3D Stisk
Domů
Služby
    Co je perimetr v 3D tisku a jak ovlivňuje pevnost modelu

    Co je perimetr v 3D tisku a jak ovlivňuje pevnost modelu

    Perimetr je jedna z nejdůležitějších hodnot ve sliceru, když chcete pevnější 3D výtisk. Přesto ho začátečníci často přehlížejí a jako první zvyšují výplň. Jenže u běžných FDM tisků bývá pevnost hodně závislá právě na stěnách modelu. Perimetry tvoří vnější skořepinu, drží tvar dílu, chrání výplň a při ohybu nebo nárazu nesou velkou část zatížení.

    Dobrá zpráva je, že nastavení perimetrů není složité. Stačí pochopit, co přesně ve sliceru měníte, jak souvisí s tryskou a kdy má smysl přidat další stěnu místo dalších procent výplně.

    Co znamená perimetr

    Náhled ve sliceru s oranžovými perimetrovými linkami kolem tenké stěny modelu

    Perimetr je jedna uzavřená dráha extruze po obvodu vrstvy. Když slicer řeže model na vrstvy, vytvoří nejdříve vnější a vnitřní obrysové linky. Tyto linky se skládají vedle sebe a dohromady tvoří stěnu modelu.

    V různých slicerech se můžete setkat s různými názvy:

    • perimetry
    • stěny
    • wall loops
    • wall line count
    • shells
    • tloušťka stěny

    Princip je stejný. Pokud nastavíte 2 perimetry, slicer vytiskne kolem obvodu dvě sousední linky materiálu. Pokud nastavíte 4 perimetry, stěna bude výrazně silnější a uvnitř zůstane méně prostoru pro výplň.

    U běžné trysky 0,4 mm bývá šířka extruze přibližně 0,4 až 0,45 mm. Tři perimetry tedy vytvoří stěnu zhruba 1,2 až 1,35 mm. Přesné číslo záleží na profilu tiskárny, materiálu a nastavení šířky linky.

    Proč perimetry tolik ovlivňují pevnost

    Porovnání tenké a silnější stěny 3D tištěného dílu ukazuje, jak perimetry ovlivňují pevnost výtisku.

    Představte si dutou trubku. I když není plná, může být velmi pevná, protože materiál je daleko od středu a dobře odolává ohybu. Podobně funguje mnoho 3D tištěných dílů. Při ohýbání, kroucení nebo nárazu pracují hlavně vnější vrstvy modelu. Výplň uvnitř pomáhá, ale samotná hustá výplň často nepřinese tak velký rozdíl jako pevnější stěna.

    Proto může být díl se 4 perimetry a 25% výplní praktičtější než díl se 2 perimetry a 60% výplní. Bude mít pevnější okraje, lepší závity, odolnější rohy a často i rozumnější dobu tisku. Zároveň se méně plýtvá materiálem uvnitř modelu, kde už další plast nemusí přinášet odpovídající zlepšení.

    Perimetry pomáhají hlavně tam, kde díl:

    • drží šroub, závit nebo vložku
    • má tenké sloupky nebo oka
    • pracuje v ohybu, například držák nebo konzole
    • má být vodotěsný nebo vzduchotěsný
    • se často bere do ruky a naráží o okolní předměty
    • musí mít čistý povrch bez prosvítající výplně

    Perimetr není totéž co výplň

    Výplň je vnitřní struktura modelu. Podpírá horní vrstvy, snižuje deformace a zvyšuje odolnost proti stlačení. Perimetry jsou naopak souvislá skořepina po obvodu. Obě nastavení spolupracují, ale neřeší stejný problém.

    Když se výtisk zlomí v rohu nebo u otvoru pro šroub, často nepomůže jen zvednout výplň z 20 na 50 %. Lepší bývá přidat perimetr, zvětšit rádius v modelu, otočit díl na podložce tak, aby vrstvy nebyly namáhané na odlupování, a teprve potom doladit výplň.

    Naopak u velkého masivního dílu, který se mačká nebo nese tlak po celé ploše, může hrát hustota výplně větší roli. Praktické nastavení proto vždy záleží na směru zatížení.

    Kolik perimetrů nastavit

    Neexistuje jedno univerzální číslo, ale pro běžnou trysku 0,4 mm se dá začít takto:

    Použití modelu Doporučený začátek Poznámka
    Dekorace, figurky, prototyp vzhledu 2 perimetry Rychlý tisk, nízká spotřeba, pevnost není hlavní cíl.
    Běžné praktické díly 3 perimetry Dobrý základ pro držáky, krabičky, kryty a díly do domácnosti.
    Namáhané držáky, montážní díly, závity 4 až 5 perimetrů Lepší okraje, pevnější otvory a vyšší odolnost při ohybu.
    Díly pro šrouby, vložky a opakované používání 5 až 6 perimetrů v kritických místech Pokud to slicer umožňuje, použijte lokální zesílení jen tam, kde je potřeba.
    Vázy a tenkostěnné dekorace 1 perimetr nebo režim vázy Vhodné pro vzhled, ne pro mechanické zatížení.

    Pro PETG držák na zeď bych typicky začal na 4 perimetrech, 25 až 35% výplni a větším zaoblení rohů. Pro PLA krabičku na elektroniku stačí často 3 perimetry a 15 až 20% výplň. Pro malou figurku nebo test rozměrů jsou 2 perimetry obvykle dostatečné.

    Jak perimetry souvisí s tryskou a šířkou linky

    Schéma průřezu dvou sousedních perimetrů, které se mírně překrývají, aby se materiál dobře spojil a nevznikla mezi nimi mezera.

    Schéma extruze při 3D tisku ukazující vztah mezi průměrem trysky, výškou vrstvy a šířkou vytlačené linky.

    Počet perimetrů sám o sobě nestačí. Důležitá je i šířka extruze. Tryska 0,4 mm a 3 perimetry dají jinou stěnu než tryska 0,6 mm a 3 perimetry. U větší trysky může být stejný počet perimetrů výrazně pevnější, protože každá linka je širší.

    Orientační výpočet je jednoduchý:

    tloušťka stěny = počet perimetrů × šířka linky

    Když tisknete se šířkou linky 0,45 mm a nastavíte 4 perimetry, stěna bude mít přibližně 1,8 mm. Pokud model obsahuje stěnu tenkou jen 1 mm, čtyři perimetry se do ní fyzicky nevejdou. Slicer pak použije méně linek, upraví šířku extruze nebo vytvoří kompromis podle svého algoritmu.

    U funkčních dílů je proto dobré myslet na perimetry už při návrhu modelu. Pokud chcete mít 4 linky s šířkou 0,45 mm, navrhněte stěnu alespoň kolem 1,8 mm. Pro 5 linek počítejte zhruba 2,25 mm.

    Kdy přidat perimetr a kdy výplň

    Přidat perimetr dává smysl, když praskají okraje, otvory, háčky, tenké stěny nebo rohy. Také pomáhá, když je na povrchu vidět vzor výplně, když se díl kroutí u otvoru pro šroub nebo když potřebujete lepší vodotěsnost.

    Zvýšit výplň dává smysl, když se díl promáčkne, horní plochy se propadají, model je velký a dutý, nebo když potřebujete lepší odolnost v tlaku. U většiny běžných dílů je rozumné nejdřív nastavit 3 až 4 perimetry a potom zvedat výplň jen podle potřeby.

    Častá chyba je tisknout všechno na 100% výplň. Takový tisk je dlouhý, drahý, může se víc kroutit a nemusí být automaticky nejspolehlivější. Plný díl navíc hůř odpouští přepaly, špatné chlazení nebo vnitřní pnutí materiálu.

    Pozor na směr vrstev

    Perimetry nejsou zázrak, pokud je díl špatně orientovaný. FDM výtisk bývá nejslabší mezi vrstvami, protože vrstvy se k sobě lepí, ale nejsou z jednoho kusu materiálu. Pokud držák tisknete tak, že ho zatížení rozevírá po vrstvách, může prasknout i při vysokém počtu perimetrů.

    U háčku, konzole nebo páčky se vždy ptejte: bude síla tahat vrstvy od sebe, nebo půjde hlavně podél linek? Když to jde, otočte model tak, aby hlavní tah a ohyb šly co nejvíce po souvislých vláknech materiálu. Přidejte zaoblení ostrých rohů, protože právě tam často začíná prasklina.

    Praktický postup pro pevnější díl

    Začněte tím, že si určíte, kde bude model namáhaný. U držáku to bývá místo u šroubů a přechod mezi základnou a ramenem. U krabičky jsou to panty, západky a rohy. U ozubeného kola nebo páky jsou kritická místa kolem osy a zubů.

    Potom nastavte slicer takto:

    1. Dejte 3 perimetry pro běžný díl, 4 až 5 pro namáhaný díl.
    2. Výplň nechte nejdřív kolem 20 až 35 % podle velikosti a účelu.
    3. Použijte vhodný materiál. PLA je tuhé, PETG lépe snáší ráz a ASA nebo ABS lépe zvládají teplo.
    4. Zkontrolujte náhled vrstev a ujistěte se, že kolem otvorů opravdu vzniklo dost linek.
    5. Pokud selže jen jedno místo, zesilte model lokálně místo plošného zvyšování výplně.

    Lokální zesílení je často nejlepší cesta. Místo aby celý díl tiskl 6 perimetry, můžete přidat materiál jen kolem otvorů, patek a háčků. Některé slicery umí modifikátory, které nastaví jiný počet stěn nebo výplně jen ve vybrané oblasti.

    Shrnutí

    Perimetr je obvodová linka, ze které vzniká stěna 3D výtisku. Více perimetrů znamená silnější skořepinu, pevnější okraje a často lepší poměr mezi pevností, hmotností a dobou tisku. Pro běžné díly začněte na 3 perimetrech, pro funkční a namáhané díly použijte 4 až 5 a výplň zvyšujte až podle konkrétního zatížení.

    Nejlepší výsledek ale nevznikne jediným číslem ve sliceru. Pevnost modelu ovlivňuje kombinace perimetrů, výplně, materiálu, teploty, vrstvení, orientace na podložce a samotného návrhu dílu. Pokud chcete pevnější tisk, neplňte model naslepo plastem. Nejprve zesilte stěny a kritická místa, potom dolaďte zbytek.

    Oblíbené produkty