Utfyllnadsmönster kan lätt förbises när du skriver ut 3D-printar, men de gör stor skillnad för kvaliteten. Jag undrar alltid vilket utfyllnadsmönster som är det starkaste, så jag skriver det här inlägget för att svara på det och dela det med andra 3D-skrivarhobbyläsare.

Vilket utfyllnadsmönster är det starkaste? Det beror på vad 3D-utskriften ska användas till, men generellt sett är honungskaksmönstret det starkaste utfyllnadsmönstret i alla avseenden. Tekniskt sett är det rätlinjiga mönstret det starkaste mönstret när kraftriktningen beaktas, men det är svagt i motsatt riktning.

Det finns inte ett mönster för utfyllnad som passar alla och det är därför som det finns så många utfyllnadsmönster överhuvudtaget, eftersom vissa är bättre än andra beroende på vilken funktionalitet man har.

Fortsätt läsa för att få mer information om fyllningsmönstrets styrka och andra viktiga faktorer för hållfastheten hos delar.

Om du är intresserad av att se några av de bästa verktygen och tillbehören för dina 3D-skrivare kan du enkelt hitta dem på Amazon. Jag har filtrerat ut några av de bästa produkterna där ute, så titta gärna igenom.

Vad är det starkaste utfyllnadsmönstret?

En studie från 2016 visade att en kombination av ett rätlinjigt mönster med 100 % fyllning uppvisade den högsta draghållfastheten med ett värde på 36,4 MPa.

Detta var bara ett test, så du vill inte använda 100 % utfyllnad, men det visar hur effektivt det här utfyllnadsmönstret verkligen är.

Det starkaste utfyllnadsmönstret är rätlinjigt, men endast när det är i linje med kraftriktningen, och det har sina svagheter, så tänk på det.

När vi talar om den specifika kraftriktningen är det rätlinjiga utfyllnadsmönstret mycket starkt i kraftriktningen, men mycket svagare mot kraftriktningen.

Överraskande nog råkar det rätlinjiga utfyllnadsmönstret vara mycket effektivt när det gäller plastanvändning, så det skrivs ut snabbare än honeycomb (30 % snabbare) och några andra mönster som finns.

Det bästa utfyllnadsmönstret för alla typer av material måste vara honungskakor, även kallat kubiskt.

Honeycomb (cubic) är förmodligen det mest populära utfyllnadsmönstret för 3D-utskrifter. Många användare av 3D-skrivare rekommenderar det eftersom det har så bra egenskaper. Jag använder det i många av mina utskrifter och har inga problem med det.

Honeycomb har mindre styrka i kraftriktningen men har lika mycket styrka i alla riktningar, vilket gör den tekniskt sett starkare totalt sett, eftersom man kan hävda att man bara är lika stark som sin svagaste länk.

Det är inte bara estetiskt tilltalande att ha ett fyllnadsmönster i form av honungskakor, utan det används också ofta i många tillämpningar för att ge styrka. Till och med kompositsandwichpaneler av flygplanskvalitet har ett honungskakemönster i sina delar, så du vet att det har förtjänat sina ränder.

Tänk på att flygindustrin använder detta utfyllnadsmönster främst på grund av tillverkningsprocessen och inte på grund av styrkan. Det är det starkaste utfyllnadsmönstret som de kan använda med tanke på sina resurser, annars kan de använda ett gyroid- eller kubiskt mönster.

För vissa material kan det vara ganska svårt att använda vissa utfyllnadsmönster, så de gör det bästa av vad de kan göra.

Honeycomb använder mycket rörelse, vilket innebär att det går långsammare att skriva ut.

Vilket är ditt favoritutfyllnadsmönster? från 3Dprinting

En användare utförde tester för att se hur utfyllnadsmönster påverkar den mekaniska prestandan och fann att de bästa mönstren att använda är antingen linjära eller diagonala (linjära lutningar på 45°).

När man använde lägre utfyllnadsprocent var det inte någon större skillnad mellan linjära, diagonala eller till och med hexagonala (honeycomb) mönster, och eftersom honeycomb är långsammare är det ingen bra idé att använda det vid låga utfyllnadstätheter.

Vid högre utfyllnadsprocent uppvisade hexagonalt material liknande mekanisk hållfasthet som linjärt material, medan diagonalt material faktiskt uppvisade 10 % högre hållfasthet än linjärt material.

Förteckning över de starkaste utfyllnadsmönstren

Vi har utfyllnadsmönster som är kända som antingen 2D eller 3D.

Många använder 2D-fyllningar för genomsnittliga tryck, vissa kan vara snabba fyllningar som används för svagare modeller, men det finns fortfarande starka 2D-fyllningar.

Du har också vanliga 3D-fyllningar som används för att göra dina 3D-utskrifter inte bara starkare, utan starkare i alla kraftriktningar.

Det tar längre tid att skriva ut dem, men de gör en stor skillnad i den mekaniska styrkan hos 3D-utskrivna modeller, vilket är bra för funktionella utskrifter.

Det är bra att komma ihåg att det finns många olika skivmaskiner, men oavsett om du använder Cura, Simplify3D, Slic3r, Makerbot eller Prusa kommer det att finnas versioner av dessa starka utfyllnadsmönster, liksom vissa anpassade mönster.

De starkaste utfyllnadsmönstren är:

• Rutnät - 2D utfyllnad
• Trianglar - 2D-fyllning
• Tri-Hexagon - 2D utfyllnad
• Cubic - 3D-fyllning
• Cubic (underavdelning) - 3D-fyllning och mindre materialförbrukning än Cubic
• Octet - 3D-fyllning
• Quarter Cubic - 3D-fyllning
• Gyroid - Ökad styrka vid lägre vikt

Gyroid och rectilinear är två andra bra alternativ som är kända för att ha hög hållfasthet. Gyroid kan ha problem med utskrift när fyllnadstätheten är låg, så det krävs en del försök och misstag för att få allt att stämma.

Cubic subdivision är en typ som är mycket stark och snabb att skriva ut. Den har en fantastisk styrka i tre dimensioner och långa raka utskriftsbanor som ger snabbare utfyllnadslager.

Vilken är den starkaste utfyllnadsprocenten?

En annan viktig faktor för hållfasthet är andelen fyllning som ger delarna större strukturell integritet.

Om du tänker på det så är det så att ju mer plast som finns i mitten av en del, desto starkare blir den eftersom kraften måste bryta igenom mer massa.

Det uppenbara svaret här är att 100 % fyllning är den starkaste fyllningsprocenten, men det är mer än så. Vi måste balansera trycktid och material med delarnas styrka.

Den genomsnittliga fyllnadstätheten för 3D-skrivare är 20 %, vilket också är standard i många skivprogram.

Det är en bra fyllnadstäthet för delar som är gjorda för utseendet och som inte är bärande, men för funktionella delar som behöver styrka kan vi definitivt gå högre.

Det är bra att veta att när du väl kommer upp i en mycket hög filamentprocent, som 50 %, har det en stor avtagande effekt på hur mycket mer det stärker dina delar.

Att gå över 75 % är oftast onödigt, så tänk på detta innan du slösar bort din filamenttråd. De gör också dina delar tyngre, vilket kan göra det ännu mer sannolikt att de går sönder på grund av fysik och kraft, eftersom massa x acceleration = nettokraft.

Vad är det snabbaste utfyllnadsmönstret?

Det snabbaste utfyllnadsmönstret måste vara linjemönstret som du kanske har sett på videor och bilder.

Det här är förmodligen det mest populära utfyllnadsmönstret och är standard i många slicer-programvaror. Det har en hyfsad styrka och använder en liten mängd filament, vilket gör det till det snabbaste utfyllnadsmönstret, förutom att inte ha något mönster alls.

Vilka andra faktorer gör 3D-utskrifter starka?

Även om du kom hit för att leta efter utfyllnadsmönster för styrka, har väggtjocklek eller antalet väggar större inverkan på hållfastheten och det finns många andra faktorer. En bra resurs för starka 3D-utskrifter är det här inlägget på GitHub.

Det finns faktiskt en ganska cool produkt som kan göra dina 3D-utskrivna delar starkare och som används av vissa 3D-skrivaranvändare. Den kallas Smooth-On XTC-3D High Performance Coating.

Den är gjord för att ge 3D-utskrifter en slät yta, men den har också effekten att 3D-delarna blir något starkare eftersom den lägger till ett lager runt utsidan.

Filamentkvalitet

Alla filament är inte tillverkade på samma sätt, så se till att du köper filament från ett välrenommerat och pålitligt märke för att få den bästa kvaliteten. Jag har nyligen gjort ett inlägg om hur länge 3D-utskrivna delar håller, som innehåller information om detta, så du kan gärna kolla in det.

Filamentblandning/kompositer

Många filament har utvecklats för att bli starkare, vilket du kan dra nytta av. I stället för att använda det vanliga PLA kan du välja PLA plus eller PLA som är blandat med andra material som trä, kolfiber, koppar och mycket mer.

Jag har en ultimat filamentguide som beskriver många av de olika filamentmaterialen som finns.

Utskriftsorientering

Detta är en enkel men förbisedd metod som kan stärka dina tryck. De svaga punkterna i dina tryck kommer alltid att vara lagerlinjerna.

Informationen från detta lilla experiment bör ge dig en bättre förståelse för hur du ska placera dina delar för utskrift. Det kan vara så enkelt som att vrida din del 45 grader för att mer än fördubbla styrkan på din utskrift.

Om du inte har något emot överflödig materialanvändning och långa utskriftstider kan du inte göra fel med konfigurationen "solid" utskriftstäthet.

Det finns en särskild term som kallas anisotropisk och som innebär att ett föremål har större delen av sin styrka i XY- än i Z-ledet. I vissa fall kan spänningen i Z-ledet vara 4-5 gånger svagare än i XY-ledet.

Delarna 1 och 3 var de svagaste eftersom mönstrets riktning var parallell med objektets kanter, vilket innebar att den huvudsakliga styrkan i delen berodde på PLA:s svaga bindningsstyrka, som i små delar är mycket liten.

Genom att bara rotera din del 45 grader kan du ge dina tryckta delar dubbla styrkan.

Antal skal/perimeter

Skallor definieras som alla yttre delar eller nära modellens utsida som är konturer eller yttre gränser för varje lager. Enkelt uttryckt är de antalet lager på utsidan av en utskrift.

Skal har en enorm inverkan på hållfastheten, där ett extra skal tekniskt sett kan ge samma hållfasthet som 15 % extra fyllning på en 3D-skriven del.

Vid utskrift är skal de delar som skrivs ut först för varje lager. Tänk på att detta naturligtvis ökar utskriftstiden, så det är en kompromiss.

Skålens tjocklek

Förutom att lägga till skal till dina utskrifter kan du öka skalets tjocklek för att öka hållfastheten.

Detta görs ofta när delar behöver slipas ner eller efterbearbetas eftersom det sliter på delen. Om du har en större skaltjocklek kan du slipa ner delen och behålla modellens ursprungliga utseende.

Skalets tjocklek är normalt en multipel av munstyckets diameter, främst för att undvika tryckfel.

Antalet väggar och väggtjocklek spelar också in, men de är redan tekniskt sett en del av skalet och är de vertikala delarna av det.

Överextrudering

Om du använder 10-20 % överextrusion i dina inställningar får dina delar mer styrka, men du kommer att se en minskning av estetiken och precisionen. Det kan ta lite försök och misstag att hitta en flödeshastighet som du är nöjd med, så använd den till din fördel.

Mindre lager

My3DMatter fann att lägre lagerhöjd försvagar ett 3D-utskrivet objekt, även om detta inte är avgörande och förmodligen har många variabler som påverkar detta påstående.

Motprestationen här är dock att om du går från ett 0,4 mm munstycke till ett 0,2 mm munstycke kommer du att fördubbla din utskriftstid, vilket de flesta människor skulle undvika.

För att få en riktigt stark 3D-skriven del bör du ha ett bra utfyllnadsmönster och en bra procentandel, lägga till fasta lager för att stabilisera utfyllnadsstrukturen, lägga till mer omkretsar till de övre och nedre lagren samt till utsidan (skalen).

När du lägger alla dessa faktorer samman får du en extremt hållbar och stark del.

Om du älskar 3D-utskrifter av hög kvalitet kommer du att älska AMX3d Pro Grade 3D Printer Tool Kit från Amazon. Det är en uppsättning verktyg för 3D-utskrifter som ger dig allt du behöver för att ta bort, rengöra & avsluta dina 3D-utskrifter.

Det ger dig möjlighet att:

• Rengör enkelt dina 3D-utskrifter - 25-delars kit med 13 knivblad och 3 handtag, lång pincett, nåltång och limstift.
• Ta enkelt bort 3D-utskrifter - sluta skada dina 3D-utskrifter genom att använda ett av de 3 specialiserade borttagningsverktygen.
• Gör dina 3D-utskrifter perfekt - den 3-delade, 6-verktygs precisionskrapan/pick/knivbladskombinationen med 6 verktyg kan komma in i små sprickor för att få en bra finish
• Bli ett 3D-utskriftsproffs!