A kitöltés nagyszerűen nézhet ki, növelheti a szilárdságot és pénzt takaríthat meg, de minden az adott nyomtatástól függ. Találja meg az alkalmazásához legjobb kitöltési mintákat a Curában.

A 3D nyomtatást gyakran olyan alkatrészek gyártására használják, amelyek más gyártási technikával is ugyanolyan jól elkészíthetők lennének. Bár a végeredmény ugyanolyannak tűnhet, az számít, mi van belül.

A 3D nyomtatás egyik legfontosabb előnye, hogy módosíthatók az alkatrész belső üregei. Gyártási szempontból egy üreges alkatrész kevesebb időt és anyagot igényel, mint egy tömör, ami csökkenti a teljes tömeget és a költségeket!

A 3D nyomtatás belsejét kitöltésnek nevezzük, amely sűrűség szerint állítható be – a 0 % üreges objektumot, míg a 100 % tömör objektumot jelent. Emellett az alkatrész kitöltésének módja számos minta szerint módosítható, amelyek mindegyike saját egyedi előnyökkel és erősségekkel rendelkezik.

Ebben a cikkben áttekintjük a különböző kitöltési mintákat, konkrétan a Curában elérhetőket. Vágjunk bele!

Milyen kitöltési minták léteznek?

A kitöltési minták alapvetően befolyásolhatják a nyomtatás szilárdságát és rugalmasságát.

A Cura legújabb verziójában (5.6) 14 kitöltési mintatípus érhető el. Aszerint csoportosítottuk őket, hogy mire a legalkalmasabbak:

• Modellek és figurák: Lightning, Lines, Zig-zag
• „Standard” 3D nyomtatások: Grid, Triangles, Tri-hexagon
• Funkcionális 3D nyomtatások: Cubic, Cubic subdivision, Octet, Quarter cubic, Gyroid
• Rugalmas 3D nyomtatások: Concentric, Cross, Cross 3D

A Cura 5.5-ös verziójától kezdve egyéni csempézett kitöltési minták is generálhatók, köztük a Honeycomb, de erről később még többet írunk. Egyelőre a Curában elérhető standard kitöltési mintákra összpontosítunk.

Modellek és figurák

A hajómodellek és figurák ideális jelöltek az alacsony szilárdságú kitöltéshez.

Tipikus kitöltési sűrűség: 0-15 %

Ha modellként vagy figuraként használják őket, a 3D nyomtatások általában nem igényelnek nagy szilárdságot. Ennek oka, hogy nincsenek kitéve erős kezelésnek vagy terhelésnek. Egyes prototípusok szintén jó jelöltek, ha nem tesztelik őket szilárdság szempontjából.

Az ilyen alkalmazásokhoz a Lightning, Lines vagy Zig-zag kitöltési minták a legjobbak, mivel ezek biztosítják a leggyorsabb nyomtatást.

Lines (balra), Lines a „Connect Infill Lines” lehetőséggel (középen) és Zig-zag (jobbra) (Forrás: All3DP).

Lines: A más szeletelők „rectilinear” mintájához hasonló 2D rács, amely nem összekapcsolódó vonalakból áll; minden rétegben csak egy tengely kerül kinyomtatásra.

Zig-zag: Lényegében ugyanaz, mint a Lines kitöltés, ha a „Connect Infill Lines” lehetőség ki van választva. Más szóval rétegenként egyetlen folytonos vonalból áll, amely egy irányban halad.

Lightning: Villámokra emlékeztető belső támasztószerkezet, amely a modell teteje felé sűrűsödik. Mivel akár 90%-kal is csökkentheti az anyagfelhasználást, ez a kitöltési minta nagyszerű választás gyors nyomtatásokhoz.

Standard 3D nyomtatások

Az Anet A8 nyomtatóhoz készült, fent látható fejlesztések közepes szintű szilárdságot igényelhetnek (Forrás: papinist a Thingiverse-en).

Tipikus kitöltési sűrűség: 15-50%

Az alacsony terhelésnek kitett 3D nyomtatásokhoz, például a fent látható filamentvezetőhöz, közepes szilárdságú kitöltést kell használni. Az olyan kitöltési minták, mint a Grid, Triangles vagy Tri-hexagon, szintén megfelelőek. Ne feledje azonban, hogy ezek a minták a Lineshoz képest akár 25%-kal is megnövelhetik a nyomtatási időt.

• Grid: Magától értetődő 2D minta; a Grid legfontosabb előnye a nyomtatási sebesség, mivel ez a legegyszerűbb a három minta közül.

• Triangles: Háromszögekből álló 2D rács. Ennek a mintának eredendő szilárdsági előnye van, amikor az objektum homlokfelületére merőleges terhelés hat. Olyan alkatrészeknél is célszerű, amelyek vékony, téglalap alakú komponenseket tartalmaznak, és amelyek között egyébként nagyon kevés kapcsolat lehetne a falak között.

Triangles (balra) és Tri-hexagon (jobbra), 20%-os kitöltési sűrűséggel (Forrás: All3DP)

• Tri-hexagon: Ez a 2D minta háromszögekkel átszőtt hatszögeket hoz létre. Egyik előnye, hogy a hatszög hatékony forma, ezért az anyagfelhasználáshoz képest erős kitöltési mintát eredményez. Emellett a Tri-hexagon kitöltésben az egyes oldalakat összekötő vonalak rövidebbek, ami a nyomtatás nem megfelelő hűtése miatti vetemedési problémák csökkenéséhez vezet.

Funkcionális 3D nyomtatások

Egyes 3D nyomtatásoknak egyszerűen terhelést kell elviselniük (Forrás: Jaenne a Cultson).

Tipikus kitöltési sűrűség: >50%

A funkcionális 3D nyomtatások, például a fent látható polctartó, több irányban is nagy szilárdságot igényelnek. Erős jelöltek a Cubic, Cubic subdivision, Quarter cubic, Octet és Gyroid kitöltési minták.

• Cubic: Ez a minta ferde és egymásra helyezett kockákból álló 3D rács.

• Cubic subdivision: A Cubic ezen változata kevesebb anyagot használ.

• Octet: Tetraéderes kitöltésként is ismert; ez a minta piramis alakzatokat rendez el.

Cubic (balra) és Octet (jobbra) kitöltési minták 50%-os kitöltési sűrűséggel (Forrás: All3DP)

• Quarter cubic: Ez a 3D minta hasonló az Octethez, de a piramis alakzatok egyik fele el van tolva a másikhoz képest.

• Gyroid: Különösen egyedi 3D minta, amely hullámok benyomását kelti. Ennek eredményeként a nyomtatás több irányban is ugyanolyan erős. Ez a kitöltési minta tehát nagyszerű választás olyan alkatrészhez, amely több irányból is terhelésnek lesz kitéve.

Quarter cubic (balra) és Gyroid (jobbra) kitöltési minták 50%-os kitöltési sűrűséggel (Forrás: All3DP)

A fent bemutatott mintákat esztétikus megjelenésük miatt gyakran alacsonyabb kitöltési sűrűségnél is használják. Egyes készítők kedvelik ezt a hatást, ahogy az ezen a Gyroid mintájú vázán is látható.

Rugalmas 3D nyomtatások

Egyes kitöltési minták rugalmasabbak másoknál (Forrás: Creative Tools a Flickren).

Tipikus kitöltési sűrűség: 0-100 % (attól függően, mennyire „hajlíthatóvá” szeretné tenni a nyomtatást)

Rugalmas filamentekhez a legjobb rugalmas kitöltési mintákat használni, amelyek megőrzik a nyomtatás hajlíthatóságát. Az olyan kitöltési minták, mint a Concentric, a Cross és a Cross 3D a legmegfelelőbbek ehhez a nyomtatástípushoz.

• Concentric: Ez a 2D minta a nyomtatás belsejében „hullámokat” hoz létre, amelyek a külső falak alakját utánozzák. Egy vízbe dobott kőre emlékeztet, amely koncentrikus körkörös hullámokat hoz létre a felszínen.

Concentric (balra) és Cross (jobbra) kitöltési minták 25%-os kitöltési sűrűséggel (Forrás: All3DP)

• Cross: Egy másik 2D minta, a Cross olyan rácsokat hoz létre, amelyek nagyon díszes keresztekként néznek ki. A keresztek között rések keletkeznek, amelyek lehetővé teszik a hajlítást és csavarást.

• Cross 3D: Ez a 3D minta hasonló a Cross mintához, de ahogy a nyomtatás növekszik, a vonalak szögben elmozdulnak. Ennek eredménye egy valamivel merevebb objektum.

Tippek és trükkök

A kitöltés iránya általában 45 fokra van állítva (Forrás: Benjamin Goldschmidt az All3DP-n)

A kitöltési minta kiválasztása fontos, de nem ez az egyetlen szempont. Íme néhány dolog, amelyre érdemes gondolni, amikor legközelebb a Cura nyomtatási paramétereit állítja be.

A kitöltési vonalak iránya

A kitöltés egyik gyakran figyelmen kívül hagyott beállítása a kitöltési vonalak iránya. Az alapértelmezett érték 45°-ra van állítva, hogy az X és Y motorok egyszerre dolgozzanak, és maximális sebességgel nyomtassák a kitöltést. Előnyös lehet azonban a kitöltést más szögben orientálni az alkatrész maximális szilárdságának vagy rugalmasságának biztosítása érdekében, különösen akkor, ha a falai átlósan helyezkednek el.

Gradiens kitöltés vs. fokozatos kitöltés

Amikor kitöltésről beszélünk, általában egységesnek képzeljük el az alkatrész belsejében. Ez azonban nem feltétlenül az egyetlen lehetőség.

A gradiens kitöltés segítségével beállíthatja úgy a nyomtatást, hogy a kitöltési sűrűség a szélek felé növekedjen. Általánosságban ez a megközelítés kevesebb anyag felhasználása mellett is megőrzi az alkatrész hatékony szilárdságát és merevségét. Ez a beállítás natívan nem érhető el a Curában, de Python-szkripttel viszonylag könnyen megvalósítható.

A gradiens kitöltést nem szabad összekeverni a fokozatos kitöltéssel, amely hasonló dolgot végez, de az X- és Y-tengely helyett a Z-tengely irányában. Más szóval ez a beállítás a nyomtatás teteje felé sűríti a kitöltést az alsó részhez képest. Ez anyagot és időt takaríthat meg, miközben elegendő szilárdságot biztosít azon a végén, ahol merevségre van szükség.

Egyéni csempézett kitöltés

Bal felsőtől jobb alsóig: Fill, Cura, Continuous és Normal Honeycomb (Forrás: Ultimaker a GitHubon)

Azok, akik hiányolták a Honeycomb kitöltést, amely más szeletelőkben, például a PrusaSlicerben népszerű, fellélegezhetnek, mivel a Cura az 5.5-ös verzióban továbbfejlesztette a bővítmények lehetőségeit. Ez a frissítés lehetővé tette egyéni kitöltési mintákhoz készült bővítmény létrehozását. Bár még béta verzióban van, a CuraEngine Tiled Infill Generation előre beállított kitöltési mintákkal érkezik, például a Honeycomb és a Cura logójával.

A felhasználóknak arra is lehetőségük van, hogy saját egyéni kitöltési mintáikat közvetlenül az Infill Pattern legördülő menüjébe adják. A mintáknak *.wtk formátumúnak kell lenniük, és csempeszerűen lesznek elrendezve, így a tervezés szabadsága egyelőre korlátozott. Mindenesetre nagyszerűen használható esztétikus kitöltések, például a példaként bemutatott 3D nyomtatott szappantartó készítéséhez. További információ a GitHub dokumentációjában található.

Többszörös kitöltési sűrűségek
A Cura negyedik verziójának megjelenése óta beállítható a „kitöltési sűrűség modellenként”. Ez a funkció azért előnyös, mert érdekes tervezési trükköket tesz lehetővé, például több kitöltési sűrűség és típus használatát ugyanazon a nyomtatáson belül, ahogy az alábbi videó is mutatja. Bár ennek a poháralátéthez hasonló, lapos kitöltéstípusnak nem feltétlenül van sok konkrét alkalmazása, úgy gondoljuk, hogy ez a módszer több lehetőséget rejt, mint amennyi első pillantásra látható.

Mivel lehetőség van minden importált modellhez egyéni beállításokat megadni, és a Cura ezeket problémamentesen képes egyesíteni, lehetségesnek tűnik speciális támogatást biztosítani bizonyos területeken, még ha ez minden bizonnyal sok manuális munkát is jelent.

Skin
A Skin a modell felső és alsó rétegeit jelöli. Befolyásolhatja az anyag mennyiségét és a nyomtatási időt, valamint a modell szilárdságát és tömegét is. A kitöltéssel kapcsolatban az egyik módosítható beállítás a „Skin Overlap Percentage” (bőrfedési százalék), amely azt szabályozza, hogy a falak milyen mértékben fedjék át a belső kitöltést. Minél magasabb ez a százalék, annál jobban kapcsolódik a kitöltés a modell külső felületéhez, így a modell kevésbé lesz törékeny.

Ha csökkenteni szeretné a rétegek számát, módosíthatja a „Skin Removal Width” (bőreltávolítási szélesség) beállítást. A megadott érték eltávolításra kerül a felső és alsó rétegekből. Ez például karcsúbb vagy kisebb tervek, illetve olyan részletek esetében látható, ahol nincs szükség szilárdságra.

Gyors nyomtatások
Többféleképpen is gyorsabbá teheti a nyomtatást a kitöltési beállítások módosításával. A kitöltési vonalakat például általában 45 fokos szögben nyomtatják, ami lehetővé teszi, hogy az X és Y motorok maximális sebességet érjenek el. A kitöltési réteg vastagsága szintén befolyásolhatja a nyomtatási sebességet. Ezt a beállítást nagyobb rétegmagasságra állíthatja, amivel lerövidíti a nyomtatási időt.

Különböző mintákkal is kísérletezhet a nyomtatási idő csökkentése érdekében. Általánosságban a „Lightning” (villám) minta eredményezi a leggyorsabb nyomtatást. Ha a nyomtatásnak nincs szüksége mechanikai stabilitásra, ezt a mintát használva akár 25%-kal gyorsabb nyomtatást is elérhet. Az olyan minták, mint a koncentrikus, a rács és a háromszögek, szintén viszonylag egyszerűek, ezért gyors nyomtatást kell eredményezniük.