Il riempimento può avere un ottimo aspetto, aggiungere resistenza e far risparmiare denaro, ma tutto dipende dalla stampa specifica. Trova i migliori motivi di riempimento in Cura per la tua applicazione.

Spesso la stampa 3D viene utilizzata per produrre parti che potrebbero essere realizzate altrettanto bene con un'altra tecnica di produzione. Anche se i risultati finali possono sembrare uguali, ciò che conta è cosa c'è all'interno.

Uno dei principali vantaggi della stampa 3D è la possibilità di modificare le cavità interne di una parte. Dal punto di vista produttivo, una parte cava richiede meno tempo e materiale rispetto a una piena, riducendo il peso e i costi complessivi!

L'interno di una stampa 3D si chiama riempimento e può essere impostato in base alla densità: 0 % indica un oggetto cavo, mentre 100 % indica un oggetto pieno. Inoltre, il modo in cui la parte viene riempita può essere adattato a un'ampia varietà di motivi, ognuno con vantaggi e punti di forza unici.

In questo articolo esamineremo diversi motivi di riempimento, nello specifico quelli disponibili in Cura. Cominciamo!

Quali motivi di riempimento esistono?

I motivi di riempimento possono influire notevolmente sulla resistenza e sulla flessibilità della stampa.

Nell'ultima versione di Cura (5.6) sono disponibili 14 tipi di motivi di riempimento. Li abbiamo suddivisi in base all'utilizzo per cui sono più adatti:

• Modelli e statuette: Lightning, lines, zig-zag
• Stampe 3D “standard”: Grid, triangles, tri-hexagon
• Stampe 3D funzionali: Cubic, cubic subdivision, octet, quarter cubic, gyroid
• Stampe 3D flessibili: Concentric, cross, cross 3D

A partire da Cura 5.5 è anche possibile generare motivi di riempimento piastrellati personalizzati, incluso Honeycomb, ma ne parleremo più avanti. Per il momento ci concentreremo sui motivi di riempimento standard disponibili in Cura.

Modelli e statuette

I modelli di imbarcazioni e le statuette sono candidati ideali per un riempimento a bassa resistenza.

Densità di riempimento tipica: 0-15 %

Quando vengono utilizzate come modelli o statuette, le stampe 3D generalmente non richiedono una grande resistenza. Questo perché non sono sottoposte a manipolazioni o sollecitazioni intense. Anche alcuni prototipi sono buoni candidati, se non vengono testati per la resistenza.

Per queste applicazioni, i migliori motivi di riempimento sono Lightning, Lines o Zig-zag, perché consentono di ottenere le stampe più rapide.

Lines (a sinistra), lines con l'opzione “Connect Infill Lines” selezionata (al centro) e zig-zag (a destra) (Fonte: All3DP).

Lines: Simile al motivo “rectilinear” presente in altri slicer, è una griglia 2D di linee discontinue in cui viene stampato un solo asse per ogni strato.

Zig-zag: Essenzialmente uguale al riempimento Lines quando è selezionata l'opzione “Connect Infill Lines”. In altre parole, è un'unica linea continua per strato, orientata in una sola direzione.

Lightning: Una struttura di supporto interna simile a un fulmine, che diventa più densa verso la parte superiore del modello. Poiché può ridurre il consumo di materiale fino al 90 %, questo motivo di riempimento è eccellente per le stampe rapide.

Stampe 3D standard

Questi miglioramenti per la stampante Anet A8 possono richiedere un livello medio di resistenza (Fonte: papinist via Thingiverse).

Densità di riempimento tipica: 15-50%

Per le stampe 3D sottoposte a sollecitazioni ridotte, come il guidafilo mostrato sopra, è opportuno utilizzare un riempimento di resistenza media. Sono adatti anche motivi di riempimento come grid, triangles o tri-hexagon. Tuttavia, tieni presente che questi motivi possono aumentare il tempo di stampa fino al 25 % rispetto a Lines.

• Grid: Un evidente motivo 2D; il principale vantaggio di grid è la velocità di stampa, poiché è il più semplice di questi tre motivi.

• Triangles: Una griglia 2D formata da triangoli; questo motivo offre un vantaggio intrinseco in termini di resistenza quando viene applicato un carico perpendicolare alla superficie frontale dell'oggetto. È inoltre indicato per parti con componenti sottili e rettangolari, che altrimenti potrebbero avere pochissimi collegamenti tra le pareti.

Triangles (a sinistra) e tri-hexagon (a destra) con una densità di riempimento del 20 % (Fonte: All3DP)

• Tri-hexagon: Questo motivo 2D crea esagoni intervallati da triangoli. Uno dei vantaggi è che gli esagoni sono una forma efficiente, rendendo questo motivo resistente in rapporto alla quantità di materiale utilizzata. Inoltre, il riempimento tri-hexagon presenta linee più corte che collegano ogni lato, con conseguenti minori problemi di cedimento dovuti a un raffreddamento insufficiente della stampa.

Stampe 3D funzionali

Alcune stampe 3D sono semplicemente progettate per sostenere un carico (Fonte: Jaenne via Cults).

Densità di riempimento tipica: >50%

Le stampe 3D funzionali, come il supporto per mensola mostrato sopra, richiedono un'elevata resistenza in più direzioni. Tra i motivi di riempimento più indicati ci sono cubic, cubic subdivision, quarter cubic, octet e gyroid.

• Cubic: Questo motivo è una griglia 3D composta da cubi inclinati e sovrapposti.

• Cubic subdivision: Questa variante di cubic utilizza meno materiale.

• Octet: Conosciuto anche come riempimento tetraedrico, questo motivo dispone forme piramidali.

Cubic (a sinistra) e octet (a destra), motivi di riempimento con una densità del 50 % (Fonte: All3DP)

• Quarter cubic: Questo motivo 3D è simile a octet, ma metà delle forme piramidali è spostata rispetto all'altra metà.

• Gyroid: Un motivo 3D particolarmente unico, che crea un effetto ondulato. Il risultato è una stampa altrettanto resistente in più direzioni. Questo motivo di riempimento è quindi un'ottima scelta per una parte sottoposta a carichi in più direzioni.

Quarter cubic (a sinistra) e gyroid (a destra), motivi di riempimento con una densità del 50 % (Fonte: All3DP)

Spesso i motivi indicati sopra vengono utilizzati anche con densità di riempimento inferiori per il loro aspetto estetico. Ad alcuni creatori piace questo tipo di effetto, come mostrato in questo vaso con motivo gyroid.

Stampe 3D flessibili

Alcuni motivi di riempimento sono più flessibili di altri (Fonte: Creative Tools via Flickr).

Densità di riempimento tipica: 0-100 % (dipende da quanto vuoi che sia “flessibile” la tua stampa)

Per i filamenti flessibili è meglio utilizzare motivi di riempimento flessibili, che mantengano la natura elastica della stampa. Motivi di riempimento come concentric, cross e cross 3D sono i più adatti per questo tipo di stampe.

• Concentric: Questo motivo 2D crea “onde” all'interno della stampa, che imitano le forme delle pareti esterne. Ricorda una pietra lanciata nell'acqua, che crea increspature circolari concentriche sulla superficie.

Concentric (a sinistra) e cross (a destra), motivi di riempimento con una densità del 25 % (Fonte: All3DP)

• Cross: Un altro motivo 2D, cross, crea griglie che sembrano croci molto elaborate. Tra le croci si formano degli spazi che consentono la flessione e la torsione.

• Cross 3D: Questo motivo 3D è simile al motivo cross, ma man mano che la stampa cresce, le linee si spostano formando un angolo. Il risultato è un oggetto leggermente più rigido.

Consigli e suggerimenti

La direzione del riempimento è solitamente impostata su 45 gradi (Fonte: Benjamin Goldschmidt via All3DP)

La scelta del motivo di riempimento è importante, ma non è tutto. Ecco alcuni aspetti da considerare la prossima volta che imposti i parametri di stampa in Cura.

Direzione delle linee di riempimento

Un'impostazione del riempimento spesso trascurata è la direzione delle linee di riempimento. Il valore predefinito è impostato su 45° affinché entrambi i motori X e Y lavorino contemporaneamente e stampino il riempimento alla massima velocità. Tuttavia, può essere utile orientare il riempimento con un'angolazione diversa per ottenere la massima resistenza o flessibilità della parte, soprattutto se le sue pareti sono allineate diagonalmente.

Riempimento gradiente vs. riempimento progressivo

Quando parliamo di riempimento, di solito lo consideriamo uniforme all'interno della parte. Tuttavia, non è necessariamente l'unico modo.

Utilizzando il riempimento gradiente puoi impostare la stampa in modo che abbia una densità di riempimento maggiore verso il bordo. In generale, questo approccio dovrebbe mantenere un'efficace resistenza e rigidità della parte utilizzando meno materiale. Questa impostazione non è disponibile nativamente in Cura, ma può essere ottenuta relativamente facilmente con uno script Python.

Il riempimento gradiente non deve essere confuso con il riempimento progressivo, che fa qualcosa di simile ma lungo la direzione dell'asse Z anziché lungo gli assi X e Y. In altre parole, questa impostazione rende il riempimento più denso vicino alla parte superiore della stampa rispetto alla parte inferiore. Ciò può far risparmiare materiale e tempo, fornendo comunque una resistenza sufficiente all'estremità che richiede rigidità.

Riempimento piastrellato personalizzato

Dall'alto a sinistra verso il basso a destra: Fill, Cura, Continuous e Normal Honeycomb (Fonte: Ultimaker via GitHub)

Chi sente la mancanza del riempimento Honeycomb, popolare in altri slicer come PrusaSlicer, può tirare un sospiro di sollievo, perché Cura ha migliorato le possibilità offerte dai plugin nella versione 5.5. Questo aggiornamento ha permesso di creare un plugin per motivi di riempimento personalizzati. Sebbene sia ancora in versione beta, CuraEngine Tiled Infill Generation include già motivi di riempimento preimpostati come Honeycomb e il logo Cura.

Gli utenti hanno anche la possibilità di aggiungere i propri motivi di riempimento personalizzati direttamente al menu a discesa Infill Pattern. I motivi devono essere nel formato *.wtk e verranno disposti a piastrelle, quindi per il momento non si ha completa libertà nella progettazione. In ogni caso, è ottimo per creare riempimenti estetici, come quello di un portasapone, come mostra l'esempio della stampa 3D. Maggiori informazioni sono disponibili nella documentazione su GitHub.

Densità di riempimento multiple
Dalla pubblicazione della quarta versione di Cura è possibile impostare la “densità di riempimento per ogni modello”. Questa funzione è utile perché consente alcuni interessanti accorgimenti progettuali, tra cui l'utilizzo di più densità e tipi di riempimento nella stessa stampa, come mostra il video qui sotto. Anche se per questo tipo di riempimento piatto, simile a un sottobicchiere, potrebbero non esserci molti impieghi concreti, riteniamo che questo metodo nasconda più possibilità di quanto sembri a prima vista.

Con la possibilità di impostare configurazioni personalizzate per ogni modello importato e la capacità di Cura di unirli senza problemi, sembra possibile fornire un supporto specializzato in aree specifiche, anche se ciò comporterà sicuramente molto lavoro manuale.

Skin
Skin indica gli strati superiori e inferiori del modello. Può influire sulla quantità di materiale e sul tempo di stampa, ma anche sulla resistenza e sul peso del modello. Per quanto riguarda il riempimento, una delle impostazioni che è possibile modificare è la “Skin Overlap Percentage” (percentuale di sovrapposizione della skin), che controlla quanto le pareti si sovrappongono al riempimento interno. Maggiore è questa percentuale, più il riempimento sarà collegato alla superficie esterna del modello, rendendo il modello meno fragile.

Se vuoi ridurre il numero di strati, puoi modificare la “Skin Removal Width” (larghezza di rimozione della skin). Il valore inserito verrà rimosso dagli strati superiore e inferiore. Ciò è visibile, ad esempio, nei progetti o dettagli più sottili o piccoli, dove la resistenza non è necessaria.

Stampe rapide
Esistono diversi modi per ottenere una stampa più rapida modificando le impostazioni del riempimento. Ad esempio, le linee di riempimento vengono solitamente stampate con un angolo di 45 gradi, consentendo ai motori X e Y di raggiungere la massima velocità. Anche lo spessore dello strato di riempimento può influire sulla velocità di stampa. Puoi modificare questa impostazione scegliendo un'altezza dello strato maggiore, riducendo così il tempo di stampa.

Puoi anche sperimentare con diversi motivi per ridurre il tempo di stampa. In generale, il motivo “lightning” (fulmine) consente di ottenere le stampe più rapide. Se la tua stampa non richiede stabilità meccanica, puoi utilizzare questo motivo e ottenere una stampa più veloce del 25%. Anche motivi come concentric, grid e triangles sono relativamente semplici e dovrebbero consentire stampe rapide.