycomb (wzór Simplify3D podobny do Cubic) i Rectilinear.

Wykazał, że wzór Gyroid jest świetny w pochłanianiu naprężeń, przy 2 ścianach, 10% gęstości wypełnienia i 6 warstwach dolnych i górnych. Stwierdził, że był mocniejszy, zużywał mniej materiału i drukował się szybciej.

Wybór należy do Ciebie, ale ja osobiście wybrałbym wzór Cubic, jeśli zależy mi na maksymalnej wytrzymałości na obciążenia. Jeśli zależy Ci na wytrzymałości, wraz z elastycznością i szybszymi wydrukami, Gyroid jest wzorem, który należy wybrać.

Istnieją czynniki inne niż wzór wypełnienia dla maksymalnej wytrzymałości. CNC Kitchen znalazł główny czynnik jest liczba ścian i grubość ścian, ale nadal ma signficant wpływ.

Przekonał się o tym, testując wiele różnych wypełnień, gęstości i grubości ścian i odkrył, jak duże znaczenie ma grubość ścian.

Hipoteza ta ma również więcej dowodów na poparcie jej w artykule napisanym w 2016 roku na temat wpływu wzorów wypełnień na wytrzymałość na rozciąganie. Wyjaśnia się w nim, że różne wzory wypełnień miały maksymalnie 5% różnice w wytrzymałości na rozciąganie, co oznacza, że sam wzór nie robił zbyt dużej różnicy.

Główna różnica w zakresie wypełnienia dotyczyła procentu wypełnienia. Chociaż wytrzymałość na rozciąganie nie jest jedyną poszukiwaną wytrzymałością, więc nie oznacza to, że wzory wypełnienia nie mogą stanowić różnicy większej niż 5% pod względem funkcjonalności.

Jaki jest najszybszy wzór wypełnienia dla prędkości?

Jeśli patrzymy na najlepszy wzór wypełnienia dla prędkości, jasnymi czynnikami są tutaj te wzory, które mają najwięcej prostych linii, mniejszy ruch i najmniej materiału użytego do druku.

Jest to dość łatwe do określenia, gdy pomyślimy o wyborach wzorów, które mamy.

Najlepszym wzorem wypełnienia pod względem szybkości jest wzór Linie lub Prostoliniowy, który jest domyślnym wzorem wypełnienia w programie Cura. Wzory z największą liczbą zmian kierunku zwykle trwają dłużej, więc linie proste drukują się najszybciej z dużą szybkością.

Kiedy patrzymy na ważny czynnik szybkości i użycia najmniejszej ilości materiału, patrzymy na parametr najlepszego stosunku wytrzymałości do wagi. Oznacza to, pod względem wytrzymałości i wagi, który wzór wypełnienia ma najlepszą ilość wytrzymałości w stosunku do ilości użytego wypełnienia.

Nie chcielibyśmy po prostu użyć najmniejszego materiału i mieć przedmiotu, który łatwo się rozpada.

Testy rzeczywiście zostały przeprowadzone na tym parametrze, gdzie CNC Kitchen stwierdził, że normalny wzór Rectilinear lub Lines ma jeden z najlepszych stosunek wytrzymałości do wagi i wykorzystuje najmniejszą ilość materiału. Cubic Subdivision wzór jest kolejnym pretendentem do korzystania z najmniej materiału. Tworzy wysokiej gęstości wypełnienie wokół ścian i niższe w środku.

Jest to doskonały wzór, który można mieć jako domyślny dla swoich wydruków, innych niż te, które mają konkretny cel dla funkcjonalności i wytrzymałości. Nie tylko wzór Lines lub Cubic Subdivision drukuje się bardzo szybko, używa małej ilości wypełnienia i ma dobrą wytrzymałość.

Jaki jest najlepszy wzór wypełnienia dla elastycznych wydruków 3D?

Najlepsze wzory wypełnień dla TPU i flexibles to:

• Koncentryczny
• Cross
• Cross 3D
• Gyroid

W zależności od Twojego modelu, znajdzie się idealny wzór dla Twoich elastycznych wydruków 3D.

Jak już wspomniano, wzór Concentric działa najlepiej przy gęstości wypełnienia 100%, ale głównie dla obiektów nieokrągłych. Ma dość dobrą wytrzymałość pionową, ale słabą poziomą, co nadaje mu właściwości elastyczne

Wzory Cross i Cross 3D mają równomierny nacisk ze wszystkich stron, ale Cross 3D dodaje również w pionowym elemencie kierunku, ale to trwa dłużej, aby pokroić.

Gyroid jest świetny, gdy używasz wypełnień o mniejszej gęstości i jest przydatny z kilku powodów. Ma szybki czas drukowania, dużą odporność na ścinanie, ale jest ogólnie mniej elastyczny w porównaniu z innymi elastycznymi wzorami.

Jeśli szukasz najlepszego wzoru wypełnienia dla kompresji to Gyroid jest jednym z najlepszych wyborów.

Jak duże znaczenie ma gęstość lub procent wypełnienia?

Gęstość wypełnienia wpływa na wiele ważnych parametrów Twojej części drukowanej 3D. Kiedy najedziesz na ustawienie "Gęstość wypełnienia" w Cura, okaże się, że ma ono wpływ na warstwy górne, warstwy dolne, odległość linii wypełnienia, wzory wypełnienia & nakładanie się wypełnienia.

Gęstość/procent wypełnienia ma dość istotny wpływ na wytrzymałość części i czas druku.

Im wyższy procent wypełnienia, tym mocniejsza będzie część, ale przy gęstości wypełnienia powyżej 50%, stają się one o wiele mniej znaczące w zakresie dodawania dodatkowej wytrzymałości.

Różnica między gęstością wypełnienia, którą ustawiasz w Cura, ma dużą różnicę, jeśli chodzi o to, co zmienia się w twojej strukturze części.

Poniżej znajduje się wizualny przykład 20% gęstości infill vs 10%.

Większa gęstość wypełnienia oznacza, że linie wypełnienia będą umieszczone bliżej siebie, co oznacza, że więcej struktur współpracuje ze sobą, aby nadać części wytrzymałość.

Można sobie wyobrazić, że próba rozbicia o małej gęstości będzie znacznie łatwiejsza niż taka o dużej gęstości.

Ważne jest, aby wiedzieć, że gęstość wypełnienia różni się znacznie w jaki sposób wpływa na część z powodu różnic we wzorach wypełnienia.

Zasadniczo, zmiana 10% wypełnienia na 20% wypełnienia dla wzoru Lines nie będzie taka sama jak ta sama zmiana dla wzoru Gyroid.

Większość wzorów wypełnień ma podobną wagę przy tej samej gęstości wypełnienia, ale wzór Triangle wykazał prawie 40% wzrost wagi całkowitej.

Dlatego ludzie, którzy używają wzoru wypełnienia Gyroid, nie wymagają tak wysokich procentów wypełnienia, a mimo to nadal uzyskują godny szacunku poziom wytrzymałości części.

Niska gęstość wypełnienia może powodować problemy, takie jak brak połączenia ścian z wypełnieniem i powstawanie kieszeni powietrznych, zwłaszcza w przypadku wzorów z wieloma skrzyżowaniami.

Możesz uzyskać pod wytłaczaniem, gdy jedna linia wypełnienia przecina inną linię z powodu przerw w przepływie.

Cura wyjaśnia, że zwiększenie gęstości wypełnienia ma następujące efekty:

• Sprawia, że twoje odciski są ogólnie mocniejsze
• Daje górnym warstwom powierzchniowym lepsze wsparcie, czyniąc je bardziej gładkimi i szczelnymi.
• Redukuje problemy związane z rozwiązywaniem problemów, takie jak poduszki.
• Wymaga więcej materiału, przez co jest cięższy niż normalnie
• Drukowanie trwa znacznie dłużej w zależności od wielkości obiektu

Tak więc, gęstość wypełnienia zdecydowanie ma znaczenie, gdy patrzymy na wytrzymałość, zużycie materiału i czas naszych wydruków. Zazwyczaj istnieje dobra równowaga między procentami wypełnienia, które wynosi od 10% do 30% w zależności od tego, do czego zamierzamy użyć części.

Elementy estetyczne lub przeznaczone do oglądania wymagają znacznie mniejszej gęstości wypełnienia, ponieważ nie wymagają wytrzymałości. Elementy funkcjonalne wymagają większej gęstości wypełnienia (do 70%), aby mogły wytrzymać obciążenie przez długi czas.

Najlepszy wzór wypełnienia dla przezroczystego filamentu

Wiele osób uwielbia używać wzoru wypełnienia Gyroid dla przezroczystego filamentu, ponieważ daje on fajnie wyglądający wzór. Wzór wypełnienia Cubic lub Honeycomb również wygląda świetnie dla przezroczystych wydruków 3D. Najlepszym wypełnieniem dla przezroczystych wydruków jest zazwyczaj 0% lub 100%, aby model był bardziej przejrzysty.

Oto przykład wzoru wypełnienia Gyroid w czystym druku 3D z PLA. Jeden z użytkowników powiedział, że używa również Gyroid z 15% gęstością wypełnienia.

Przezroczysta płyta z wypełnieniem tworzy fajny wzór z druku 3D

Zobacz poniższy film, aby zobaczyć jak wygląda druk 3D z przezroczystego filamentu.