Vzory výplní sa pri 3D tlači niekedy prehliadajú, pretože je to len jedna časť z mnohých nastavení vašich výtlačkov. Existuje niekoľko vzorov výplní, ale pri prezeraní zoznamu som si položil otázku, ktorý vzor výplne je pri 3D tlači najlepší?

Najlepší vzor výplne pre 3D tlač je šesťuholníkový tvar, napríklad Cubic, ak vám ide o dobrú rovnováhu medzi rýchlosťou a pevnosťou. Keď určíte funkciu vašej 3D tlačenej súčiastky, najlepší vzor výplne sa bude líšiť. Pre rýchlosť je najlepší vzor výplne Lines, zatiaľ čo pre pevnosť Cubic.

Vzory výplní sú o niečo viac, než som si na začiatku uvedomoval, preto sa budem podrobnejšie venovať základom jednotlivých vzorov výplní, ako aj tomu, ktoré vzory ľudia považujú za najsilnejšie, najrýchlejšie a celkovo víťazné.

Aké sú typy výplňových vzorov?

Keď sa pozrieme na softvér Cura, ktorý je najobľúbenejším softvérom na krájanie, uvedieme možnosti vzorov výplní, ktoré ponúka, spolu s niekoľkými vizuálmi a užitočnými informáciami.

• Sieť
• Riadky
• Trojuholník
• Tri-Hexagonal
• Cubic
• Kubické delenie
• Oktet
• Štvrtina kocky
• Koncentrické
• ZigZag
• Kríž
• Cross3D
• Gyroid

Čo je Grid Infill?

Tento vzor výplne má krížový vzor, ktorý vytvára dve na seba kolmé sady čiar, ktoré uprostred vytvárajú štvorce.

• Veľká sila vo vertikálnom smere
• Dobrá pevnosť v smere na vytvorených líniách
• Slabšie v diagonálnom smere
• Vytvára pomerne dobrý, hladký vrchný povrch

Čo sú línie/rektilineárne výplne?

Vzor Línie vytvára niekoľko paralelných línií naprieč objektom so striedavými smermi v každej vrstve. V podstate teda v jednej vrstve sú línie vedúce jedným smerom a v ďalšej vrstve sú línie vedúce opačným smerom. Vyzerá to veľmi podobne ako vzor mriežky, ale je tu rozdiel.

• Zvyčajne slabý vo vertikálnom smere
• Veľmi slabé v horizontálnom smere okrem smeru čiar
• Toto je najlepší vzor pre hladký vrchný povrch

Príklad odlišnosti vzoru Lines a Grid je uvedený nižšie, kde sú smery výplne predvolené v uhle 45° & -45°

Líniové (pravouhlé) výplne:

Vrstva 1: 45° - diagonálny pravý smer

Vrstva 2: -45° - diagonálny ľavý smer

Vrstva 3: 45° - diagonálny pravý smer

Vrstva 4: -45° - diagonálny ľavý smer

Výplň mriežky:

Vrstva 1: 45° a -45°

Vrstva 2: 45° a -45°

Vrstva 3: 45° a -45°

Vrstva 4: 45° a -45°

Čo je Triangle Infill?

Tento vzor je celkom zrozumiteľný; ide o vzor výplne, pri ktorom sa v rôznych smeroch vytvárajú tri sady čiar, ktoré tvoria trojuholníky.

• Má rovnakú silu v každom horizontálnom smere
• Veľká odolnosť proti strihu
• Problémy s prerušením toku, takže vysoká hustota výplne má nízku relatívnu pevnosť

Čo je trojhranná výplň?

Tento vzor výplne má zmes trojuholníkov a šesťuholníkových tvarov, ktoré sú rozmiestnené po celom objekte. Dosahuje to vytvorením troch súborov čiar v troch rôznych smeroch, ale tak, aby sa navzájom nepretínali v rovnakej polohe.

• Veľmi silný v horizontálnom smere
• Rovnaká sila v každom horizontálnom smere
• Veľká odolnosť proti strihu
• Vyžaduje veľa vrchných vrstiev kože, aby sa dosiahol rovnomerný vrchný povrch

Čo je to kubická výplň?

Vzor Cubic vytvára kocky, ktoré sú nadpisované a ukladané na seba, čím vytvárajú trojrozmerný vzor. Tieto kocky sú orientované tak, aby stáli na rohoch, takže ich možno tlačiť bez presahujúcich vnútorných povrchov.

• Rovnaká sila vo všetkých smeroch vrátane vertikálneho smeru
• Celkovo celkom dobrá sila v každom smere
• Pri tomto vzore sa znižuje vyčnievanie, pretože sa nevytvárajú dlhé vertikálne vrecká.

Čo je to kubická subdivízia Infill?

Vzor Cubic Subdivision tiež vytvára kocky a trojrozmerný vzor, ale smerom k stredu objektu vytvára väčšie kocky. Robí sa to tak, aby najdôležitejšie oblasti pre pevnosť mali dobrú výplň a zároveň sa šetril materiál tam, kde je výplň najmenej účinná.

Hustota výplne by sa pri tomto vzore mala zvýšiť, pretože v stredných oblastiach môže byť naozaj nízka. Funguje to tak, že sa vytvorí séria 8 rozdelených kociek, potom sa kocky, ktoré narážajú na steny, rozdelia, až kým sa nedosiahne vzdialenosť výplňovej čiary.

• Najlepší a najsilnejší vzor z hľadiska hmotnosti a času tlače (pomer pevnosti a hmotnosti)
• Rovnaká sila vo všetkých smeroch vrátane vertikálneho smeru
• Znižuje aj účinky vankúšov
• Zvýšenie hustoty výplne znamená, že výplň by nemala presvitať cez steny
• Má veľa vťahov, nie je vhodný pre ohybné alebo menej viskózne materiály (riedke)
• Čas krájania je relatívne dlhší

Čo je Octet Infill?

Vzor výplne Octet je ďalší trojrozmerný vzor, ktorý vytvára kombináciu kociek a pravidelných štvorstenov (trojuholníkových pyramíd). Tento vzor vytvára viacero výplňových línií, ktoré každú chvíľu susedia.

• Má silný vnútorný rám, najmä v miestach, kde sú susedné línie
• Modely so strednou hrúbkou (približne 1 cm/0,39″) majú dobrú pevnosť
• Znižuje sa aj účinok vankúšov, pretože sa nevytvárajú dlhé vertikálne vzduchové vrecká.
• Vytvára povrchy so zlou špičkovou kvalitou

Čo je to štvrťkruhová výplň?

Vysvetlenie štvrťkruhu je trochu zložitejšie, ale je dosť podobné výplni oktetu. Je to trojrozmerný vzor alebo tesalácia (tesné usporiadanie tvarov) pozostávajúca zo štvorstenov a skrátených štvorstenov. Rovnako ako oktet, aj tu sa umiestňuje viacero výplňových línií, ktoré každú chvíľu susedia vedľa seba.

• Veľké zaťaženie rozptyľuje hmotnosť na vnútornú štruktúru
• Rám je orientovaný v dvoch rôznych smeroch, čo ich robí individuálne slabými.
• Veľká relatívna pevnosť pre modely s malou hrúbkou (niekoľko mm)
• Znížený účinok vankúšov pre vrchné vrstvy, pretože sa nevytvárajú dlhé vertikálne vzduchové vrecká
• Vzdialenosť premostenia pre tento vzor je dlhá, takže môže negatívne ovplyvniť kvalitu horného povrchu

Čo je to koncentrická výplň?

Koncentrický vzor výplne jednoducho vytvorí sériu vnútorných okrajov rovnobežných s obvodom objektu.

• Pri hustote vyplnenia 100 % je to najsilnejší vzor, pretože sa línie nepretínajú.
• Skvelé pre flexibilné výtlačky, pretože je slabá a rovnomerná vo všetkých horizontálnych smeroch
• Má väčšiu silu vo vertikálnom smere v porovnaní s horizontálnym
• Najslabší vzor výplne, ak sa nepoužíva 100 % hustota výplne, pretože horizontálna pevnosť nie je k dispozícii
• 100% hustota výplne funguje lepšie pri nekruhových tvaroch

Čo je cikcaková výplň?

Vzor Zigzag jednoducho vytvára samotný vzor, ako je pomenovaný. Je veľmi podobný vzoru Lines, ale rozdiel je v tom, že čiary sú spojené do jednej dlhej línie, čo vedie k menšiemu prerušeniu toku. Používa sa hlavne v podporných štruktúrach.

• Pri použití 100 % hustoty výplne je tento vzor druhý najsilnejší
• Lepšie pre kruhové tvary v porovnaní s koncentrickým vzorom pri 100 % vyplnení
• Jeden z najlepších vzorov pre hladký horný povrch, pretože vzdialenosť línií je veľmi malá
• Má slabú pevnosť vo vertikálnom smere, pretože vrstvy majú nedostatočné spojovacie body
• Veľmi slabé v horizontálnom smere, okrem smeru, v ktorom sú orientované čiary
• Zlá odolnosť voči strihu, takže pri zaťažení rýchlo zlyháva

Čo je Cross Infill?

Vzor výplne kríža je netradičný vzor, ktorý vytvára krivky s medzerami medzi nimi, čím kopíruje tvary kríža vo vnútri objektu.

• Skvelý vzor pre ohybné predmety, pretože je rovnomerne slabo tlačený vo všetkých smeroch
• Dlhé rovné čiary sa nevytvárajú v horizontálnom smere, takže nie sú silné na žiadnych miestach
• Nemá žiadne vťahy, takže sa s ním ľahšie tlačia flexibilné materiály
• Silnejší vo vertikálnom smere ako v horizontálnom

Čo je Cross 3D Infill?

Vzor výplne Cross 3D vytvára tieto krivky s medzerami medzi nimi, čím kopíruje krížové tvary vo vnútri objektu, ale tiež pulzuje pozdĺž osi Z, takže je slabší vo vertikálnom smere.

• Vytvára rovnomernú "mäkkosť" v horizontálnom aj vertikálnom smere, čo je najlepší vzor pre ohybné materiály
• Nemá dlhé rovné čiary, takže je slabý vo všetkých smeroch
• Taktiež nevytvára žiadne stiahnutia
• Krájanie trvá pomerne dlho

Čo je gyroidná výplň?

Vzor výplne Gyroid vytvára sériu vĺn v striedavých smeroch.

• Rovnako silné vo všetkých smeroch, ale nie najsilnejší vzor výplne
• Skvelé pre pružné materiály, ale vytvára menej húževnatý objekt ako Cross 3D
• Dobrá odolnosť proti strihaniu
• Vytvára jeden objem, ktorý umožňuje prúdenie tekutín, čo je skvelé pre rozpustné materiály
• Má dlhý čas krájania a vytvára veľké súbory G-Code
• Niektoré tlačiarne môžu mať problém udržať krok s príkazmi G-Code za sekundu, najmä cez sériové pripojenie.

Aký je najlepší vzor výplne pre pevnosť (Cura)?

Nájdete mnoho ľudí, ktorí sa sporia o to, ktorý vzor výplne je najlepší z hľadiska pevnosti. Tieto vzory výplne pozostávajú z vysokej pevnosti vo viacerých smeroch, pričom sa zvyčajne zaraďujú do kategórie trojrozmerných vzorov.

Najlepšími kandidátmi, ktorých tam ľudia uvrhli, sú zvyčajne:

• Cubic
• Gyroid

Našťastie je to pomerne krátky zoznam, takže ich nemusíte prechádzať príliš veľa, aby ste našli ten svoj ideálny. Prejdem jednotlivé vzory pevnostných výplní, aby som vám pomohol rozhodnúť sa, pre ktoré sa rozhodnúť. Úprimne povedané, z toho, čo som skúmal, nie je medzi nimi príliš veľký rozdiel v pevnosti, ale jeden má predsa len navrch.

Cubic

Vzor Cubic je skvelý vďaka svojej rovnomernej sile zo všetkých smerov. Samotná spoločnosť Cura ho pozná ako silný vzor výplne a má množstvo variantov, ktoré ukazujú, aký je užitočný ako vzor výplne.

Pre čistú konštrukčnú pevnosť je Cubic veľmi uznávaný a obľúbený u používateľov 3D tlačiarní.

V závislosti od modelu sa môže vyskytnúť deformácia rohov, ale vo všeobecnosti sa tlačí veľmi hladko.

Gyroid

V čom gyroid prevažuje, je jeho rovnomerná pevnosť vo všetkých smeroch, ako aj rýchle časy 3D tlače. Test pevnosti v tlaku, ktorý vykonala spoločnosť CNC Kitchen, ukázal, že vzor výplne Gyroid má zaťaženie pri poruche presne 264 kg pre 10 % hustotu výplne v kolmom aj priečnom smere.

Pokiaľ ide o čas tlače, v porovnaní so vzorom Lines došlo k približne 25 % nárastu. Vzory Cubic a Gyroid majú veľmi podobný čas tlače.

Používa viac materiálu ako Cubic, ale je náchylnejšia na problémy s tlačou, napríklad na neskladanie vrstiev.

Vysoká pevnosť v šmyku, odolnosť proti ohybu a nízka hmotnosť tohto vzoru výplne z neho robia ideálnu voľbu oproti väčšine ostatných vzorov. Nielenže má vysokú pevnosť, ale je tiež skvelý pre flexibilné výtlačky.

Pri špecifických testoch pevnosti, ktoré vykonala spoločnosť Cartesian Creations, sa zistilo, že najsilnejším vzorom výplne je Gyroid v porovnaní so vzorom 3D Honeycomb (vzor Simplify3D podobný vzoru Cubic) a Rectilinear.

Ukázalo sa, že vzor Gyroid skvele absorbuje napätie pri 2 stenách, 10 % hustote výplne a 6 spodných a vrchných vrstvách. Zistil, že je pevnejší, spotrebuje menej materiálu a vytlačí sa rýchlejšie.

Výber je na vás, ale ja osobne by som si vybral vzor Cubic, ak chcem maximálnu pevnosť pri zaťažení. Ak chcete pevnosť spolu s pružnosťou a rýchlejšími výtlačkami, je vhodným vzorom Gyroid.

Existujú aj iné faktory ako vzor výplne pre maximálnu pevnosť. CNC Kitchen zistil, že hlavným faktorom je počet stien a hrúbka steny, ale stále to má významný vplyv.

Zistil to tak, že otestoval niekoľko rôznych výplní, hustôt a hrúbok stien a zistil, aký význam má hrúbka steny.

Táto hypotéza má aj ďalšie dôkazy, a to článok z roku 2016 o vplyve vzorov výplní na pevnosť v ťahu. Vysvetľuje sa v ňom, že rôzne vzory výplní mali maximálne 5 % rozdiely v pevnosti v ťahu, čo znamená, že samotný vzor nemal príliš veľký význam.

Hlavný rozdiel z hľadiska výplne sa prejavil v percentuálnom podiele výplne. Hoci pevnosť v ťahu nie je jedinou požadovanou pevnosťou, takže to neznamená, že vzory výplne nemôžu mať rozdiel viac ako 5 % z hľadiska funkčnosti.

Aký je najrýchlejší vzor výplne pre rýchlosť?

Ak sa pozeráme na najlepší vzor výplne pre rýchlosť, jasnými faktormi sú tu vzory, ktoré majú najviac rovných línií, menej pohybu a najmenej materiálu použitého na tlač.

Toto je celkom jednoduché určiť, keď sa zamyslíme nad možnosťami výberu vzorov, ktoré máme.

Najlepším vzorom výplne z hľadiska rýchlosti je vzor Línie alebo Pravouhlý vzor, ktorý je predvoleným vzorom výplne v programe Cura. Vzory s najväčším počtom smerových zmien sa zvyčajne tlačia dlhšie, takže najrýchlejšie sa tlačia rovné línie s veľkou rýchlosťou.

Keď sa pozrieme na dôležitý faktor rýchlosti a použitia najmenšieho množstva materiálu, pozrieme sa na parameter najlepšieho pomeru pevnosti na hmotnosť. To znamená, že z hľadiska pevnosti a hmotnosti má ten vzor výplne najlepšie množstvo pevnosti v pomere k množstvu použitej výplne.

Nechceli by sme jednoducho použiť čo najmenej materiálu a mať objekt, ktorý sa ľahko rozpadne.

Na tento parameter sa skutočne vykonali testy, pri ktorých sa v spoločnosti CNC Kitchen zistilo, že normálny vzor Rectilinear alebo Lines má jeden z najlepších pomerov pevnosti na hmotnosť a spotrebuje najmenej materiálu. Vzor Cubic Subdivision je ďalším uchádzačom o použitie najmenšieho množstva materiálu. Vytvára výplň s vysokou hustotou okolo stien a nižšou v strede.

Je to perfektný vzor, ktorý môžete mať ako predvolený pre svoje výtlačky, okrem prípadov, keď máte špecifický účel pre funkčnosť a pevnosť. Vzor Lines alebo Cubic Subdivision nielenže tlačí veľmi rýchlo, ale používa malé množstvo výplne a má dobrú pevnosť.

Aký je najlepší vzor výplne pre flexibilné 3D výtlačky?

Najlepšie vzory výplní pre TPU a flexibles sú:

• Koncentrické
• Kríž
• Kríž 3D
• Gyroid

V závislosti od vášho modelu bude existovať ideálny vzor pre vaše flexibilné 3D výtlačky.

Ako už bolo spomenuté, koncentrický vzor funguje najlepšie pri hustote výplne 100 %, ale hlavne pri nekruhových objektoch. Má pomerne dobrú vertikálnu pevnosť, ale slabú horizontálnu pevnosť, čo mu dáva flexibilné vlastnosti.

Vzory Cross a Cross 3D majú rovnomerný prítlak na všetkých stranách, ale Cross 3D pridáva aj prvok vertikálneho smeru, ale krájanie trvá dlhšie.

Gyroid je skvelý, keď používate výplne s nižšou hustotou a je užitočný z niekoľkých dôvodov. Má rýchly čas tlače, veľkú odolnosť voči strihaniu, ale je celkovo menej pružný v porovnaní s ostatnými pružnými vzormi.

Ak hľadáte najlepší vzor výplne pre kompresiu, Gyroid je jednou z najlepších možností.

Ako veľmi záleží na hustote alebo percentuálnom podiele výplne?

Hustota výplne ovplyvňuje množstvo dôležitých parametrov vašej 3D tlačenej súčiastky. Keď v programe Cura prejdete myšou na nastavenie "Hustota výplne", zobrazí sa, že ovplyvňuje horné vrstvy, spodné vrstvy, vzdialenosť výplňových línií, vzory výplne a prekrývanie výplne.

Hustota/percentuálny podiel výplne má dosť významný vplyv na pevnosť dielu a čas tlače.

Čím vyššie je percento výplne, tým pevnejší bude váš diel, ale pri hustote výplne nad 50 % sa ich význam z hľadiska pridania dodatočnej pevnosti výrazne znižuje.

Rozdiel medzi hustotou výplne, ktorú nastavíte v programe Cura, má veľký význam z hľadiska toho, čo sa zmení v štruktúre vašej časti.

Nižšie je uvedený vizuálny príklad 20 % hustoty výplne oproti 10 %.

Väčšia hustota výplne znamená, že výplňové línie budú umiestnené bližšie k sebe, čo znamená, že viac štruktúr spolupracuje na zabezpečení pevnosti dielu.

Viete si predstaviť, že pokus o rozbitie s nízkou hustotou by bol oveľa jednoduchší ako s vysokou hustotou.

Je dôležité vedieť, že hustota výplne sa značne líši v tom, ako ovplyvňuje diel kvôli rozdielom vo vzoroch výplne.

Zmena 10 % výplne na 20 % výplne pri vzore Lines v podstate nebude rovnaká ako rovnaká zmena pri vzore Gyroid.

Väčšina vzorov výplne má podobnú hmotnosť pri rovnakej hustote výplne, ale vzor Triangle vykázal takmer 40 % nárast celkovej hmotnosti.

Preto ľudia, ktorí používajú vzor výplne Gyroid, nevyžadujú také vysoké percento výplne, ale stále dosahujú slušnú úroveň pevnosti dielca.

Nízka hustota výplne môže viesť k problémom, ako je napríklad nespojenie stien s výplňou a vytváranie vzduchových vreciek, najmä pri vzoroch s mnohými križovatkami.

Keď sa jedna línia výplne pretína s inou líniou z dôvodu prerušenia toku, môže dôjsť k nedostatočnému vytlačeniu.

Spoločnosť Cura vysvetľuje, že zvýšenie hustoty výplne má nasledujúce účinky:

• Celkovo posilňuje vaše výtlačky
• Poskytuje vrchným povrchovým vrstvám lepšiu podporu, vďaka čomu sú hladšie a vzduchotesnejšie
• Znižuje počet problémov pri riešení problémov, ako je napríklad vankúšikovanie
• Vyžaduje viac materiálu, takže je ťažší ako zvyčajne
• Tlač trvá oveľa dlhšie v závislosti od veľkosti objektu

Hustota výplne je teda určite dôležitá, keď sa pozeráme na pevnosť, využitie materiálu a časovanie našich výtlačkov. Zvyčajne je potrebné nájsť dobrú rovnováhu medzi percentuálnym podielom výplne, ktorý sa pohybuje od 10 % do 30 % v závislosti od toho, na čo chcete diel použiť.

Estetické alebo na pohľad vyrobené diely si vyžadujú oveľa menšiu hustotu výplne, pretože nevyžadujú pevnosť. Funkčné diely si vyžadujú väčšiu hustotu výplne (až 70 %), aby zvládli dlhodobé zaťaženie.

Najlepší vzor výplne pre transparentné vlákno

Mnohí ľudia radi používajú vzor výplne Gyroid pre priehľadné filamenty, pretože poskytuje skvelo vyzerajúci vzor. Vzor výplne Cubic alebo Honeycomb tiež vyzerá skvele pre priehľadné 3D výtlačky. Najlepšia výplň pre priehľadné výtlačky je zvyčajne 0 % alebo 100 %, aby bol model jasnejší.

Tu je príklad vzoru výplne Gyroid v čírej 3D tlači z PLA. Jeden používateľ uviedol, že používa aj Gyroid s hustotou výplne 15 %.

Priehľadné pla s výplňou vytvára skvelý vzor z 3D tlače

Pozrite si nasledujúce video, v ktorom si môžete pozrieť skvelú vizualizáciu 3D tlače z priehľadných vlákien.