3DPrintStory    Процесс 3D печати    Что такое узор (паттерн) заполнения в 3D печати?

Что такое узор (паттерн) заполнения в 3D печати?

Довольно часто 3D-печать используется для производства деталей, которые можно легко изготовить с помощью другой технологии производства. Тем не менее, хотя конечные результаты могут выглядеть одинаково снаружи, то, что внутри, может кардинально отличаться.

Основное преимущество (и необходимость) 3D-печати заключается в том, что детали могут иметь разную степень наполнения материалом. С производственной точки зрения это снижает количество необходимого материала и стоимость, а также вес конечного продукта. А с точки зрения 3D печати это экономит драгоценное время!

То, что находится внутри внешней оболочки напечатанной 3D-модели, называется заполнением. Его можно регулировать отношением плотности (0% - пустота, 100% - сплошная) и рисунка.

Далее мы рассмотрим различные шаблоны заполнения, в частности те, которые доступны в Cura.

Какие варианты заполнения существуют?

В последней версии Cura (4.5) доступно 13 типов заполнения. Ниже они сгруппированы по принципу, для чего они лучше всего подходят:

  • Модели и фигурки (низкая прочность): Lines, zig-zag;
  • "Стандартные" 3D-модели (средняя прочность): Grid, triangles, tri-hexagon;
  • Функциональные 3D-модели (высокая прочность): Cubic, cubic subdivision, octet, quarter cubic, gyroid;
  • Гибкие 3D-модели: Concentric, cross, cross 3D.

Модели и фигурки

Рекомендуемая плотность заполнения: 0-15%

3D-модели, которые используются в виде моделей или фигурок обычно не требуют особой прочности, так как они не подвергаются тяжелым условиям эксплуатации и не подвергаются большим нагрузкам.

Для таких вариантов 3D печати лучше всего подходят lines или zig-zag заполнение, поскольку они обеспечивают максимально быструю 3D печать.

Подобно "rectilinear" в других слайсерах, оба шаблона создают двумерную сетку, в которой на одном слое 3D печать идет только вдоль одной оси. Разница между ними в том, что линии создают несколько линий на слой, а зигзаг - это просто одна постоянная линия (если не прерывается моделью).

Модели или фигурки хорошо сочетаются с простыми узорами заполнения. Прототипы ваших будущих деталей также являются хорошими кандидатами, с учетом что они не должны проходить испытания на прочность.

"Стандартные" 3D-модели

Рекомендуемая плотность заполнения: 15-50%

Для 3D-моделей, подвергающихся низким нагрузкам, таким как приведенная выше направляющая материала для печати, следует использовать шаблон заполнения средней прочности. Наиболее уместны такие варианты заполнения, как grid, triangles, или tri-hexagon. Однако обратите внимание, что эти шаблоны могут увеличить время печати до 25% по сравнению с линиями.

  • grid: понятный двухмерный шаблон. Главное преимущество - скорость 3D печати, так как это наименее сложный из трех;
  • triangles: 2D-сетка, состоящая из треугольников. Это узор вариант заполнения имеет неотъемлемое преимущество в прочности, когда нагрузка прикладывается перпендикулярно к поверхности объекта. Имеет смысл использовать для деталей с тонкими прямоугольными компонентами, которые в противном случае могли бы иметь очень мало соединений между стенками;
  • tri-hexagon: этот двухмерный вариант заполнения создает шестиугольники с вкраплениями треугольников. Одним из преимуществ является то, что шестиугольники - это очень жесткая геометрическая фигура, что обеспечивает высокую прочность готового изделия. В дополнение к этому, заполнение tri-hexagon дает более короткие линии для соединения каждой стороны, что приводит к меньшему количеству проблем с изгибом из-за плохого охлаждения во время 3D печати.

Функциональные 3D-модели

Рекомендуемая плотность заполнения: > 50%

Функциональные 3D-принты, такие как кронштейн для полки, требуют высокой прочности во многих направлениях. Отличные кандидаты для шаблонов заполнения включают: cubic, cubic subdivision, octet, quarter cubic, gyroid.

  • cubic: это трехмерный узор из сложенных и наклоненных кубиков;
  • cubic subdivision: это вариант типа cubic, который использует меньше материала;
  • octet: это вариант узора, также известный как тетраэдрическое заполнение, объединяет формы пирамид;
  • quarter cubic: этот трехмерный узор похож на octet, но половина пирамидальных форм смещена относительно другой половины;
  • gyroid: уникальный трехмерный рисунок, создающий впечатление волн. Тем не менее, он одинаково хорошо выдерживает нагрузки во многих направлениях. Таким образом, этот образец заполнения будет хорошим выбором для детали, которая подвергнется различным нагрузкам.

Вышеперечисленные варианты заполненния 3D модели часто используются даже при более низкой плотности заполнения из-за их эстетической привлекательности. Некоторым просто нравится эффектность внутреннего рисунка, который можно наблюдать непосредственно во время 3D печати.

Гибкие 3D-модели

Рекомендуемая плотность заполнения: 0–100% (в зависимости от того, насколько «мягким» вы хотите получить конечное издение).

Для гибких материалов, таких как мягкий PLA MatterHacker, надо использовать гибкие шаблоны заполнения, чтобы сохранить гибкий характер печати. Шаблоны заполнения, такие как concentric, cross, cross 3D, лучше всего подходят для этих типов 3D моделей.

  • concentric: этот двухмерный узор создает «волны» внутри отпечатка, имитируя формы внешних стен. Это очень похоже на то, как камень, брошенный в воду, оставляет на поверхности концентрические круговые волны;
  • cross: еще один двухмерный узор, который создает сетку из очень причудливых крестов. Промежутки между крестовинами и решетками допускают изгиб и скручивание;
  • cross 3D: этот 3D-узор похож на cross, но по мере наращивания 3D модели линии перемещаются под наклоном. Конечный результат - объект с немного большей жесткостью.

Полезные рекомендации

Выбор рисунка заполнения 3D модели важен, но это еще не все. Вот несколько вещей, о которых следует помнить в следующий раз, когда вы будете настраивать параметры 3D печати в Cura.

Направление линии заполнения

Одна из часто игнорируемых настроек заполнения - это направление линии заполнения. По умолчанию установлено значение 45 °, так что оба двигателя X и Y работают вместе для печати заполнения на максимальной скорости. Однако может оказаться полезнее сориентировать заполнение под другим углом, чтобы обеспечить максимальную прочность или гибкость детали, особенно если ее стенки выровнены по диагонали.

Градиентное заполнение против постепенного заполнения

Когда дело доходит до заполнения, мы обычно думаем о нем как о равномерном по всей внутренней части детали. Однако так быть не должно.

Используя градиентное заполнение, можно настроить 3D печать с большей плотностью заполнения по периметру. Вообще говоря, это должно поддерживать эффективную прочность и жесткость детали при использовании меньшего количества материала. Этот параметр не является встроенным в Cura, но его можно относительно легко реализовать с помощью скрипта на Python.

Градиентное заполнение не следует путать с постепенным заполнением, которое обеспечивает нечто подобное, но по оси Z, а не по осям X и Y. Другими словами, этот параметр делает заполнение более плотным в верхней части 3D модели по сравнению с нижней частью. Это может сэкономить материал и время, сохраняя при этом достаточную прочность.

Несколько значений плотности заполнения

С тех пор, как была выпущена четвертая версия Cura, появилась возможность устанавливать настройки для каждой модели. Это позволяет использовать некоторые изящные дизайнерские приемы, включая несколько типов и плотностей заполнения в одной модели.

Благодаря возможности устанавливать пользовательские настройки для каждой импортированной модели и возможности Cura легко объединять их вместе, можно обеспечить специализированную поддержку в определенных областях.

Хотя это, безусловно, потребует много ручной работы и настроек, возможно, в ближайшем будущем эта фукция станет проще в использовании.