El relleno puede tener un aspecto estupendo, aportar resistencia y ahorrar dinero, pero todo depende de la impresión concreta. Encuentra los mejores patrones de relleno en Cura para tu aplicación.

A menudo, la impresión 3D se utiliza para fabricar piezas que también podrían haberse fabricado con otra técnica de fabricación. Aunque los resultados finales pueden parecer iguales, lo que importa es lo que hay en el interior.

Una de las principales ventajas de la impresión 3D es la capacidad de modificar las cavidades internas de una pieza. Desde el punto de vista de la fabricación, una pieza hueca requiere menos tiempo y material que una maciza, lo que reduce el peso y los costes totales.

El interior de una impresión 3D se denomina relleno y se puede configurar según su densidad: 0 % significa un objeto hueco, mientras que 100 % es macizo. Además, la forma en que se rellena la pieza se puede ajustar mediante una amplia variedad de patrones, cada uno con sus propias ventajas y fortalezas.

En este artículo veremos diferentes patrones de relleno, concretamente los disponibles en Cura. ¡Vamos allá!

¿Qué patrones de relleno existen?

Los patrones de relleno pueden influir enormemente en la resistencia y ibilidad de una impresión.

En la versión más reciente de Cura (5.6) hay disponibles 14 tipos de patrones de relleno. Los hemos dividido según para qué son más adecuados:

• Modelos y figuras: Lightning, lines, zig-zag
• Impresiones 3D «estándar»: Grid, triangles, tri-hexagon
• Impresiones 3D funcionales: Cubic, cubic subdivision, octet, quarter cubic, gyroid
• Impresiones 3D ibles: Concentric, cross, cross 3D

Desde la versión Cura 5.5 también es posible generar patrones de relleno propios en forma de mosaico, incluido Honeycomb, pero hablaremos de ello más adelante. Por ahora, nos centraremos en los patrones de relleno estándar disponibles en Cura.

Modelos y figuras

Los modelos de barcos y las figuras son candidatos ideales para un relleno de baja resistencia.

Densidad de relleno típica: 0-15 %

Cuando se utilizan como modelos o figuras, las impresiones 3D normalmente no requieren mucha resistencia. Esto se debe a que no están expuestas a una manipulación intensa ni a grandes esfuerzos. Algunos prototipos también son buenos candidatos si no se someten a pruebas de resistencia.

Para este tipo de aplicaciones, los mejores patrones de relleno son Lightning, Lines o Zig-zag, ya que permiten realizar las impresiones más rápidas.

Lines (izquierda), lines con la opción «Connect Infill Lines» seleccionada (centro) y zig-zag (derecha) (Fuente: All3DP).

Lines: Similar al patrón «rectilinear» de otros laminadores, es una cuadrícula 2D de líneas discontinuas en la que solo se imprime un eje en cada capa.

Zig-zag: Básicamente igual que el relleno Lines cuando se selecciona la opción «Connect Infill Lines». En otras palabras, es una sola línea continua por capa, orientada en una dirección.

Lightning: Una estructura de soporte interna parecida a un relámpago, que se densifica hacia la parte superior del modelo. Como puede reducir el consumo de material hasta un 90 %, este patrón de relleno es ideal para realizar impresiones rápidas.

Impresiones 3D estándar

Estas mejoras para la impresora Anet A8 pueden requerir un nivel de resistencia medio (Fuente: papinist vía Thingiverse).

Densidad de relleno típica: 15-50%

Para impresiones 3D sometidas a esfuerzos bajos, como la guía de filamento mostrada arriba, se debe utilizar un relleno de resistencia media. También son adecuados patrones como grid, triangles o tri-hexagon. Sin embargo, ten en cuenta que estos patrones pueden aumentar el tiempo de impresión hasta un 25 % en comparación con Lines.

• Grid: Un patrón 2D evidente; la principal ventaja de grid es la velocidad de impresión, ya que es el más sencillo de estos tres patrones.

• Triangles: Una cuadrícula 2D formada por triángulos. Este patrón tiene una ventaja inherente de resistencia cuando se aplica una carga al objeto perpendicularmente a su cara frontal. También es adecuado para piezas con componentes rectangulares y delgados, que de otro modo podrían tener muy pocas conexiones entre las paredes.

Triangles (izquierda) y tri-hexagon (derecha) con una densidad de relleno del 20 % (Fuente: All3DP)

• Tri-hexagon: Este patrón 2D crea hexágonos entrelazados con triángulos. Una de sus ventajas es que los hexágonos son una forma eficiente, lo que lo convierte en un patrón de relleno resistente en relación con el material utilizado. Además, el relleno tri-hexagon tiene líneas más cortas que conectan cada lado, lo que provoca menos problemas de deformación por una refrigeración inadecuada de la impresión.

Impresiones 3D funcionales

Algunas impresiones 3D están destinadas simplemente a soportar una carga (Fuente: Jaenne vía Cults).

Densidad de relleno típica: >50%

Las impresiones 3D funcionales, como el soporte de estante mostrado arriba, requieren una gran resistencia en varias direcciones. Entre los patrones de relleno más adecuados se encuentran cubic, cubic subdivision, quarter cubic, octet y gyroid.

• Cubic: Este patrón es una cuadrícula 3D formada por cubos inclinados y apilados.

• Cubic subdivision: Esta variante de cubic utiliza menos material.

• Octet: También conocido como relleno tetraédrico, este patrón apila formas piramidales.

Cubic (izquierda) y octet (derecha), patrones de relleno con una densidad del 50 % (Fuente: All3DP)

• Quarter cubic: Este patrón 3D es parecido a octet, pero la mitad de las formas piramidales está desplazada con respecto a la otra mitad.

• Gyroid: Un patrón 3D especialmente único que crea una apariencia ondulada. El resultado es una impresión igualmente resistente en varias direcciones. Por tanto, este patrón de relleno es una excelente opción para una pieza sometida a cargas en varias direcciones.

Quarter cubic (izquierda) y gyroid (derecha), patrones de relleno con una densidad del 50 % (Fuente: All3DP)

Los patrones anteriores también se utilizan a menudo con densidades de relleno más bajas gracias a su aspecto estético. A algunos creadores les gusta este tipo de efecto, como se muestra en este jarrón con patrón gyroid.

Impresiones 3D ibles

Algunos patrones de relleno son más ibles que otros (Fuente: Creative Tools vía Flickr).

Densidad de relleno típica: 0-100 % (depende de lo «ible» que quieras que sea tu impresión)

Para los filamentos ibles, lo mejor es utilizar patrones de relleno ibles que conserven la naturaleza ible de la impresión. Los patrones de relleno como concentric, cross y cross 3D son los más adecuados para este tipo de impresiones.

• Concentric: Este patrón 2D crea «ondas» en el interior de la impresión que imitan las formas de las paredes exteriores. Recuerda a una piedra lanzada al agua, que crea ondas circulares concéntricas en la superficie.

Concentric (izquierda) y cross (derecha), patrones de relleno con una densidad del 25 % (Fuente: All3DP)

• Cross: Otro patrón 2D, cross, crea cuadrículas que parecen cruces muy ornamentadas. Entre las cruces se forman espacios que permiten doblar y retorcer la pieza.

• Cross 3D: Este patrón 3D es parecido al patrón cross, pero a medida que avanza la impresión, las líneas se desplazan en ángulo. El resultado es un objeto con una rigidez ligeramente superior.

Consejos y trucos

La dirección del relleno suele establecerse en 45 grados (Fuente: Benjamin Goldschmidt vía All3DP)

Elegir el patrón de relleno es importante, pero no lo es todo. Estas son algunas cosas que debes tener en cuenta la próxima vez que configures los parámetros de impresión en Cura.

Dirección de las líneas de relleno

Uno de los ajustes de relleno que a menudo se pasan por alto es la dirección de las líneas de relleno. El valor predeterminado está establecido en 45° para que ambos motores X e Y trabajen simultáneamente e impriman el relleno a la máxima velocidad. Sin embargo, puede ser conveniente orientar el relleno en otro ángulo para garantizar la máxima resistencia o ibilidad de la pieza, especialmente si sus paredes están alineadas en diagonal.

Relleno gradual vs. relleno progresivo

Cuando hablamos de relleno, normalmente lo imaginamos uniforme en el interior de la pieza. Sin embargo, no tiene por qué ser la única opción.

Mediante el relleno gradual puedes configurar la impresión para que tenga una mayor densidad de relleno hacia los bordes. En términos generales, este enfoque debería conservar la resistencia y rigidez efectivas de la pieza utilizando menos material. Este ajuste no está disponible de forma nativa en Cura, pero se puede conseguir con relativa facilidad mediante un script de Python.

El relleno gradual no debe confundirse con el relleno progresivo, que hace algo parecido, pero en la dirección del eje Z en lugar de los ejes X e Y. En otras palabras, este ajuste hace que el relleno sea más denso cerca de la parte superior de la impresión que en la inferior. Esto puede ahorrar material y tiempo, al tiempo que proporciona suficiente resistencia en el extremo que requiere rigidez.

Relleno de mosaico personalizado

De arriba a la izquierda a abajo a la derecha: Fill, Cura, Continuous y Normal Honeycomb (Fuente: Ultimaker vía GitHub)

Quienes echen de menos el relleno Honeycomb, popular en otros laminadores como PrusaSlicer, pueden respirar tranquilos, ya que Cura mejoró las posibilidades de los plugins en la versión 5.5. Esta actualización permitió crear un plugin para patrones de relleno personalizados. Aunque todavía está en fase beta, CuraEngine Tiled Infill Generation viene preconfigurado con patrones de relleno como Honeycomb y el logotipo de Cura.

Los usuarios también tienen la posibilidad de añadir sus propios patrones de relleno personalizados directamente al menú desplegable Infill Pattern. Los patrones deben estar en formato *.wtk y se organizarán en forma de mosaico, por lo que por ahora no tendrás total libertad al diseñarlos. En cualquier caso, es una opción excelente para crear rellenos estéticos, como una jabonera, tal y como muestra el ejemplo de impresión 3D. Encontrarás más información en la documentación de GitHub.

Múltiples densidades de relleno
Desde el lanzamiento de la cuarta versión de Cura es posible configurar la «densidad de relleno por modelo». Esta función es útil porque permite realizar algunos trucos de diseño interesantes, incluido el uso de varias densidades y tipos de relleno en una misma impresión, como muestra el vídeo siguiente. Aunque puede que no haya muchos usos concretos para este tipo de relleno plano, parecido a un posavasos, creemos que este método oculta más posibilidades de las que parece a primera vista.

Con la posibilidad de establecer ajustes personalizados para cada modelo importado y la capacidad de Cura de unirlos sin problemas, parece posible proporcionar un soporte especializado en áreas concretas, aunque sin duda esto implica mucho trabajo manual.

Skin
Skin hace referencia a las capas superiores e inferiores del modelo. Puede influir en la cantidad de material y el tiempo de impresión, pero también en la resistencia y el peso del modelo. En cuanto al relleno, uno de los ajustes que se pueden modificar es «Skin Overlap Percentage» (porcentaje de solapamiento de skin), que controla cuánto se superponen las paredes con el relleno interno. Cuanto mayor sea este porcentaje, más conectado estará el relleno con la superficie exterior del modelo, lo que hará que el modelo sea menos frágil.

Si quieres reducir el número de capas, puedes cambiar «Skin Removal Width» (anchura de eliminación de skin). Se eliminará el valor que introduzcas de las capas superior e inferior. Esto es visible, por ejemplo, en diseños o detalles más delgados o pequeños, donde no es necesaria la resistencia.

Impresiones rápidas
Hay varias formas de conseguir una impresión más rápida ajustando la configuración del relleno. Por ejemplo, las líneas de relleno suelen imprimirse en un ángulo de 45 grados, lo que permite a los motores X e Y alcanzar la máxima velocidad. El grosor de la capa de relleno también puede influir en la velocidad de impresión. Puedes ajustar esta configuración a una altura de capa mayor para reducir el tiempo de impresión.

También puedes experimentar con distintos patrones para reducir el tiempo de impresión. En general, el patrón «lightning» (relámpago) produce las impresiones más rápidas. Si tu impresión no requiere estabilidad mecánica, puedes utilizar este patrón y conseguir una impresión un 25 % más rápida. Los patrones como concéntrico, cuadrícula y triángulos también son relativamente sencillos y deberían producir impresiones rápidas.