Шаблони заливки іноді не беруть до уваги під час 3D-друку, оскільки це лише одна з багатьох налаштувань для друку. Існує кілька шаблонів заливки, але, переглядаючи список, я задався питанням: який шаблон заливки є найкращим для 3D-друку?

Найкращим шаблоном заповнення для 3D-друку є шестикутна форма, наприклад, кубічна, якщо вам потрібен хороший баланс швидкості і міцності. Коли ви визначите функцію вашої 3D-друкованої деталі, найкращий шаблон заповнення буде змінюватися. Для швидкості найкращим шаблоном заповнення є шаблон "Лінії", а для міцності - "Кубічний".

Існує трохи більше шаблонів заповнення, ніж я спочатку думав, тому я розповім про основи кожного з них, а також про те, які шаблони люди вважають найсильнішими, найшвидшими та всебічними переможцями.

Які типи патернів заповнення існують?

Якщо ми подивимося на Cura, найпопулярніше програмне забезпечення для нарізки, то ось варіанти шаблонів заливки, які він пропонує, а також деякі візуальні ефекти та корисна інформація.

• Сітка
• Лінії
• Трикутник
• Три-шестикутний
• Кубічний
• Кубічний поділ
• Октет
• Чверть кубічної
• Концентричний
• Зигзаг
• Хрест
• Cross3D
• Щитовидна залоза.

Що таке заповнення сітки?

Цей шаблон заливки має перехресний візерунок, який створює два перпендикулярні набори ліній, що утворюють квадрати посередині.

• Велика міцність у вертикальному напрямку
• Хороша міцність у напрямку на сформованих лініях
• Слабкіше в діагональному напрямку
• Створює досить гарну, гладку верхню поверхню

Що таке лінії/прямолінійна заливка?

Шаблон "Лінії" створює кілька паралельних ліній, що перетинають об'єкт у різних напрямках на кожному шарі. Отже, на одному шарі лінії йдуть в один бік, а на наступному шарі - в інший. Він дуже схожий на шаблон "Сітка", але є й відмінності.

• Зазвичай слабкий у вертикальному напрямку
• Дуже слабка в горизонтальному напрямку, за винятком напрямку ліній
• Це найкращий візерунок для гладкої верхньої поверхні

Нижче наведено приклад різниці між шаблонами "Лінії" та "Сітка", де напрямки заповнення за замовчуванням становлять 45° і -45°.

Лінійна (прямолінійна) заливка:

Шар 1: 45° - діагональний правий напрямок

Рівень 2: -45° - діагональ вліво

Рівень 3: 45° - діагональний правий напрямок

Рівень 4: -45° - діагональ вліво

Заповнення сітки:

Шар 1: 45° і -45°

Рівень 2: 45° і -45°

Рівень 3: 45° і -45°

Рівень 4: 45° і -45°

Що таке заповнення трикутників?

Це досить зрозуміло: шаблон заливки, де три набори ліній створюються в різних напрямках, утворюючи трикутники.

• Має однакову міцність у кожному горизонтальному напрямку
• Висока стійкість до зсуву
• Проблеми з перериванням потоку, тому висока щільність заповнення має низьку відносну міцність

Що таке три-шестигранне заповнення?

Цей шаблон заливки має суміш трикутників і шестикутних фігур, що перемежовуються по всьому об'єкту. Він створює три набори ліній у трьох різних напрямках, але таким чином, щоб вони не перетиналися в одній точці одна з одною.

• Дуже сильна в горизонтальному напрямку
• Однакова міцність у кожному горизонтальному напрямку
• Висока стійкість до зсуву
• Потребує багато верхніх шарів шкіри для отримання рівної верхньої поверхні

Що таке кубічне заповнення?

Кубічний візерунок створює кубики, які називаються і складаються, створюючи 3-вимірний візерунок. Ці кубики орієнтовані так, щоб стояти на кутах, тому вони можуть бути надруковані без нависання внутрішніх поверхонь

• Однакова міцність у всіх напрямках, в тому числі по вертикалі
• Досить хороша загальна сила в усіх напрямках
• Ця модель зменшує набивання, оскільки не створюються довгі вертикальні кишені

Що таке заповнення кубічних підподілів?

Шаблон "Кубічний поділ" також створює куби і тривимірний візерунок, але він створює більші куби ближче до середини об'єкта. Це робиться для того, щоб найважливіші для міцності ділянки мали гарне заповнення, водночас заощаджуючи матеріал там, де заповнення найменш ефективне.

За допомогою цього шаблону слід збільшити щільність заповнення, оскільки вона може бути дуже низькою в середніх районах. Він працює шляхом створення серії з 8 розділених кубиків, потім кубики, які б'ються об стіни, діляться до тих пір, поки не буде досягнута відстань до лінії заповнення.

• Найкращий і найміцніший візерунок з точки зору ваги та часу друку (співвідношення міцності до ваги)
• Однакова міцність у всіх напрямках, в тому числі по вертикалі
• Також зменшує вплив подушок
• Збільшення щільності заповнення означає, що заповнення не повинно просвічувати крізь стіни
• Має багато втяжок, не підходить для еластичних або менш в'язких матеріалів (рідких)
• Час нарізки відносно довший

Що таке Octet Infill?

Візерунок "Октава" - це ще один тривимірний візерунок, який створює суміш кубів і правильних тетраедрів (трикутної піраміди). Цей візерунок створює кілька ліній заливки, які час від часу прилягають одна до одної.

• Має міцний внутрішній каркас, особливо там, де розташовані сусідні лінії
• Моделі з середньою товщиною (близько 1 см/0,39 дюйма) мають хороші показники міцності
• Також має зменшений ефект подушки, оскільки не створюються довгі вертикальні повітряні прошарки
• Утворює неякісні поверхні високої якості

Що таке чверть кубічного заповнення?

Чвертькубічна заливка трохи складніша в поясненні, але дуже схожа на октаедричну заливку. Це тривимірний візерунок або тессація (тісне розташування фігур), що складається з тетраедрів і укорочених тетраедрів. Так само, як і в октаедричній заливці, вона також розміщує кілька ліній заливки поруч одна з одною з певною періодичністю.

• Велике навантаження розсіює вагу на внутрішню конструкцію
• Рамки орієнтовані в двох різних напрямках, що робить їх індивідуально слабкими.
• Велика відносна міцність для моделей з малою товщиною (кілька мм)
• Зменшення ефекту подушки для верхніх шарів, оскільки не утворюються довгі вертикальні повітряні прошарки
• Відстань перекриття для цього візерунка велика, тому це може негативно вплинути на якість верхньої поверхні

Що таке концентричне заповнення?

Шаблон "Концентрична заливка" просто створює низку внутрішніх меж, паралельних периметру об'єкта.

• При щільності заповнення 100% це найсильніший шаблон, оскільки лінії не перетинаються
• Чудово підходить для гнучкого друку, оскільки він слабкий і рівномірний у всіх горизонтальних напрямках
• Має більшу міцність у вертикальному напрямку порівняно з горизонтальним
• Найслабша модель заповнення, якщо не використовувати 100% щільність заповнення, оскільки горизонтальна міцність відсутня
• 100% щільність заповнення краще працює з некруглими формами

Що таке зигзагоподібне заповнення?

Шаблон "Зигзаг" просто створює той самий візерунок, що й назва. Він дуже схожий на шаблон "Лінії", але різниця полягає в тому, що лінії з'єднуються в одну довгу лінію, що призводить до меншої кількості переривань потоку. Використовується переважно в опорних конструкціях.

• При використанні 100% щільності заповнення цей шаблон є другим за силою
• Краще для круглих форм порівняно з концентричним візерунком при 100% заповненні
• Один з найкращих візерунків для гладкої верхньої поверхні, оскільки відстань між лініями дуже мала
• Має слабку міцність у вертикальному напрямку, оскільки шари не мають достатніх точок з'єднання
• Дуже слабка в горизонтальному напрямку, крім напрямку, в якому орієнтовані лінії
• Погана стійкість до зсуву, тому швидко виходить з ладу під навантаженням

Що таке перехресне заповнення?

Шаблон "Перехресна заливка" - це нестандартний шаблон, який створює криві з проміжками між ними, що повторюють форми хреста всередині об'єкта.

• Чудовий візерунок для гнучких об'єктів, оскільки він рівномірно слабко притискається в усіх напрямках
• Довгі прямі лінії не утворюються в горизонтальному напрямку, тому він не є сильним в деяких місцях
• Не має жодних втягувань, тому з ним легше друкувати гнучкі матеріали
• Сильніше у вертикальному напрямку, ніж у горизонтальному

Що таке Cross 3D Infill?

Шаблон заливки Cross 3D створює ці криві з проміжками між ними, повторюючи форми хреста всередині об'єкта, але також пульсує вздовж осі Z, роблячи його слабшим у вертикальному напрямку.

• Створює рівномірну "м'якість" як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках, що є найкращим візерунком для гнучких матеріалів
• Не має довгих прямих ліній, тому слабкий у всіх напрямках
• Також не викликає втягування
• Це займає відносно багато часу для нарізки

Що таке заповнення щитовидної залози?

Візерунок заповнення Gyroid створює серію хвиль, що чергуються в різних напрямках.

• Однаково сильна в усіх напрямках, але не найсильніша структура заповнення
• Чудово підходить для гнучких матеріалів, але створює менш м'який об'єкт, ніж Cross 3D
• Хороша стійкість до зсуву
• Створює єдиний об'єм, який дозволяє рідині текти, чудово підходить для розчинних матеріалів
• Має тривалий час нарізки та створює великі файли G-Code
• Деяким принтерам може бути важко встигати за кількістю команд G-коду в секунду, особливо при послідовному з'єднанні.

Яка найкраща схема заповнення для міцності (кура)?

Багато людей сперечаються про те, який шаблон заповнення є найкращим для міцності. Ці шаблони заповнення мають високу міцність у декількох напрямках, зазвичай їх відносять до категорії 3-вимірних шаблонів.

Зазвичай туди потрапляють найкращі кандидати, яких люди викинули:

• Кубічний
• Щитовидна залоза.

На щастя, це досить короткий список, тому вам не доведеться переглядати багато варіантів, щоб знайти свій ідеальний варіант. Я розгляну кожну схему наповнення, щоб допомогти вам вирішити, який вибрати. Чесно кажучи, з того, що я дослідив, немає надто великої різниці в міцності між ними, але один з них має перевагу.

Кубічний

Кубічний візерунок чудовий завдяки своїй рівномірній міцності з усіх боків. Сам Cura називає його сильним візерунком заповнення, і він має низку варіацій, які демонструють, наскільки корисним він є як візерунок заповнення.

Завдяки своїй міцності Cubic користується великою повагою та популярністю серед користувачів 3D-принтерів.

Залежно від вашої моделі, він може страждати від викривлення кутів звисання, але загалом він друкує дуже гладко.

Щитовидна залоза.

Перевагою гіроїда є його рівномірна міцність у всіх напрямках, а також швидкий час 3D-друку. Випробування на міцність на розчавлювання, проведене компанією CNC Kitchen, показало, що шаблон заповнення Gyroid витримує навантаження на руйнування рівно 264 кг при 10% щільності заповнення як у перпендикулярному, так і в поперечному напрямках.

Час друку збільшився приблизно на 25% порівняно з шаблоном Lines. Cubic і Gyroid мають дуже схожий час друку.

Він використовує більше матеріалу, ніж Cubic, але більш схильний до проблем з друком, наприклад, шари не накладаються один на одного.

Висока міцність на зсув, стійкість до згинання та невелика вага цього візерунка роблять його ідеальним вибором порівняно з більшістю інших візерунків. Він не лише має високу міцність, а й чудово підходить для гнучких відбитків.

Спеціальні випробування на міцність, проведені Cartesian Creations, показали, що найміцнішим візерунком заповнення є Gyroid, порівняно з 3D Honeycomb (візерунок Simplify3D, схожий на Cubic) та Directilinear.

Він показав, що візерунок Gyroid чудово поглинає напруження при 2 стінках, 10% щільності заповнення і 6 нижніх і верхніх шарах. Він виявив, що цей візерунок міцніший, використовує менше матеріалу і друкується швидше.

Вибір за вами, але особисто я б обрав візерунок Cubic, якщо мені потрібна максимальна несуча здатність. Якщо вам потрібна міцність, а також гнучкість і швидкий друк, то візерунок Gyroid - найкращий вибір.

Існують інші фактори, окрім схеми заповнення, які впливають на максимальну міцність. CNC Kitchen вважає, що основним фактором є кількість стінок і товщина стінок, але вони все ще мають значний вплив.

Він з'ясував це, протестувавши низку різних наповнювачів, щільності та товщини стінок і з'ясував, наскільки важливою є товщина стінок.

Ця гіпотеза також має більше доказів у статті, написаній у 2016 році про вплив структури наповнювача на міцність на розрив. У ній пояснюється, що різні структури наповнювача мали максимум 5% різниці в міцності на розрив, що означає, що сама по собі структура не має особливого значення.

Основна відмінність у наповнювачі полягала у відсотку наповнення. Хоча міцність на розрив - не єдина характеристика, яку шукають, тому це не означає, що моделі наповнювачів не можуть мати різницю у функціональності більше ніж на 5%.

Який шаблон заповнення найшвидший для швидкості?

Якщо ми шукаємо найкращий шаблон заповнення для швидкості, то очевидними факторами тут є те, які шаблони мають найбільше прямих ліній, менше руху і найменше матеріалу, використаного для друку.

Це досить легко визначити, коли ми думаємо про вибір візерунків, які у нас є.

Найкращим шаблоном заливки з точки зору швидкості є шаблон "Лінії" або "Прямолінійний", який є шаблоном заливки за замовчуванням у Cura. Шаблони з найбільш спрямованими змінами зазвичай друкуються довше, тому прямі лінії друкуються найшвидше і з великою швидкістю.

Коли ми розглядаємо важливий фактор швидкості та використання найменшої кількості матеріалу, ми розглядаємо параметр найкращого співвідношення міцності та ваги. Це означає, що з точки зору міцності та ваги, який шаблон наповнювача має найкращу міцність по відношенню до кількості використаного наповнювача.

Ми не хотіли б просто використовувати найменше матеріалу і мати об'єкт, який легко розпадається.

За цим параметром були проведені випробування, в результаті яких компанія CNC Kitchen виявила, що звичайний візерунок Rectilinear або Lines має одне з найкращих співвідношень міцності до ваги і використовує найменшу кількість матеріалу. Візерунок Cubic Subdivision є ще одним претендентом на використання найменшої кількості матеріалу. Він створює заповнення високої щільності навколо стін і нижче в середині.

Це ідеальний шаблон для друку за замовчуванням, за винятком тих випадків, коли вам потрібна функціональність і міцність. Шаблон "Лінії" або "Кубічний поділ" не лише друкує дуже швидко, але й використовує невелику кількість заливки та має хорошу міцність.

Який шаблон заповнення найкраще підходить для гнучкого 3D-друку?

Найкращі схеми заповнення для TPU та гнучких матеріалів:

• Концентричний
• Хрест
• Cross 3D
• Щитовидна залоза.

Залежно від вашої моделі, ви отримаєте ідеальний шаблон для гнучкого 3D-друку.

Як уже згадувалося, концентричний патерн найкраще працює при щільності заповнення 100%, але переважно для некруглих об'єктів. Він має досить хорошу вертикальну міцність, але слабку горизонтальну міцність, що надає йому гнучких характеристик.

Візерунки "Хрест" і "Хрест 3D" мають рівномірний тиск з усіх боків, але "Хрест 3D" також додає елемент вертикального напрямку, але його нарізка займає більше часу.

Гібридний патерн чудово підходить для використання заливок низької щільності і корисний з кількох причин. Він має швидкий час друку, велику стійкість до зсуву, але в цілому менш гнучкий порівняно з іншими гнучкими патернами.

Якщо ви шукаєте найкращий шаблон заповнення для стиснення, то Gyroid - один з найкращих варіантів.

Наскільки важлива щільність заповнення або відсоток?

Щільність заливки впливає на ряд важливих параметрів вашої 3D-друкованої деталі. Коли ви наводите курсор на параметр "Щільність заливки" в Cura, він показує, що вона впливає на верхні шари, нижні шари, відстань між лініями заливки, візерунки заливки і перекриття заливки.

Щільність/відсоток заповнення має досить значний вплив на міцність деталі та час друку.

Чим вищий відсоток наповнювача, тим міцнішою буде ваша деталь, але при щільності наповнювача понад 50% він стає набагато менш значущим з точки зору додавання додаткової міцності.

Різниця між щільністю заливки, яку ви встановлюєте в Cura, має велике значення з точки зору того, що вона змінює в структурі вашої деталі.

Нижче наведено наочний приклад щільності забудови 20% проти 10%.

Більша щільність заповнення означає, що лінії заповнення будуть розташовані ближче один до одного, а це означає, що більше структур працюють разом, щоб надати деталі міцності.

Можна собі уявити, що спробувати розірвати низькощільний матеріал на частини було б набагато легше, ніж високощільний.

Важливо знати, що щільність заповнення сильно варіюється в залежності від того, як вона впливає на деталь через відмінності в моделях заповнення.

Загалом, зміна заливки з 10% на 20% для шаблону "Лінії" не буде такою самою, як зміна заливки для шаблону "Гібрид".

Більшість шаблонів заповнення мають однакову вагу при однаковій щільності заповнення, але шаблон "Трикутник" показав збільшення загальної ваги майже на 40%.

Ось чому люди, які використовують шаблон заповнення Gyroid, не потребують таких високих відсотків заповнення, але при цьому отримують пристойний рівень міцності деталі.

Низька щільність заповнення може призвести до таких проблем, як відсутність з'єднання стін із заповненням і утворення повітряних кишень, особливо в моделях з великою кількістю перетинів.

Ви можете потрапити під екструзію, коли одна лінія заповнення перетинає іншу лінію через переривання потоку.

Кура пояснює, що збільшення щільності заповнення має наступні ефекти:

• Робить ваші відбитки загалом міцнішими
• Забезпечує кращу підтримку верхніх шарів поверхні, роблячи їх більш гладкими та герметичними
• Зменшує кількість несправностей, таких як здуття подушок
• Потребує більше матеріалу, що робить його важчим за звичайний
• Друк займає набагато більше часу залежно від розміру об'єкта

Отже, щільність заповнення, безумовно, має значення, коли ми розглядаємо міцність, використання матеріалів і час друку. Зазвичай існує хороший баланс між відсотком заповнення, який становить від 10% до 30%, залежно від того, для чого ви збираєтеся використовувати деталь.

Естетичні деталі або деталі, призначені для зовнішнього вигляду, вимагають набагато меншої щільності заповнення, оскільки вони не вимагають міцності. Функціональні деталі вимагають більшої щільності заповнення (до 70%), щоб вони могли витримувати навантаження протягом тривалого періоду часу.

Найкращий візерунок заповнення для прозорої нитки

Багато людей люблять використовувати шаблон заливки "Гіроїд" для прозорої нитки, оскільки він дає крутий візерунок. Шаблон заливки "Кубик" або "Соти" також чудово виглядає для прозорих 3D-друків. Найкраща заливка для прозорих відбитків зазвичай становить 0% або 100%, щоб модель була більш чіткою.

Ось приклад шаблону заповнення Gyroid у прозорому 3D-друку PLA. Один користувач сказав, що він також використовує Gyroid з 15% щільністю заповнення.

Прозорий плаш із заповненням створює крутий візерунок з 3D-друку

Подивіться відео нижче, щоб дізнатися більше про 3D-друк прозорими нитками.