Η πλήρωση μπορεί να φαίνεται εξαιρετική, να προσθέτει αντοχή και να εξοικονομεί χρήματα, αλλά όλα εξαρτώνται από τη συγκεκριμένη εκτύπωση. Βρείτε τα καλύτερα μοτίβα πλήρωσης στο Cura για την εφαρμογή σας.

Συχνά, η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων που θα μπορούσαν εξίσου καλά να κατασκευαστούν με άλλη τεχνική παραγωγής. Παρόλο που τα τελικά αποτελέσματα μπορεί να φαίνονται ίδια, σημασία έχει το τι υπάρχει στο εσωτερικό.

Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι η δυνατότητα αλλαγής των εσωτερικών κοιλοτήτων ενός εξαρτήματος. Από κατασκευαστικής άποψης, ένα κοίλο εξάρτημα απαιτεί λιγότερο χρόνο και υλικό από ένα συμπαγές, μειώνοντας έτσι το συνολικό βάρος και το κόστος!

Το εσωτερικό μιας τρισδιάστατης εκτύπωσης ονομάζεται πλήρωση και μπορεί να ρυθμιστεί ανάλογα με την πυκνότητα – το 0 % σημαίνει κοίλο αντικείμενο, ενώ το 100 % συμπαγές. Επιπλέον, ο τρόπος πλήρωσης του εξαρτήματος μπορεί να προσαρμοστεί με μια μεγάλη ποικιλία μοτίβων, καθένα από τα οποία έχει τα δικά του μοναδικά πλεονεκτήματα και ισχυρά σημεία.

Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τα διάφορα μοτίβα πλήρωσης, συγκεκριμένα εκείνα που είναι διαθέσιμα στο Cura. Ας ξεκινήσουμε!

Ποια μοτίβα πλήρωσης υπάρχουν;

Τα μοτίβα πλήρωσης μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την αντοχή και την ευκαμψία μιας εκτύπωσης.

Στην πιο πρόσφατη έκδοση του Cura (5.6) διατίθενται 14 τύποι μοτίβων πλήρωσης. Τα χωρίσαμε ανάλογα με το τι εξυπηρετούν καλύτερα:

• Μοντέλα και φιγούρες: Lightning, lines, zig-zag
• «Τυπικές» τρισδιάστατες εκτυπώσεις: Grid, triangles, tri-hexagon
• Λειτουργικές τρισδιάστατες εκτυπώσεις: Cubic, cubic subdivision, octet, quarter cubic, gyroid
• Εύκαμπτες τρισδιάστατες εκτυπώσεις: Concentric, cross, cross 3D

Από την έκδοση Cura 5.5 είναι επίσης δυνατή η δημιουργία προσαρμοσμένων πλακιδωτών μοτίβων πλήρωσης, συμπεριλαμβανομένου του Honeycomb, αλλά περισσότερα γι’ αυτό αργότερα. Προς το παρόν, θα επικεντρωθούμε στα τυπικά μοτίβα πλήρωσης που είναι διαθέσιμα στο Cura.

Μοντέλα και φιγούρες

Τα μοντέλα πλοίων και οι φιγούρες είναι ιδανικοί υποψήφιοι για πλήρωση χαμηλής αντοχής.

Τυπική πυκνότητα πλήρωσης: 0-15 %

Όταν χρησιμοποιούνται ως μοντέλα ή φιγούρες, οι τρισδιάστατες εκτυπώσεις συνήθως δεν απαιτούν μεγάλη αντοχή. Αυτό οφείλεται στο ότι δεν υποβάλλονται σε έντονη μεταχείριση ή καταπόνηση. Ορισμένα πρωτότυπα αποτελούν επίσης καλούς υποψηφίους, εφόσον δεν δοκιμάζονται ως προς την αντοχή τους.

Για τέτοιες εφαρμογές, τα καλύτερα μοτίβα πλήρωσης είναι τα Lightning, Lines ή Zig-zag, καθώς προσφέρουν τις ταχύτερες εκτυπώσεις.

Lines (αριστερά), lines με επιλεγμένη την επιλογή «Connect Infill Lines» (στο κέντρο) και zig-zag (δεξιά) (Πηγή: All3DP).

Lines: Παρόμοιο με το μοτίβο «rectilinear» άλλων slicer, πρόκειται για ένα 2D πλέγμα ασύνδετων γραμμών, όπου σε κάθε στρώση εκτυπώνεται μόνο ένας άξονας.

Zig-zag: Ουσιαστικά ίδιο με την πλήρωση Lines, όταν είναι επιλεγμένη η επιλογή «Connect Infill Lines». Με άλλα λόγια, πρόκειται για μία συνεχή γραμμή ανά στρώση, προσανατολισμένη προς μία κατεύθυνση.

Lightning: Μια εσωτερική δομή στήριξης που θυμίζει κεραυνούς και πυκνώνει προς την κορυφή του μοντέλου. Επειδή μπορεί να μειώσει την κατανάλωση υλικού έως και 90 %, αυτό το μοτίβο πλήρωσης είναι ιδανικό για γρήγορες εκτυπώσεις.

Τυπικές τρισδιάστατες εκτυπώσεις

Αυτές οι βελτιώσεις για τον εκτυπωτή Anet A8 μπορεί να απαιτούν μέτριο επίπεδο αντοχής (Πηγή: papinist μέσω Thingiverse).

Τυπική πυκνότητα πλήρωσης: 15-50%

Για τρισδιάστατες εκτυπώσεις που υπόκεινται σε χαμηλή καταπόνηση, όπως ο παραπάνω οδηγός νήματος, θα πρέπει να χρησιμοποιείται πλήρωση μέτριας αντοχής. Κατάλληλα είναι επίσης μοτίβα πλήρωσης όπως τα grid, triangles ή tri-hexagon. Ωστόσο, να έχετε υπόψη ότι αυτά τα μοτίβα μπορεί να αυξήσουν τον χρόνο εκτύπωσης έως και κατά 25 % σε σύγκριση με το Lines.

• Grid: Ένα αυτονόητο 2D μοτίβο· το κύριο πλεονέκτημα του grid είναι η ταχύτητα εκτύπωσης, καθώς είναι το απλούστερο από αυτά τα τρία μοτίβα.

• Triangles: Ένα 2D πλέγμα αποτελούμενο από τρίγωνα. Αυτό το μοτίβο έχει εγγενές πλεονέκτημα ως προς την αντοχή, όταν στο αντικείμενο εφαρμόζεται φορτίο κάθετα στην μπροστινή επιφάνειά του. Είναι επίσης κατάλληλο για εξαρτήματα με λεπτά, ορθογώνια στοιχεία, τα οποία διαφορετικά μπορεί να έχουν πολύ λίγες συνδέσεις μεταξύ των τοιχωμάτων.

Triangles (αριστερά) και tri-hexagons (δεξιά) με πυκνότητα πλήρωσης 20 % (Πηγή: All3DP)

• Tri-hexagon: Αυτό το 2D μοτίβο δημιουργεί εξάγωνα διαπλεκόμενα με τρίγωνα. Ένα από τα πλεονεκτήματά του είναι ότι τα εξάγωνα αποτελούν αποδοτικό σχήμα, καθιστώντας το ένα ισχυρό μοτίβο πλήρωσης σε σχέση με τη χρήση υλικού. Επιπλέον, η πλήρωση tri-hexagon έχει μικρότερες γραμμές που συνδέουν κάθε πλευρά, με αποτέλεσμα λιγότερα προβλήματα χαλάρωσης λόγω ανεπαρκούς ψύξης της εκτύπωσης.

Λειτουργικές τρισδιάστατες εκτυπώσεις

Ορισμένες τρισδιάστατες εκτυπώσεις προορίζονται απλώς για να تحملούν φορτίο (Πηγή: Jaenne μέσω Cults).

Τυπική πυκνότητα πλήρωσης: >50%

Οι λειτουργικές τρισδιάστατες εκτυπώσεις, όπως η παραπάνω βάση ραφιού, απαιτούν υψηλή αντοχή προς πολλές κατευθύνσεις. Ισχυροί υποψήφιοι για μοτίβα πλήρωσης είναι τα cubic, cubic subdivision, quarter cubic, octet και gyroid.

• Cubic: Αυτό το μοτίβο είναι ένα 3D πλέγμα που αποτελείται από倾斜μένες και στοιβαγμένες κύβους.

• Cubic subdivision: Αυτή η παραλλαγή του cubic χρησιμοποιεί λιγότερο υλικό.

• Octet: Γνωστό και ως τετραεδρική πλήρωση, αυτό το μοτίβο σχηματίζει πυραμιδοειδή σχήματα.

Cubic (αριστερά) και octet (δεξιά) μοτίβα πλήρωσης με πυκνότητα πλήρωσης 50 % (Πηγή: All3DP)

• Quarter cubic: Αυτό το 3D μοτίβο είναι παρόμοιο με το octet, αλλά τα μισά πυραμιδοειδή σχήματα είναι μετατοπισμένα σε σχέση με τα άλλα μισά.

• Gyroid: Ένα ιδιαίτερα μοναδικό 3D μοτίβο που δημιουργεί την αίσθηση κυμάτων. Το αποτέλεσμα είναι μια εκτύπωση εξίσου ανθεκτική προς πολλές κατευθύνσεις. Επομένως, αυτό το μοτίβο πλήρωσης αποτελεί εξαιρετική επιλογή για ένα εξάρτημα που θα καταπονείται προς πολλές κατευθύνσεις.

Quarter cubic (αριστερά) και gyroid (δεξιά) μοτίβα πλήρωσης με πυκνότητα πλήρωσης 50 % (Πηγή: All3DP)

Συχνά, τα παραπάνω μοτίβα χρησιμοποιούνται και σε χαμηλότερες πυκνότητες πλήρωσης χάρη στην αισθητική τους εμφάνιση. Σε ορισμένους δημιουργούς αρέσει αυτό το είδος εφέ, όπως φαίνεται σε αυτό το βάζο με μοτίβο gyroid.

Εύκαμπτες τρισδιάστατες εκτυπώσεις

Ορισμένα μοτίβα πλήρωσης είναι πιο εύκαμπτα από άλλα (Πηγή: Creative Tools μέσω Flickr).

Τυπική πυκνότητα πλήρωσης: 0-100 % (ανάλογα με το πόσο «εύκαμπτη» θέλετε να είναι η εκτύπωσή σας)

Για εύκαμπτα νήματα, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε εύκαμπτα μοτίβα πλήρωσης που διατηρούν την ελαστική φύση της εκτύπωσης. Μοτίβα πλήρωσης όπως τα concentric, cross και cross 3D είναι τα καταλληλότερα για αυτόν τον τύπο εκτυπώσεων.

• Concentric: Αυτό το 2D μοτίβο δημιουργεί «κύματα» στο εσωτερικό της εκτύπωσης, τα οποία μιμούνται τα σχήματα των εξωτερικών τοιχωμάτων. Θυμίζει μια πέτρα που πέφτει στο νερό και δημιουργεί ομόκεντρους κυματισμούς στην επιφάνεια.

Concentric (αριστερά) και cross (δεξιά) μοτίβα πλήρωσης με πυκνότητα πλήρωσης 25 % (Πηγή: All3DP)

• Cross: Ένα ακόμη 2D μοτίβο, το cross, δημιουργεί πλέγματα που μοιάζουν με πολύ διακοσμητικούς σταυρούς. Ανάμεσα στους σταυρούς δημιουργούνται κενά, τα οποία επιτρέπουν την κάμψη και τη συστροφή.

• Cross 3D: Αυτό το 3D μοτίβο είναι παρόμοιο με το μοτίβο cross, αλλά καθώς η εκτύπωση αναπτύσσεται, οι γραμμές κινούνται υπό γωνία. Το αποτέλεσμα είναι ένα αντικείμενο με ελαφρώς μεγαλύτερη ακαμψία.

Συμβουλές και κόλπα

Η κατεύθυνση της πλήρωσης συνήθως ρυθμίζεται στις 45 μοίρες (Πηγή: Benjamin Goldschmidt μέσω All3DP)

Η επιλογή μοτίβου πλήρωσης είναι σημαντική, αλλά δεν είναι το παν. Ακολουθούν ορισμένα πράγματα που πρέπει να έχετε υπόψη την επόμενη φορά που θα ρυθμίσετε τις παραμέτρους εκτύπωσης στο Cura.

Κατεύθυνση γραμμών πλήρωσης

Μία συχνά παραμελημένη ρύθμιση της πλήρωσης είναι η κατεύθυνση των γραμμών πλήρωσης. Η προεπιλεγμένη τιμή είναι 45°, ώστε και οι δύο κινητήρες X και Y να λειτουργούν ταυτόχρονα και να εκτυπώνουν την πλήρωση με τη μέγιστη ταχύτητα. Ωστόσο, μπορεί να είναι χρήσιμο να προσανατολίσετε την πλήρωση σε διαφορετική γωνία, ώστε να εξασφαλίσετε τη μέγιστη αντοχή ή ευκαμψία του εξαρτήματος, ιδιαίτερα αν τα τοιχώματά του είναι διαγώνια ευθυγραμμισμένα.

Διαβαθμισμένη πλήρωση έναντι σταδιακής πλήρωσης

Όταν μιλάμε για πλήρωση, συνήθως την αντιλαμβανόμαστε ως ομοιόμορφη στο εσωτερικό του εξαρτήματος. Ωστόσο, αυτός δεν είναι απαραίτητα ο μόνος τρόπος.

Χρησιμοποιώντας διαβαθμισμένη πλήρωση μπορείτε να ρυθμίσετε την εκτύπωση ώστε να έχει μεγαλύτερη πυκνότητα πλήρωσης προς την άκρη. Γενικά, αυτή η προσέγγιση θα πρέπει να διατηρεί την αποτελεσματική αντοχή και ακαμψία του εξαρτήματος, χρησιμοποιώντας μικρότερη ποσότητα υλικού. Αυτή η ρύθμιση δεν είναι εγγενώς διαθέσιμη στο Cura, αλλά μπορεί να επιτευχθεί σχετικά εύκολα με ένα σενάριο Python.

Η διαβαθμισμένη πλήρωση δεν πρέπει να συγχέεται με τη σταδιακή πλήρωση, η οποία κάνει κάτι παρόμοιο, αλλά προς την κατεύθυνση του άξονα Z αντί των αξόνων X και Y. Με άλλα λόγια, αυτή η ρύθμιση κάνει την πλήρωση πυκνότερη κοντά στην κορυφή της εκτύπωσης απ’ ό,τι στο κάτω μέρος της. Αυτό μπορεί να εξοικονομήσει υλικό και χρόνο, παρέχοντας παράλληλα επαρκή αντοχή στο άκρο που απαιτεί ακαμψία.

Προσαρμοσμένη πλακιδωτή πλήρωση

Από πάνω αριστερά προς τα κάτω δεξιά: Fill, Cura, Continuous και Normal Honeycomb (Πηγή: Ultimaker μέσω GitHub)

Όσοι τους λείπει η πλήρωση Honeycomb, η οποία είναι δημοφιλής σε άλλους slicer, όπως το PrusaSlicer, μπορούν να ανακουφιστούν, καθώς το Cura βελτίωσε τις δυνατότητες των plugin στην έκδοση 5.5. Αυτή η ενημέρωση επέτρεψε τη δημιουργία plugin για προσαρμοσμένα μοτίβα πλήρωσης. Παρόλο που βρίσκεται ακόμη σε beta, το CuraEngine Tiled Infill Generation διαθέτει προκαθορισμένα μοτίβα πλήρωσης, όπως το Honeycomb και το λογότυπο Cura.

Οι χρήστες έχουν επίσης τη δυνατότητα να προσθέσουν τα δικά τους προσαρμοσμένα μοτίβα πλήρωσης απευθείας στο αναπτυσσόμενο μενού Infill Pattern. Τα μοτίβα πρέπει να είναι σε μορφή *.wtk και θα τοποθετούνται σε διάταξη πλακιδίων, επομένως προς το παρόν δεν έχετε απόλυτη ελευθερία στον σχεδιασμό. Σε κάθε περίπτωση, είναι εξαιρετικό για τη δημιουργία αισθητικών πληρώσεων, όπως μια σαπουνοθήκη, όπως δείχνει το παράδειγμα τρισδιάστατης εκτύπωσης. Περισσότερες πληροφορίες θα βρείτε στην τεκμηρίωση στο GitHub.

Πολλαπλές πυκνότητες πλήρωσης
Από την κυκλοφορία της τέταρτης έκδοσης του Cura είναι δυνατή η ρύθμιση της «πυκνότητας πλήρωσης ανά μοντέλο». Αυτή η λειτουργία είναι χρήσιμη, επειδή επιτρέπει ορισμένα ενδιαφέροντα σχεδιαστικά τεχνάσματα, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης πολλαπλών πυκνοτήτων και τύπων πλήρωσης στην ίδια εκτύπωση, όπως δείχνει το παρακάτω βίντεο. Παρόλο που μπορεί να μην υπάρχουν πολλές συγκεκριμένες εφαρμογές για αυτόν τον τύπο επίπεδης πλήρωσης, παρόμοιας με σουβέρ, πιστεύουμε ότι αυτή η μέθοδος κρύβει περισσότερες δυνατότητες απ’ όσες φαίνονται αρχικά.

Με τη δυνατότητα ρύθμισης προσαρμοσμένων παραμέτρων για κάθε εισαγόμενο μοντέλο και την ικανότητα του Cura να τα συνδυάζει απρόσκοπτα, φαίνεται δυνατή η παροχή εξειδικευμένης υποστήριξης σε συγκεκριμένες περιοχές, αν και αυτό αναμφίβολα απαιτεί πολλή χειρωνακτική εργασία.

Skin
Το Skin αναφέρεται στις επάνω και κάτω στρώσεις του μοντέλου. Μπορεί να επηρεάσει την ποσότητα υλικού και τον χρόνο εκτύπωσης, αλλά και την αντοχή και το βάρος του μοντέλου. Όσον αφορά την πλήρωση, μία από τις ρυθμίσεις που μπορούν να αλλάξουν είναι το «Skin Overlap Percentage» (ποσοστό επικάλυψης skin), το οποίο ελέγχει σε ποιον βαθμό τα τοιχώματα επικαλύπτονται με την εσωτερική πλήρωση. Όσο υψηλότερο είναι αυτό το ποσοστό, τόσο περισσότερο θα συνδέεται η πλήρωση με την εξωτερική επιφάνεια του μοντέλου, καθιστώντας το μοντέλο λιγότερο εύθραυστο.

Αν θέλετε να μειώσετε τον αριθμό των στρώσεων, μπορείτε να αλλάξετε το «Skin Removal Width» (πλάτος αφαίρεσης skin). Η τιμή που θα εισαγάγετε θα αφαιρεθεί από την επάνω και την κάτω στρώση. Αυτό είναι ορατό, για παράδειγμα, σε λεπτότερα ή μικρότερα σχέδια ή λεπτομέρειες, όπου η αντοχή δεν είναι απαραίτητη.

Γρήγορες εκτυπώσεις
Υπάρχουν αρκετοί τρόποι για να επιτύχετε ταχύτερη εκτύπωση τροποποιώντας τις ρυθμίσεις πλήρωσης. Για παράδειγμα, οι γραμμές πλήρωσης συνήθως εκτυπώνονται υπό γωνία 45 μοιρών, επιτρέποντας στους κινητήρες X και Y να επιτύχουν τη μέγιστη ταχύτητα. Το πάχος της στρώσης πλήρωσης μπορεί επίσης να επηρεάσει την ταχύτητα εκτύπωσης. Μπορείτε να ρυθμίσετε αυτή την παράμετρο σε μεγαλύτερο ύψος στρώσης, μειώνοντας έτσι τον χρόνο εκτύπωσης.

Μπορείτε επίσης να πειραματιστείτε με διάφορα μοτίβα για να μειώσετε τον χρόνο εκτύπωσης. Γενικά, το μοτίβο «lightning» (κεραυνός) οδηγεί στις ταχύτερες εκτυπώσεις. Αν η εκτύπωσή σας δεν απαιτεί μηχανική σταθερότητα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το μοτίβο και να επιτύχετε 25% ταχύτερη εκτύπωση. Μοτίβα όπως τα concentric, grid και triangles είναι επίσης σχετικά απλά και θα πρέπει να οδηγούν σε γρήγορες εκτυπώσεις.