Le remplissage peut être esthétique, renforcer la pièce et faire économiser de l’argent, mais tout dépend de l’impression concernée. Trouvez les meilleurs motifs de remplissage dans Cura pour votre application.

L’impression 3D est souvent utilisée pour fabriquer des pièces qui pourraient tout aussi bien être produites avec une autre technique de fabrication. Même si les résultats finaux peuvent sembler identiques, ce qui compte, c’est ce qu’il y a à l’intérieur.

L’un des principaux avantages de l’impression 3D est la possibilité de modifier les cavités internes d’une pièce. Du point de vue de la fabrication, une pièce creuse nécessite moins de temps et de matériau qu’une pièce pleine, ce qui réduit le poids total et les coûts !

L’intérieur d’une impression 3D s’appelle le remplissage et peut être réglé selon sa densité : 0 % signifie un objet creux, tandis que 100 % correspond à un objet plein. Il est également possible d’adapter la manière dont la pièce est remplie grâce à un large choix de motifs, chacun ayant ses propres avantages et points forts.

Dans cet article, nous examinerons différents motifs de remplissage, en particulier ceux disponibles dans Cura. C’est parti !

Quels motifs de remplissage existent ?

Les motifs de remplissage peuvent avoir une influence considérable sur la résistance et la ibilité d’une impression.

Dans la dernière version de Cura (5.6), 14 types de motifs de remplissage sont disponibles. Nous les avons classés selon leur utilisation la plus adaptée :

• Modèles et figurines: Lightning, Lines, Zig-zag
• Impressions 3D « standard »: Grid, Triangles, Tri-hexagon
• Impressions 3D fonctionnelles: Cubic, Cubic subdivision, Octet, Quarter cubic, Gyroid
• Impressions 3D ibles: Concentric, Cross, Cross 3D

Depuis la version Cura 5.5, il est également possible de générer des motifs de remplissage personnalisés en mosaïque, notamment Honeycomb, mais nous y reviendrons plus tard. Pour l’instant, concentrons-nous sur les motifs de remplissage standard disponibles dans Cura.

Modèles et figurines

Les modèles de bateaux et les figurines sont des candidats idéaux pour un remplissage peu résistant.

Densité de remplissage typique : 0-15 %

Lorsqu’elles sont utilisées comme modèles ou figurines, les impressions 3D ne nécessitent généralement pas une grande résistance. Cela s’explique par le fait qu’elles ne sont pas soumises à des manipulations ou à des contraintes importantes. Certains prototypes sont également de bons candidats, s’ils ne sont pas soumis à des tests de résistance.

Pour ces applications, les motifs de remplissage Lightning, Lines ou Zig-zag sont les meilleurs, car ils permettent les impressions les plus rapides.

Lines (à gauche), Lines avec l’option « Connect Infill Lines » sélectionnée (au centre) et Zig-zag (à droite) (Source : All3DP).

Lines: Similaire au motif « rectilinear » d’autres slicers, il s’agit d’une grille 2D composée de lignes discontinues, dont un seul axe est imprimé à chaque couche.

Zig-zag: Essentiellement identique au remplissage Lines lorsque l’option « Connect Infill Lines » est sélectionnée. En d’autres termes, il s’agit d’une seule ligne continue par couche, orientée dans une seule direction.

Lightning: Une structure de support interne rappelant des éclairs, qui se densifie vers le sommet du modèle. Comme ce motif peut réduire la consommation de matériau jusqu’à 90 %, il est idéal pour les impressions rapides.

Impressions 3D standard

Ces améliorations pour l’imprimante Anet A8 peuvent nécessiter un niveau de résistance moyen (Source : papinist via Thingiverse).

Densité de remplissage typique : 15-50%

Pour les impressions 3D soumises à de faibles contraintes, comme le guide-filament présenté ci-dessus, il convient d’utiliser un remplissage de résistance moyenne. Les motifs de remplissage tels que Grid, Triangles ou Tri-hexagon conviennent également. Notez toutefois que ces motifs peuvent augmenter le temps d’impression jusqu’à 25 % par rapport à Lines.

• Grid: Un motif 2D évident, dont le principal avantage est la vitesse d’impression, car il s’agit du plus simple de ces trois motifs.

• Triangles: Une grille 2D composée de triangles. Ce motif présente un avantage inhérent en matière de résistance lorsqu’une charge est appliquée perpendiculairement à la face avant de l’objet. Il est également adapté aux pièces comportant des éléments rectangulaires fins, qui pourraient autrement présenter très peu de connexions entre les parois.

Triangles (à gauche) et Tri-hexagons (à droite) avec une densité de remplissage de 20 % (Source : All3DP)

• Tri-hexagon: Ce motif 2D crée des hexagones entrelacés de triangles. L’un de ses avantages est que les hexagones constituent une forme efficace, ce qui en fait un motif de remplissage résistant compte tenu de la quantité de matériau utilisée. De plus, le remplissage Tri-hexagon comporte des lignes plus courtes reliant chaque côté, ce qui réduit les problèmes d’affaissement dus à un mauvais refroidissement de l’impression.

Impressions 3D fonctionnelles

Certaines impressions 3D sont simplement conçues pour supporter une charge (Source : Jaenne via Cults).

Densité de remplissage typique: >50%

Les impressions 3D fonctionnelles, comme le support d’étagère présenté ci-dessus, nécessitent une grande résistance dans plusieurs directions. Les motifs de remplissage les plus adaptés comprennent Cubic, Cubic subdivision, Quarter cubic, Octet et Gyroid.

• Cubic: Ce motif est une grille 3D composée de cubes inclinés et empilés.

• Cubic subdivision: Cette variante de Cubic utilise moins de matériau.

• Octet: Également appelé remplissage tétraédrique, ce motif assemble des formes pyramidales.

Cubic (à gauche) et Octet (à droite), motifs de remplissage avec une densité de remplissage de 50 % (Source : All3DP)

• Quarter cubic: Ce motif 3D est similaire à Octet, mais la moitié des formes pyramidales est décalée par rapport à l’autre moitié.

• Gyroid: Un motif 3D particulièrement unique, qui crée un effet de vagues. Il en résulte une impression aussi résistante dans plusieurs directions. Ce motif de remplissage constitue donc un excellent choix pour une pièce qui sera soumise à des contraintes dans plusieurs directions.

Quarter cubic (à gauche) et Gyroid (à droite), motifs de remplissage avec une densité de remplissage de 50 % (Source : All3DP)

Les motifs présentés ci-dessus sont souvent utilisés avec des densités de remplissage plus faibles en raison de leur aspect esthétique. Certains créateurs apprécient particulièrement ce type d’effet, comme le montre ce vase doté d’un motif Gyroid.

Impressions 3D ibles

Certains motifs de remplissage sont plus ibles que d’autres (Source : Creative Tools via Flickr).

Densité de remplissage typique : 0-100 % (selon le degré de ibilité souhaité pour votre impression)

Pour les filaments ibles, il est préférable d’utiliser des motifs de remplissage ibles qui préserveront la nature souple de l’impression. Les motifs de remplissage tels que Concentric, Cross et Cross 3D sont les mieux adaptés à ce type d’impression.

• Concentric: Ce motif 2D crée des « vagues » à l’intérieur de l’impression, qui reproduisent les formes des parois extérieures. Il rappelle une pierre jetée dans l’eau, qui crée des ondulations circulaires concentriques à la surface.

Concentric (à gauche) et Cross (à droite), motifs de remplissage avec une densité de remplissage de 25 % (Source : All3DP)

• Cross: Autre motif 2D, Cross, qui crée des grilles ressemblant à des croix très décoratives. Des espaces apparaissent entre les croix, ce qui permet la ion et la torsion.

• Cross 3D: Ce motif 3D est similaire au motif Cross, mais à mesure que l’impression monte, les lignes se déplacent selon un angle. Il en résulte un objet légèrement plus rigide.

Conseils et astuces

La direction du remplissage est généralement réglée sur 45 degrés (Source : Benjamin Goldschmidt via All3DP)

Le choix du motif de remplissage est important, mais ce n’est pas tout. Voici quelques éléments à prendre en compte lors de votre prochain réglage des paramètres d’impression dans Cura.

Direction des lignes de remplissage

La direction des lignes de remplissage est un réglage souvent négligé. La valeur par défaut est réglée sur 45°, afin que les deux moteurs X et Y fonctionnent simultanément et impriment le remplissage à la vitesse maximale. Il peut toutefois être avantageux d’orienter le remplissage selon un autre angle afin d’obtenir une résistance ou une ibilité maximale de la pièce, en particulier si ses parois sont alignées en diagonale.

Remplissage dégradé vs remplissage progressif

Lorsque nous parlons de remplissage, nous le considérons généralement comme uniforme à l’intérieur de la pièce. Ce n’est toutefois pas nécessairement la seule méthode.

Grâce au remplissage dégradé vous pouvez configurer l’impression afin qu’elle présente une densité de remplissage plus élevée vers les bords. En général, cette approche devrait préserver la résistance et la rigidité effectives de la pièce tout en utilisant moins de matériau. Ce réglage n’est pas disponible nativement dans Cura, mais il peut être obtenu relativement facilement à l’aide d’un script Python.

Le remplissage dégradé ne doit pas être confondu avec le remplissage progressif, qui fait quelque chose de similaire, mais dans la direction de l’axe Z plutôt que des axes X et Y. En d’autres termes, ce réglage rend le remplissage plus dense près du sommet de l’impression que près de sa base. Cela peut économiser du matériau et du temps, tout en offrant une résistance suffisante à l’extrémité qui nécessite de la rigidité.

Remplissage personnalisé en mosaïque

De haut à gauche vers le bas à droite : Fill, Cura, Continuous et Normal Honeycomb (Source : Ultimaker via GitHub)

Ceux qui regrettent le remplissage Honeycomb, populaire dans d’autres slicers comme PrusaSlicer, peuvent être rassurés, car Cura a amélioré les possibilités offertes par les plugins dans sa version 5.5. Cette mise à jour a permis la création d’un plugin dédié aux motifs de remplissage personnalisés. Bien qu’il soit encore en version bêta, CuraEngine Tiled Infill Generation est fourni avec des motifs de remplissage prédéfinis tels que Honeycomb et le logo Cura.

Les utilisateurs ont également la possibilité d’ajouter leurs propres motifs de remplissage personnalisés directement dans le menu déroulant Infill Pattern. Les motifs doivent être au format *.wtk et seront organisés en mosaïque ; vous ne disposez donc pas encore d’une liberté totale lors de la conception. Cela reste toutefois idéal pour créer des remplissages esthétiques, comme celui d’un porte-savon, ainsi que le montre l’exemple d’impression 3D. Vous trouverez plus d’informations dans la documentation sur GitHub.

Densités de remplissage multiples
Depuis la sortie de la quatrième version de Cura, il est possible de définir une « densité de remplissage par modèle ». Cette fonction est intéressante, car elle permet d’employer plusieurs densités et types de remplissage dans une même impression, comme le montre la vidéo ci-dessous. Même si ce type de remplissage plat, semblable à un dessous de verre, n’a peut-être pas beaucoup d’applications concrètes, nous pensons que cette méthode offre davantage de possibilités qu’il n’y paraît au premier abord.

Grâce à la possibilité de définir des paramètres personnalisés pour chaque modèle importé et à la capacité de Cura à les combiner sans difficulté, il semble possible de fournir un support spécialisé dans certaines zones, même si cela implique certainement beaucoup de travail manuel.

Skin
Skin désigne les couches supérieures et inférieures du modèle. Il peut influencer la quantité de matériau et le temps d’impression, mais aussi la résistance et le poids du modèle. En ce qui concerne le remplissage, l’un des paramètres pouvant être modifiés est le « Skin Overlap Percentage » (pourcentage de chevauchement de la peau), qui contrôle le degré de chevauchement entre les parois et le remplissage interne. Plus ce pourcentage est élevé, plus le remplissage sera relié à la surface extérieure du modèle, ce qui le rendra moins fragile.

Si vous souhaitez réduire le nombre de couches, vous pouvez modifier la « Skin Removal Width » (largeur de suppression de la peau). La valeur saisie sera retirée des couches supérieure et inférieure. Cela se remarque notamment sur les conceptions ou les détails plus fins ou plus petits, pour lesquels la résistance n’est pas nécessaire.

Impressions rapides
Il existe plusieurs façons d’accélérer l’impression en modifiant les paramètres de remplissage. Par exemple, les lignes de remplissage sont généralement imprimées selon un angle de 45 degrés, ce qui permet aux moteurs X et Y d’atteindre leur vitesse maximale. L’épaisseur de la couche de remplissage peut également influencer la vitesse d’impression. Vous pouvez régler ce paramètre sur une hauteur de couche plus importante afin de réduire le temps d’impression.

Vous pouvez également essayer différents motifs afin de réduire le temps d’impression. De manière générale, le motif « Lightning » (éclair) permet les impressions les plus rapides. Si votre impression ne nécessite pas de stabilité mécanique, vous pouvez utiliser ce motif et obtenir une impression 25% plus rapide. Les motifs tels que Concentric, Grid et Triangles sont également relativement simples et devraient permettre des impressions rapides.