Výplň je jedným z kľúčových nastavení pri 3D tlači, ale zaujímalo ma, koľko výplne pri tlači vlastne potrebujete. Urobil som niekoľko prieskumov, aby som zistil nejaké dobré percentá výplne, ktoré vysvetlím v tomto článku.

Množstvo výplne, ktoré potrebujete, závisí od toho, aký objekt vytvárate. Ak vytvárate objekt pre vzhľad a nie pre pevnosť, malo by vám stačiť 10-20 % výplne. Na druhej strane, ak potrebujete pevnosť, odolnosť a funkčnosť, 50-80 % je dobré množstvo výplne.

Vo zvyšku tohto článku sa podrobne venujeme tomu, aké faktory ovplyvňujú množstvo výplne, ktoré potrebujete na 3D výtlačky, a ďalším tipom, ktoré môžete použiť.

Čo je to infill?

Pri tlači 3D modelu je jednou z vecí, ktorá si nevyžaduje žiadnu presnosť ani pozornosť, spôsob tlače interiéru. Z tohto dôvodu nemusíte pre model vytvárať úplne pevný interiér. Preto môžete použiť iný prístup, aby ste interiér vytlačili efektívnejším a účinnejším spôsobom.

Výplň je trojrozmerná štruktúra, ktorá sa vytlačí vo vnútri modelu, aby držala pohromade steny alebo obvod vášho modelu. Výplň sa používa na dodanie pevnosti vytlačenému modelu s použitím malého množstva materiálu. Môže ísť o opakujúci sa vzor, ktorý môže uľahčiť tlač.

Jednou z hlavných výhod výplne je, že interiér môže byť vytlačený v rôznom stupni dutosti. Tento faktor možno vyjadriť ďalším pojmom nazývaným hustota výplne.

Ak je hustota výplne 0 %, znamená to, že vytlačený model je úplne dutý a 100 % znamená, že model je vo vnútri úplne pevný. Okrem toho, že výplň drží konštrukciu, určuje aj pevnosť konštrukcie.

To, koľko výplne je potrebné pre 3D tlačený model, závisí výlučne od typu a funkčnosti tlače. Budeme diskutovať o rôznych výplniach a rôznych vzoroch používaných na rôzne účely.

Rôzne hustoty výplne na rôzne účely

Použitie ako model alebo dekoratívny kus

Pri stavbe modelu na reprezentáciu alebo výstavu nevyžadujete, aby bol model pevný a zvládol veľké zaťaženie. Z tohto dôvodu nepotrebujete príliš silnú výplň, ktorá by držala konštrukciu pohromade.

Hustota výplne použitá na tento účel môže byť približne 10-20 %. Týmto spôsobom môžete ušetriť materiál, ako aj splniť požadovaný účel bez toho, aby ste mali problémy.

Najlepším vzorom, ktorý sa dá použiť v tomto scenári, sú čiary alebo cik-cak. Tieto vzory držia štruktúru pohromade tým, že poskytujú pevnosť, ktorá je na tento účel potrebná. Keďže ide o veľmi jednoduché vzory, dajú sa ľahko vytlačiť a skracuje sa tým celkový čas tlače.

Niektorí ľudia odporúčajú pri väčších výtlačkoch použiť dokonca 5 % výplň, ale uistite sa, že používate vzor výplne Lines. Môžete pridať viac obvodov alebo zvýšiť hrúbku steny, aby ste modelu dodali pevnosť.

Pozrite si 3D výtlačok, ktorý vytvoril používateľ Redditu.

7 hodín s 5% náplňou z ender3

Štandardné 3D modely

Ide o vytlačené modely, ktoré sa používajú po tlači inej ako výstavnej. Tieto výtlačky si v porovnaní s predchádzajúcimi vyžadujú väčšiu pevnosť a mali by byť schopné zvládnuť mierne zaťaženie. To znamená, že hustota výplne by sa mala zvýšiť na hodnotu približne 15-50 %.

Na tento účel sú vhodné vzory ako troj-šesťuholníky, mriežka alebo trojuholníky. Tieto vzory sú o niečo zložitejšie ako čiary a cik-cak. Preto by si tlač týchto vzorov vyžadovala viac času. V skutočnosti by si tieto vzory vyžiadali o 25 % viac času v porovnaní s predchádzajúcimi.

Môžete si rozdeliť a preštudovať vlastnosti jednotlivých vzorov, pretože aj oni majú medzi sebou drobné rozdiely. Mriežková štruktúra je najjednoduchšia a najslabšia zo všetkých troch. Keďže ide o jednoduchú mriežku, v porovnaní s ostatnými sa dá rýchlo vytlačiť.

Obrovskou výhodou trojuholníkového vzoru je jeho schopnosť prenášať zaťaženie, keď sa na steny aplikuje kolmo. Trojuholníkový vzor sa môže použiť v oblastiach modelu s malými obdĺžnikovými prvkami, pretože tento vzor v porovnaní s mriežkou za týchto podmienok vytvára väčšie spojenie so stenami.

Troj-šesťuholník je zo všetkých troch najsilnejší a má kombináciu trojuholníkov aj šesťuholníkov. Zahrnutie šesťuholníka do siete ho robí oveľa silnejším. Je to zrejmé z toho, že včelie plásty používajú na svoju sieť rovnaký mnohouholník.

Ďalšou výhodou siete s tromi šesťuholníkmi je, že v porovnaní s ostatnými podlieha menšiemu štrukturálnemu poškodeniu v dôsledku zlého chladenia. Je to preto, že všetky hrany v tomto vzore sú v porovnaní s ostatnými krátke, čo ponecháva malú dĺžku na ohýbanie a deformáciu.

Funkčné 3D modely

Ide o tlačené modely, ktoré sú vyrobené na určitý účel. Môžu sa používať ako podporné modely alebo náhradné diely.

Funkčné 3D modely sú vystavené veľkej pevnosti a musia mať dobrú nosnosť. To znamená, že by mali obsahovať výplň, ktorá tieto požiadavky spĺňa. Na tento účel by mala byť hustota výplne približne 50-80 %.

Najlepšími vzormi výplní, ktoré vykazujú tieto hodnoty únosnosti, sú oktet, kubus, kubické delenie, gyroid atď. Oktetový vzor má opakujúcu sa tetraedrickú štruktúru, ktorá dodáva stenám pevnosť rovnomerne vo väčšine smerov.

Najlepším vzorom na zvládnutie namáhania z akéhokoľvek smeru je gyroid. Má trojrozmernú vlnovitú štruktúru, ktorá je symetrická vo všetkých smeroch. To je dôvod, prečo tento vzor vykazuje pevnosť vo všetkých smeroch.

Gyroidná štruktúra vykazuje výnimočnú pevnosť pri nízkej hustote. Ide o prirodzene sa vyskytujúcu štruktúru, ktorá sa nachádza v krídlach motýľov a v membránach niektorých buniek.

Flexibilné modely

Na získanie flexibility je potrebné zvážiť materiál na tlač výplne. Najlepším riešením by tu bolo použiť na tento účel PLA.

Hustota výplne na tento účel môže byť približne 0-100 % v závislosti od toho, akú flexibilitu potrebujete. Na tento účel sú k dispozícii rôzne vzory: koncentrický, krížový, krížový3D atď.

Koncentrický je vzor výplne, ktorý by bol vlnovkou ako vzor obrysu. Išlo by o sústredné kópie obrysu, ktoré tvoria výplň. Ďalším vzorom na tento účel je kríž. Ide o 2D mriežku, ktorá necháva priestor medzi krútením a ohybom.

Sústredné a 2D vzory sú veľmi flexibilné, ale ak chcete niečo, čo je aj trochu tuhé, potom bude najlepšou možnosťou použiť vzor nazývaný kríž 3D. Táto výplň má sklon cez os z, ale zostáva rovnaká vo vrstve 2D roviny.

Výhody infiltrácie

Zvyšuje rýchlosť tlače

Keďže výplň je opakujúci sa trojrozmerný vzor, ľahko sa tlačí. 3D tlačiareň tlačí vo vrstvách a každá vrstva sa skladá z 2 hlavných častí: výplne a obrysu. Obrys je obvod vrstvy, ktorý sa stáva vonkajším plášťom alebo stenami vytlačeného modelu.

Pri tlači vrstvy je potrebné vytlačiť obrys s veľkou presnosťou, pretože definuje tvar objektu. Zatiaľ čo výplň, ktorá je opakujúcim sa vzorom, možno vytlačiť bez úrovne presnosti, ktorá sa používala predtým. To znamená, že ju možno vytlačiť rýchlo v pohybe tam a späť.

Nízka spotreba materiálu

Materiál použitý na tlač modelu bude najvyšší, keď sa vytlačí ako čistá pevná látka vo vnútri. Nazýva sa to výplň so 100 % hustotou výplne. Použitím vhodnej výplne môžeme znížiť spotrebu materiálu na tlač 3D modelu. Hustotu výplne môžeme zvoliť podľa našich potrieb.

Rôzne vzory na výber

Existuje veľa vzorov, ktoré si môžeme vybrať na výplň, čo nám dáva možnosť vybrať si podľa našich potrieb. Rôzne vzory majú rôzne vlastnosti a podľa toho ich môžeme použiť. Vzor sa často vyberá s ohľadom na nasledujúce faktory -

• Tvar modelu - Pre objekt si môžete vybrať ľubovoľný vzor. Optimálnym riešením by v tomto prípade bolo vybrať taký, ktorý poskytuje maximálnu pevnosť s najmenším množstvom materiálu pre daný tvar modelu. Ak vyrábate okrúhle alebo valcové riešenie, najlepším vzorom na jeho udržanie by bolo vybrať koncentrický vzor, napríklad archi alebo okta.
• Flexibilita - ak vám nejde o pevnosť alebo tuhosť; potom si musíte vybrať vzor výplne, ktorý umožňuje flexibilitu, ako sú sústredné vzory, kríž alebo kríž 3D. Existujú vzory pre celkovú flexibilitu a také, ktoré sú určené pre flexibilitu v určitom rozmere.
• Pevnosť modelu - vzory zohrávajú veľkú úlohu pri určovaní pevnosti modelu. Niektoré vzory, ako napríklad gyroid, kubus alebo oktet, sú dosť silné. Tieto vzory môžu modelu dodať väčšiu pevnosť ako iné vzory pri rovnakej hustote výplne.
• Použitie materiálu - Bez ohľadu na hustotu výplne sú niektoré vzory navrhnuté tak, že sú tesne zabalené, zatiaľ čo niektoré sú voľne spojené a poskytujú veľa voľného priestoru.

Efektívne využívanie výplní

Uhol tlače výplne

Pri tlači výplne je potrebné zvážiť rôzne veci. Jednou z nich je uhol, pod ktorým sa výplň tlačí.

Ak si všimnete, vo väčšine výtlačkov je uhol tlače vždy 45°. Je to preto, že pri uhle 45° pracujú motory X aj Y rovnakou rýchlosťou. Tým sa zvyšuje rýchlosť dokončenia výplne.

Niekedy sa dostanete do situácie, keď zmena uhla výplne môže podržať niektoré slabé časti silnejšie. Zmena uhla by však znížila rýchlosť. Najlepším riešením, ako sa vyhnúť tomuto problému, bude umiestniť model do správnej osi s výplňou v samotnom softvéri na rezanie.

Prekrytie výplne

Silnejšie spojenie výplne so stenou môžete dosiahnuť zvýšením hodnoty presahu výplne. Presah výplne je parameter, ktorého zvýšením sa zvýši prienik výplne s vnútornou stenou obrysu.

Gradient a postupné vyplňovanie

Ak chcete, aby výplň držala silnejšie smerom k stenám 3D tlače, potom je najlepším spôsobom, ako to dosiahnuť, použitie gradientnej výplne. Pri gradientnej výplni sa hustota výplne mení v rovine XY. Hustota výplne sa zvyšuje, keď sa približujeme k obrysu modelu.

Je to jeden z najefektívnejších spôsobov, ako modelu dodať väčšiu pevnosť. Jedinou nevýhodou tohto prístupu je, že si vyžaduje viac času na tlač.

Existuje podobný typ tlače nazývaný postupné vyplňovanie, pri ktorom sa hustota vyplnenia mení v osi Z.

Hrúbka výplne

Na dosiahnutie väčšej pevnosti a tuhosti použite hrubú výplň. Pri tlači veľmi tenkej výplne bude konštrukcia náchylná na poškodenie pri namáhaní.

Viacnásobná hustota výplne

Niektoré nové softvéry na 3D tlač sú vybavené výkonnými nástrojmi na viacnásobnú zmenu hustoty výplne v jednom modeli.

Jednou z hlavných výhod tejto metódy je inteligentné použitie materiálu na miestach, ktoré potrebujú pevnosť modelu. Nemusíte tu používať vysokú hustotu výplne v celom modeli, aby pevne držala len jedna časť výtlačku.