Výplň může vypadat skvěle, přidat sílu a ušetřit peníze, ale vše záleží na konkrétním tisku. Najděte nejlepší vzorce výplně v Cura pro vaši aplikaci.

Často se 3D tisk používá k výrobě dílů, které by stejně dobře mohly být vyrobeny jinou výrobní technikou. I když konečné výsledky mohou vypadat stejně, záleží na tom, co je uvnitř.

Jednou z hlavních výhod 3D tisku je schopnost měnit vnitřní dutiny dílu. Z hlediska výroby dutý díl vyžaduje méně času a materiálu než pevný, což snižuje celkovou hmotnost a náklady!

Vnitřek 3D tisku se nazývá výplň a lze ji nastavit podle hustoty – 0 % znamená dutý objekt, zatímco 100 % je pevný. Dále lze způsob, jakým je díl vyplněn, upravit podle široké škály vzorců, přičemž každý má své vlastní jedinečné výhody a silné stránky.

V tomto článku se podíváme na různé vzory výplně, konkrétně ty, které jsou k dispozici v Cura. Pojďme na to!

Jaké vzory výplně existují?

Vzory výplně mohou zásadně ovlivnit pevnost a ibilitu tisku.

V nejnovější verzi Cura (5.6) je k dispozici 14 typů vzorců výplně. Rozdělili jsme je podle toho, pro co se nejlépe hodí:

• Modely a figurky: Lightning, lines, zig-zag
• „Standardní“ 3D tisky: Grid, triangles, tri-hexagon
• Funkční 3D tisky: Cubic, cubic subdivision, octet, quarter cubic, gyroid
• Flexibilní 3D tisky: Concentric, cross, cross 3D

Od verze Cura 5.5 je také možné generovat vlastní dlaždicové vzory výplně, včetně Honeycomb, ale o tom více později. Prozatím se zaměříme na standardní vzory výplně dostupné v Cura.

Modely a figurky

Modely lodí a figurky jsou ideálními kandidáty pro výplň s nízkou pevností.

Typická hustota výplně: 0-15 %

Pokud jsou používány jako modely nebo figurky, 3D tisky obvykle nevyžadují velkou pevnost. To je způsobeno tím, že nejsou vystaveny silnému zacházení nebo namáhání. Některé prototypy jsou také dobrými kandidáty, pokud nejsou testovány na pevnost.

Pro takové aplikace jsou nejlepší vzory výplně Lightning, Lines nebo Zig-zag, protože poskytují nejrychlejší tisky.

Lines (vlevo), lines s vybranou možností „Connect Infill Lines“ (uprostřed) a zig-zag (vpravo) (Zdroj: All3DP).

Lines: Podobné „rectilinear“ vzoru v jiných slicerech, jedná se o 2D mřížku nespojitých čar, kde je v každé vrstvě tisknuta pouze jedna osa.

Zig-zag: V podstatě stejné jako Lines infill, pokud je vybraná možnost „Connect Infill Lines“. Jinými slovy, jedná se o jednu kontinuální čáru na vrstvu, orientovanou v jednom směru.

Lightning: Vnitřní podpůrná struktura připomínající blesky, která se zhušťuje směrem k vrcholu modelu. Díky tomu, že může snížit spotřebu materiálu až o 90 %, je tento vzor výplně skvělý pro rychlé tisky.

Standardní 3D tisky

Tato vylepšení pro tiskárnu Anet A8 mohou vyžadovat střední úroveň pevnosti (Zdroj: papinist via Thingiverse).

Typická hustota výplně: 15-50%

Pro 3D tisky vystavené nízkému namáhání, jako je výše uvedený vodič filamentu, by měla být použita výplň s střední pevností. Vzory výplně, jako je grid, triangles nebo tri-hexagon, jsou také vhodné. Mějte však na paměti, že tyto vzory mohou zvýšit dobu tisku až o 25 % ve srovnání s Lines.

• Grid: Samozřejmý 2D vzor, hlavní výhodou gridu je rychlost tisku, protože je to nejjednodušší z těchto tří vzorů.

• Triangles: 2D mřížka tvořená trojúhelníky, tento vzor má inherentní výhodu v pevnosti, když je na objekt aplikováno zatížení kolmé na jeho čelní plochu. Také dává smysl pro díly s tenkými, obdélníkovými komponenty, které by jinak mohly mít velmi málo spojení mezi stěnami.

Triangles (vlevo) a tri-hexagony (vpravo) s 20% hustotou výplně (Zdroj: All3DP)

• Tri-hexagon: Tento 2D vzor vytváří hexagony prokládané trojúhelníky. Jednou z výhod je, že hexagony jsou efektivní tvar, což z něj činí silný vzor výplně vzhledem k použití materiálu. Kromě toho má tri-hexagon výplň kratší čáry spojující každou stranu, což vede k menším problémům s prohýbáním kvůli špatnému chlazení tisku.

Funkční 3D tisky

Některé 3D tisky jsou jednoduše určeny k tomu, aby unesly zátěž (Zdroj: Jaenne via Cults).

Typická hustota výplně: >50%

Funkční 3D tisky, jako je výše uvedený držák police, vyžadují vysokou pevnost ve více směrech. Silní kandidáti na vzory výplně zahrnují cubic, cubic subdivision, quarter cubic, octet a gyroid.

• Cubic: Tento vzor je 3D mřížka skládající se z nakloněných a naskládaných kostek.

• Cubic subdivision: Tato varianta cubic používá méně materiálu.

• Octet: Také známý jako tetrahedrální výplň, tento vzor skládá pyramidální tvary.

Cubic (vlevo) a octet (vpravo) vzory výplně s 50% hustotou výplně (Zdroj: All3DP)

• Quarter cubic: Tento 3D vzor je podobný octet, ale polovina pyramidálních tvarů je posunuta vůči druhé polovině.

• Gyroid: Zvláště unikátní 3D vzor, který vytváří dojem vln. Výsledkem je tisk, který je stejně silný ve více směrech. Tento vzor výplně je tedy skvělou volbou pro díl, který bude vystaven zátěži ve více směrech.

Quarter cubic (vlevo) a gyroid (vpravo) vzory výplně s 50% hustotou výplně (Zdroj: All3DP)

Často se výše uvedené vzory používají i pro nižší hustoty výplně díky jejich estetickému vzhledu. Někteří tvůrci mají tento typ efektu rádi, jak je ukázáno na této váze s gyroidním vzorem.

Flexibilní 3D tisky

Některé vzory výplně jsou ibilnější než jiné (Zdroj: Creative Tools via Flickr).

Typická hustota výplně: 0-100 % (záleží na tom, jak „ohebný“ chcete, aby váš tisk byl)

Pro ibilní filamenty je nejlepší používat ibilní vzory výplně, které zachovají ohebnou povahu tisku. Vzory výplně jako concentric, cross a cross 3D jsou pro tento typ tisků nejvhodnější.

• Concentric: Tento 2D vzor vytváří „vlny“ uvnitř tisku, které napodobují tvary vnějších stěn. Připomíná kámen hozený do vody, který vytváří soustředné kruhové vlnky na povrchu

Concentric (vlevo) a cross (vpravo) vzory výplně s 25% hustotou výplně (Zdroj: All3DP)

• Cross: Další 2D vzor, cross, vytváří mřížky, které vypadají jako velmi ozdobné kříže. Mezi kříži vznikají mezery, které umožňují ohýbání a kroucení.

• Cross 3D: Tento 3D vzor je podobný vzoru cross, ale jak tisk roste, čáry se pohybují pod úhlem. Výsledkem je objekt s mírně vyšší tuhostí.

Tipy a triky

Směr výplně je obvykle nastaven na 45 stupňů (Zdroj: Benjamin Goldschmidt via All3DP)

Výběr vzoru výplně je důležitý, ale není to všechno. Zde je několik věcí, na které byste měli myslet při příštím nastavení parametrů tisku v Cura.

Směr čar výplně

Jedním z často opomíjených nastavení u výplně je směr čar výplně. Výchozí hodnota je nastavena na 45°, aby oba motory X a Y pracovaly současně a tiskly výplň maximální rychlostí. Nicméně může být výhodné orientovat výplň pod jiným úhlem, aby se zajistila maximální pevnost nebo ibilita dílu, zvláště pokud jsou jeho stěny diagonálně zarovnány.

Gradientní výplň vs. Postupná výplň

Když mluvíme o výplni, obvykle ji vnímáme jako jednotnou uvnitř dílu. To však není nutně jediný způsob.

Pomocí gradientní výplně můžete nastavit tisk tak, aby měl větší hustotu výplně směrem k okraji. Obecně řečeno, tento přístup by měl zachovat účinnou pevnost a tuhost dílu při použití menšího množství materiálu. Toto nastavení není nativně dostupné v Cura, ale lze ho relativně snadno dosáhnout pomocí Python skriptu.

Gradientní výplň by neměla být zaměňována s postupnou výplní, která dělá něco podobného, ale ve směru Z-osy místo X- a Y-osy. Jinými slovy, toto nastavení činí výplň hustší blíže k vrchu tisku než k jeho spodní části. To může ušetřit materiál a čas, přičemž stále poskytne dostatečnou pevnost na konci, který vyžaduje tuhost.

Vlastní dlaždicová výplň

Zleva nahoře doprava dolů: Fill, Cura, Continuous a Normal Honeycomb (Zdroj: Ultimaker via GitHub)

Ti, kteří postrádají výplň Honeycomb, která je populární v jiných slicerech, jako je PrusaSlicer, mohou oddechnout, protože Cura vylepšila možnosti pluginů ve verzi 5.5. Tato aktualizace umožnila vytvoření pluginu pro vlastní vzory výplně. Ačkoli je stále v beta verzi, CuraEngine Tiled Infill Generation přichází přednastavený s výplňovými vzory, jako je Honeycomb a logo Cura.

Uživatelé mají také možnost přidat své vlastní vlastní vzory výplně přímo do rozbalovacího menu Infill Pattern. Vzory musí být ve formátu *.wtk a budou dlaždicově uspořádány, takže zatím nemáte úplnou svobodu při navrhování. Každopádně je to skvělé pro vytváření estetických výplní, jako je mýdlenka, jak ukazuje příklad 3D tisku. Více informací naleznete v dokumentaci na GitHubu.

Vícenásobné hustoty výplně
Od vydání čtvrté verze Cury je možné nastavit „hustotu výplně pro každý model“. Tato funkce je výhodná, protože umožňuje některé zajímavé designové triky, včetně použití více hustot výplně a typů ve stejném tisku, jak ukazuje video níže. I když pro tento typ ploché výplně, podobné podtácku, nemusí být mnoho konkrétních použití, myslíme si, že tato metoda skrývá více možností, než se na první pohled zdá.

S možností nastavit vlastní nastavení pro každý importovaný model a schopností Cury je spojit je dohromady bez problémů, se zdá být možné poskytnout specializovanou podporu v konkrétních oblastech, i když to jistě znamená hodně manuální práce.

Skin
Skin označuje horní a spodní vrstvy modelu. Může ovlivnit množství materiálu a čas tisku, ale také sílu a hmotnost modelu. Co se týče výplně, jedním z nastavení, které lze změnit, je „Skin Overlap Percentage“ (procento překrytí kůže), které řídí, jak moc se stěny překrývají s vnitřní výplní. Čím vyšší je toto procento, tím více bude výplň připojena k vnějšímu povrchu modelu, což činí model méně křehkým.

Pokud chcete snížit počet vrstev, můžete změnit „Skin Removal Width“ (šířka odstranění kůže). Hodnota, kterou zadáte, bude odstraněna z horní a spodní vrstvy. To je viditelné například u štíhlejších nebo menších návrhů či detailů, kde není pevnost nutná.

Rychlé tisky
Existuje několik způsobů, jak dosáhnout rychlejšího tisku úpravou nastavení výplně. Například výplňové čáry se obvykle tisknou pod úhlem 45 stupňů, což umožňuje motorům X a Y dosáhnout maximální rychlosti. Tloušťka vrstvy výplně také může ovlivnit rychlost tisku. Můžete upravit toto nastavení na silnější výšku vrstvy, čímž zkrátíte dobu tisku.

Také si můžete pohrát s různými vzory, abyste snížili čas tisku. Obecně vzato, vzor „lightning“ (blesk) vede k nejrychlejším tiskům. Pokud váš tisk nevyžaduje mechanickou stabilitu, můžete tento vzor použít a dosáhnout o 25% rychlejšího tisku. Vzory jako koncentrické, mřížka a trojúhelníky jsou také relativně jednoduché a měly by vést k rychlým tiskům.