填充图案在3D打印中有时会被忽视，因为它只是你的打印件众多设置中的一个部分。 有几种填充图案，但在翻阅清单时，我在想，哪种填充图案在3D打印中是最好的？

如果你想在速度和强度之间取得良好的平衡，那么3D打印的最佳填充模式是六边形，如立方体。 当你确定你的3D打印部件的功能时，最佳填充模式会有所不同。 对于速度来说，最佳填充模式是线型，而对于强度来说，是立方体。

填充模式比我最初意识到的要多一些，所以我将更详细地介绍每种填充模式的基本知识，以及人们认为哪些模式最强、最快和全面的赢家。

有哪些类型的填充模式？

当我们看一下Cura，最流行的切片软件，这里有他们的填充图案选项，以及一些视觉效果和有用的信息。

• 栅格
• 线路
• 三角形
• 三层六边形
• 立体式
• 立方体划分
• 八角形
• 四分之一立方体
• 同心的
• ZigZag
• 横向
• Cross3D
• 陀螺仪

什么是网格填充？

这种填充图案有一个交叉的图案，形成两组垂直的线条，在中间形成正方形。

• 在垂直方向上有很大的力量
• 在成型的线条上有良好的强度
• 在对角线方向上较弱
• 创造一个相当好的、光滑的顶层表面

什么是线条/线性填充？

线条模式在你的物体上创建了几条平行的线条，每层有不同的方向。 所以基本上，一层的线条是朝向一个方向的，然后下一层的线条是朝向另一个方向的。 它看起来和网格模式非常相似，但是有区别。

• 通常在垂直方向上很弱
• 除了线的方向，在水平方向上非常弱
• 这是使表面光滑的最佳模式

下面是一个线条和网格模式不同的例子，填充方向默认为45°& -45°。

线条（直线）的填充：

第1层：45°--对角线的右侧方向

第2层：-45°-对角线左侧方向

第3层：45°--对角线的右侧方向

第4层：-45°--左侧对角线方向

网格填充：

第1层：45°和-45°

第2层：45°和-45°

第3层：45°和-45°

第4层：45°和-45°

什么是三角区填充物？

这是非常不言自明的；一种填充模式，在不同的方向上创建了三组线条，形成三角形。

• 在每个水平方向都有同等的力量
• 大的抗剪切力
• 流动中断的麻烦，所以高填充物密度的相对强度低

什么是三层六边形填充物？

这个填充图案有一个三角形和六边形的混合物，穿插在整个物体中。 它是通过在三个不同的方向上创建三组线条来实现的，但其方式是它们彼此不相交在同一位置。

• 在水平方向上非常强大
• 每个水平方向上的强度相等
• 对剪切力有很大的抵抗力
• 需要许多表皮层来获得均匀的表层

什么是立方体填充物？

立方体图案创建的立方体被命名和堆叠，形成一个三维图案。 这些立方体的方向是站在角落里的，所以它们可以在没有悬空的内部表面的情况下进行印刷。

• 各个方向的强度相同，包括垂直方向
• 各个方向的整体强度都相当好
• 使用这种模式可以减少枕头，因为没有产生长的垂直口袋。

什么是立方体分户填报？

立体细分模式也创造了立方体和三维模式，但它在物体中间创造了更大的立方体。 这样做是为了让强度最重要的区域有良好的填充物，同时在填充物效果最差的地方节省材料。

用这种模式应该增加填充物的密度，因为它们在中间区域可能真的很低。 它的工作原理是创建一系列8个细分的立方体，然后打墙的立方体被细分，直到达到填充线距离。

• 就重量和印刷时间而言，是最好和最强的图案（强度与重量比）。
• 各个方向的强度相同，包括垂直方向
• 还能减少枕头的影响
• 增加填充物的密度意味着填充物不应该透过墙壁显示出来
• 有许多回缩，不适合柔性材料或粘性较低的材料（流质）。
• 切片时间相对较长

什么是八位数填充法？

八角形填充图案是另一种三维图案，它创造了立方体和正四面体（三角形金字塔）的混合体。 这种图案每隔一段时间就会产生多个相邻的填充线。

• 有一个强大的内部框架，特别是在相邻线的地方。
• 具有中等厚度（约1厘米/0.39英寸）的模型在强度方面表现良好
• 也减少了枕头效应，因为没有产生长的垂直气囊。
• 产生坏的顶级质量的表面

什么是四分之一立方体填充物？

四分之一立方体在解释上要复杂一些，但它与八面体填充法很相似。 它是一个由四面体和缩短的四面体组成的三维图案或魔方（形状的紧密排列）。 就像八面体一样，它也经常将多个填充线相邻。

• 沉重的负载将重量分散到内部结构上
• 框架朝向两个不同的方向，使它们各自变得脆弱。
• 对于厚度较低（几毫米）的模型来说，有很大的相对强度。
• 由于没有产生长的垂直气袋，所以减少了顶层的枕头效果。
• 这种模式的桥接距离很长，所以会对表面质量产生负面影响

什么是同心圆填充物？

同心填充模式只是创建了一系列与你的物体周边平行的内部边框。

• 在填充密度为100%时，这是最强的模式，因为线条不会相交。
• 很适合柔性印刷，因为它在所有水平方向上都很弱，而且很均匀。
• 在垂直方向与水平方向上有更多的力量
• 如果不使用100%的填充密度，则是最弱的填充模式，因为水平强度不存在。
• 100%的填充密度对非圆形的形状效果更好

什么是人字形填充物？

Zigzag图案简单地创造了非常的图案，正如它的名字一样。 它与Lines图案非常相似，但不同的是，线条连接成一条长线，导致较少的流动中断。 主要用于支持结构。

• 当使用100%的填充密度时，这种模式是第二强的。
• 与100%填充率的同心图案相比，对圆形形状更好。
• 对于光滑的表面来说，这是最好的模式之一，因为线距非常小。
• 在垂直方向上的强度较弱，因为各层的结合点不充分
• 在水平方向上非常弱，除了线条的方向外，其他方向都很弱
• 抗剪切能力差，所以在负载下很快就会失效

什么是交叉填充？

十字形填充图案是一种非正统的图案，它创造了中间有空间的曲线，复制了物体内部的十字形状。

• 由于它在各个方向上都有均匀的微弱压力，因此是柔性物体的最佳模式。
• 在水平方向上没有产生长的直线，所以它在任何地方都不强。
• 没有任何回缩，所以用它来印刷柔性材料更容易。
• 在垂直方向比水平方向更强

什么是交叉三维填充？

Cross 3D填充图案创造了那些中间有空间的曲线，复制了物体内部的十字形状，但也沿着Z轴进行脉冲，使其在垂直方向上更弱。

• 在水平和垂直方向上都能产生均匀的 "压迫感"，是柔性材料的最佳模式。
• 没有长的直线，所以它在各个方向上都很弱。
• 也没有产生任何撤回的情况
• 这需要一个相对较长的时间来切片

什么是Gyroid填充物？

Gyroid填充模式在交替的方向上创造了一系列的波浪。

• 在各个方向上的强度相同，但不是最强的填充模式
• 对柔性材料来说是很好的，但产生的物体没有Cross 3D那么压抑。
• 良好的抗剪切性
• 形成一个允许液体流动的体积，对可溶解的材料非常有利。
• 切片时间长，创建的G代码文件大。
• 一些打印机可能发现很难跟上每秒的G-Code命令，特别是通过串行连接。

什么是最佳的强度填充模式（Cura）？

你会发现很多人在争论哪种填充模式的强度最好。 这些填充模式由多个方向的高强度组成，通常被归类为3维模式。

人们抛出的最佳候选人通常是：

• 立体式
• 陀螺仪

幸运的是，这是一个相当短的名单，所以你不必通过太多，以找到你的完美适合。 我将通过每个强度的填充模式，以帮助你决定去哪一个。 老实说，从我所研究的，这些之间的强度没有太大的区别，但一个确实有优势的。

立体式

立体是伟大的，因为它从各个方向都有均匀的力量。 它被Cura自己称为强大的填充图案，并有许多变化，显示了它作为填充图案的作用。

就纯粹的结构强度而言，Cubic是非常受人尊敬的，并为外面的3D打印机用户所欢迎。

根据你的模型，它可能会出现悬角翘起的情况，但一般来说，它的打印非常光滑。

陀螺仪

Gyroid的优势在于其在各个方向上的均匀强度，以及快速的3D打印时间。 CNC Kitchen的 "压碎 "强度测试显示，Gyroid填充图案在垂直和横向的10%填充密度下的失效载荷正好为264KG。

就印刷时间而言，与Lines图案相比，大约增加了25%。 Cubic和Gyroid的印刷时间非常相似。

它确实比Cubic使用更多的材料，但它更容易出现印刷问题，如层数不堆叠。

这种填充图案的高剪切强度、抗弯曲性和低重量使它成为比大多数其他图案更理想的选择。 它不仅具有高强度，而且非常适合柔性印刷。

由Cartesian Creations进行的具体强度测试发现，最强的填充模式是Gyroid，而3D Honeycomb（Simplify3D模式类似于Cubic）和Rectilinear。

他发现，Gyroid图案在吸收应力方面非常好，在2个墙、10%的填充密度和6个底层和顶层的情况下。 他发现它更强大，使用的材料更少，打印速度更快。

选择权在你，但如果我想获得最大的承重强度，我个人会选择立方体模式。 如果你想获得强度，以及灵活性和更快的打印速度，Gyroid是应该选择的模式。

数控厨房发现主要因素是墙的数量和墙的厚度，但它仍然有很大的影响。

他通过测试一些不同的填充物、密度和壁厚发现了这一点，并发现壁厚有多大意义。

这个假设背后也有更多的证据，2016年写了一篇关于填充模式对抗拉强度的影响的文章。 它解释说，不同的填充模式最多有5%的抗拉强度差异，这意味着单单模式并没有太大区别。

在填充物方面的主要区别在于填充物的百分比。 虽然，抗拉强度并不是唯一追求的强度，所以这并不意味着填充物模式不能在功能上产生超过5%的差异。

什么是速度最快的填充模式？

如果我们要研究速度的最佳填充图案，这里明显的因素是哪些图案有最多的直线，较少的移动和最少的印刷材料。

当我们考虑到我们的模式选择时，这是一个相当容易确定的问题。

速度最好的填充图案是线条或直线图案，这是Cura中默认的填充图案。 方向变化最多的图案通常需要更长的时间来打印，所以直线的打印速度最快，速度很好。

当我们研究速度和使用最少材料的重要因素时，我们看的是最佳强度/重量比的参数。 这意味着，在强度和重量方面，哪种填充模式的强度与使用多少填充物的关系最好。

我们不希望简单地使用最少的材料，而产生一个容易散架的物体。

实际上已经对这一参数进行了测试，CNC Kitchen发现正常的直线型或线条型具有最佳的单位重量强度比，并且使用的材料最少。 立体细分型是另一个使用材料最少的竞争者。 它在墙壁周围形成高密度的填充物，在中间则较低。

这是一个完美的图案，可以作为你的印刷品的默认图案，除了你有特定的功能和强度的目的。 线条图案或立方体细分的印刷速度不仅非常快，它使用的填充物数量少，而且具有良好的强度。

什么是柔性3D打印的最佳填充图案？

TPU和柔性材料的最佳填充模式是：

• 同心的
• 横向
• 十字3D
• 陀螺仪

根据你的模型，将有一个理想的模式用于你的柔性3D打印。

如前所述，同心图案在填充密度为100%时效果最好，但主要用于非圆形物体。 它具有相当好的垂直强度，但水平强度较弱，使其具有柔性特征

十字型和十字型3D图案的四边压力均匀，但十字型3D也加入了垂直方向的元素，但它确实需要更长的时间来切开。

当你使用较低密度的填充物时，Gyroid是很好的选择，有几个原因。 它有快速的印刷时间，对剪切的抵抗力很强，但与其他柔性图案相比，整体上不太灵活。

如果你正在寻找最佳的压缩填充模式，那么Gyroid是最佳选择之一。

填充物的密度或百分比有多大影响？

填充密度会影响你的3D打印部件的一些重要参数。 当你在Cura的 "填充密度 "设置上悬停时，会显示它影响顶层、底层、填充线距离、填充图案& 填充重叠。

填充物密度/百分比对零件强度和印刷时间有相当大的影响。

填充物的百分比越高，部件的强度就越高，但当填充物的密度超过50%时，它们在增加额外强度方面的意义就会大打折扣。

你在Cura中设置的填充密度的不同，对它在你的零件结构中的变化有很大的区别。

下面是一个20%填充密度与10%填充密度的直观例子。

更大的填充密度意味着你的填充线将被放在更近的地方，这意味着更多的结构共同作用于一个部件的强度。

你可以想象，试图将低密度的东西拆开，要比高密度的东西容易得多。

重要的是要知道，由于填充模式的不同，填充密度对一个零件的影响差异很大。

基本上，线型的10%填充物到20%填充物的变化，与Gyroid图案的相同变化是不一样的。

在相同的填充密度下，大多数填充图案的重量相似，但三角图案的整体重量增加了近40%。

这就是为什么使用Gyroid填充模式的人不需要这么高的填充百分比，但仍能获得可观的零件强度水平。

填充物密度低会导致墙体与填充物不连接和产生气穴等问题，特别是有许多交叉点的图案。

当一条填充线与另一条线交叉时，由于流动中断，你可以得到欠压。

Cura解释说，增加你的填充物密度有以下效果：

• 使你的印刷品整体上更强大
• 给予你的表层更好的支持，使它们更光滑和不透气。
• 减少故障排除的问题，如枕头的问题
• 需要更多的材料，使其比正常情况下更重。
• 根据你的对象的大小，需要更长的时间来打印。

因此，当我们关注打印的强度、材料使用和时间时，填充密度肯定是重要的。 通常在填充百分比之间有一个很好的平衡，它在任何地方都是10%-30%，这取决于你打算将部件用于什么。

美观的或用于观看的部件需要较少的填充密度，因为它不需要强度。 功能性部件需要更多的填充密度（高达70%），所以它们可以在很长一段时间内承受负荷。

透明纤维的最佳填充物图案

许多人喜欢将Gyroid填充图案用于透明灯丝，因为它的图案看起来很酷。 立方体或蜂窝状填充图案对于透明3D打印来说也很不错。 透明打印的最佳填充物通常是0%或100%，以使模型更加清晰。

这是一个透明PLA 3D打印中Gyroid填充图案的例子。 一位用户说他们也使用Gyroid，填充密度为15%。

带有填充物的透明斑块使3D打印的图案变得很酷

请看下面的视频，了解3D打印透明灯丝的伟大视觉。