Infill kan er geweldig uitzien, extra stevigheid bieden en geld besparen, maar alles hangt af van de specifieke print. Vind de beste infillpatronen in Cura voor jouw toepassing.

3D-printen wordt vaak gebruikt om onderdelen te maken die net zo goed met een andere productietechniek vervaardigd hadden kunnen worden. Hoewel de uiteindelijke resultaten er hetzelfde uit kunnen zien, is het belangrijk wat er aan de binnenkant zit.

Een van de belangrijkste voordelen van 3D-printen is de mogelijkheid om de interne holtes van een onderdeel aan te passen. Vanuit productieoogpunt vereist een hol onderdeel minder tijd en materiaal dan een massief onderdeel, waardoor het totale gewicht en de kosten dalen!

De binnenkant van een 3D-print wordt infill genoemd en kan worden ingesteld op basis van de dichtheid: 0% betekent een hol object, terwijl 100% massief is. Daarnaast kan de manier waarop het onderdeel wordt gevuld worden aangepast met een breed scala aan patronen, die elk hun eigen unieke voordelen en sterke punten hebben.

In dit artikel bekijken we verschillende infillpatronen, specifiek de patronen die beschikbaar zijn in Cura. Laten we beginnen!

Welke infillpatronen bestaan er?

Infillpatronen kunnen de sterkte en ibiliteit van een print aanzienlijk beïnvloeden.

In de nieuwste versie van Cura (5.6) zijn 14 soorten infillpatronen beschikbaar. We hebben ze ingedeeld op basis van waarvoor ze het meest geschikt zijn:

• Modellen en figuren: Lightning, lines, zig-zag
• „Standaard” 3D-prints: Grid, triangles, tri-hexagon
• Functionele 3D-prints: Cubic, cubic subdivision, octet, quarter cubic, gyroid
• Flexibele 3D-prints: Concentric, cross, cross 3D

Sinds Cura 5.5 is het ook mogelijk om aangepaste tegelpatronen voor infill te genereren, waaronder Honeycomb, maar daarover later meer. Voor nu richten we ons op de standaard infillpatronen die beschikbaar zijn in Cura.

Modellen en figuren

Scheepsmodellen en figuren zijn ideale kandidaten voor infill met een lage sterkte.

Typische infilldichtheid: 0-15 %

Wanneer ze als modellen of figuren worden gebruikt, hebben 3D-prints doorgaans geen grote sterkte nodig. Dit komt doordat ze niet worden blootgesteld aan zware behandeling of belasting. Sommige prototypes zijn ook goede kandidaten, zolang ze niet op sterkte worden getest.

Voor dergelijke toepassingen zijn de infillpatronen Lightning, Lines of Zig-zag het beste, omdat ze de snelste prints opleveren.

Lines (links), lines met de geselecteerde optie „Connect Infill Lines” (midden) en zig-zag (rechts) (Bron: All3DP).

Lines: Vergelijkbaar met het „rectilinear”-patroon in andere slicers. Het is een 2D-raster van niet-verbonden lijnen, waarbij in elke laag slechts één as wordt geprint.

Zig-zag: In wezen hetzelfde als Lines infill wanneer de optie „Connect Infill Lines” is geselecteerd. Met andere woorden: één doorlopende lijn per laag, georiënteerd in één richting.

Lightning: Een interne ondersteuningsstructuur die op bliksemschichten lijkt en dichter wordt richting de bovenkant van het model. Omdat dit patroon het materiaalverbruik met maximaal 90% kan verminderen, is het uitstekend geschikt voor snelle prints.

Standaard 3D-prints

Deze verbeteringen voor de Anet A8-printer kunnen een gemiddeld sterkteniveau vereisen (Bron: papinist via Thingiverse).

Typische infilldichtheid: 15-50%

Voor 3D-prints die aan lage belasting worden blootgesteld, zoals de hierboven genoemde filamentgeleider, moet infill met een gemiddelde sterkte worden gebruikt. Infillpatronen zoals grid, triangles of tri-hexagon zijn ook geschikt. Houd er echter rekening mee dat deze patronen de printtijd met maximaal 25% kunnen verhogen in vergelijking met Lines.

• Grid: Een vanzelfsprekend 2D-patroon. Het belangrijkste voordeel van grid is de printsnelheid, omdat het het eenvoudigste van deze drie patronen is.

• Triangles: Een 2D-raster dat uit driehoeken bestaat. Dit patroon heeft een inherente sterktevoordeel wanneer een belasting loodrecht op het frontale oppervlak van het object wordt uitgeoefend. Het is ook logisch voor onderdelen met dunne, rechthoekige componenten, die anders zeer weinig verbindingen tussen de wanden zouden kunnen hebben.

Triangles (links) en tri-hexagons (rechts) infillpatronen met een infilldichtheid van 20% (Bron: All3DP)

• Tri-hexagon: Dit 2D-patroon creëert hexagonen die met driehoeken zijn verweven. Een voordeel is dat hexagonen een efficiënte vorm zijn, waardoor dit een sterk infillpatroon is in verhouding tot het materiaalgebruik. Bovendien heeft tri-hexagon kortere lijnen die elke zijde verbinden, wat leidt tot minder problemen met doorhangen door slechte printkoeling.

Functionele 3D-prints

Sommige 3D-prints zijn simpelweg bedoeld om belasting te dragen (Bron: Jaenne via Cults).

Typische infilldichtheid: >50%

Functionele 3D-prints, zoals de hierboven genoemde plankdrager, vereisen een hoge sterkte in meerdere richtingen. Sterke kandidaten voor infillpatronen zijn cubic, cubic subdivision, quarter cubic, octet en gyroid.

• Cubic: Dit patroon is een 3D-raster dat bestaat uit gekantelde en gestapelde kubussen.

• Cubic subdivision: Deze variant van cubic gebruikt minder materiaal.

• Octet: Dit patroon, ook wel tetraëdrische infill genoemd, stapelt piramidevormen.

Cubic (links) en octet (rechts) infillpatronen met een infilldichtheid van 50% (Bron: All3DP)

• Quarter cubic: Dit 3D-patroon lijkt op octet, maar de helft van de piramidevormen is verschoven ten opzichte van de andere helft.

• Gyroid: Een bijzonder uniek 3D-patroon dat de indruk van golven wekt. Het resultaat is een print die in meerdere richtingen even sterk is. Dit infillpatroon is daarom een uitstekende keuze voor een onderdeel dat in meerdere richtingen wordt belast.

Quarter cubic (links) en gyroid (rechts) infillpatronen met een infilldichtheid van 50% (Bron: All3DP)

De bovenstaande patronen worden vanwege hun esthetische uitstraling vaak ook bij lagere infilldichtheden gebruikt. Sommige makers houden van dit soort effecten, zoals te zien is bij deze vaas met een gyroidpatroon.

Flexibele 3D-prints

Sommige infillpatronen zijn ibeler dan andere (Bron: Creative Tools via Flickr).

Typische infilldichtheid: 0-100 % (afhankelijk van hoe „buigzaam” je wilt dat je print is)

Voor ibele filamenten kun je het beste ibele infillpatronen gebruiken die het buigzame karakter van de print behouden. Infillpatronen zoals concentric, cross en cross 3D zijn het meest geschikt voor dit type prints.

• Concentric: Dit 2D-patroon creëert „golven” in de print die de vormen van de buitenwanden nabootsen. Het doet denken aan een steen die in het water wordt gegooid en concentrische cirkelvormige rimpelingen aan het oppervlak veroorzaakt.

Concentric (links) en cross (rechts) infillpatronen met een infilldichtheid van 25% (Bron: All3DP)

• Cross: Een ander 2D-patroon, cross, creëert rasters die eruitzien als zeer sierlijke kruisen. Tussen de kruisen ontstaan openingen die buigen en draaien mogelijk maken.

• Cross 3D: Dit 3D-patroon lijkt op het patroon cross, maar naarmate de print groeit, bewegen de lijnen onder een hoek. Het resultaat is een object met een iets hogere stijfheid.

Tips en trucs

De richting van de infill is meestal ingesteld op 45 graden (Bron: Benjamin Goldschmidt via All3DP)

De keuze van het infillpatroon is belangrijk, maar dat is niet alles. Hier zijn enkele zaken om aan te denken bij het instellen van de printparameters in Cura.

Richting van de infilllijnen

Een vaak over het hoofd geziene instelling bij infill is de richting van de infilllijnen. De standaardwaarde is ingesteld op 45°, zodat beide X- en Y-motoren tegelijkertijd werken en de infill met maximale snelheid printen. Het kan echter voordelig zijn om de infill onder een andere hoek te oriënteren om maximale sterkte of ibiliteit van het onderdeel te garanderen, vooral als de wanden diagonaal zijn uitgelijnd.

Gradiëntinfill versus geleidelijke infill

Wanneer we over infill spreken, zien we die meestal als uniform in het onderdeel. Dat is echter niet per se de enige manier.

Met behulp van gradiëntinfill kun je de print zo instellen dat de infilldichtheid naar de rand toe groter wordt. Over het algemeen zou deze aanpak de effectieve sterkte en stijfheid van het onderdeel moeten behouden terwijl er minder materiaal wordt gebruikt. Deze instelling is niet standaard beschikbaar in Cura, maar kan relatief eenvoudig worden bereikt met een Python-script.

Gradiëntinfill moet niet worden verward met geleidelijke infill, die iets vergelijkbaars doet, maar in de richting van de Z-as in plaats van de X- en Y-as. Met andere woorden: deze instelling maakt de infill dichter bij de bovenkant van de print dan bij de onderkant. Dit kan materiaal en tijd besparen en toch voldoende sterkte bieden aan het uiteinde dat stijfheid vereist.

Aangepaste tegelinfill

Van linksboven naar rechtsonder: Fill, Cura, Continuous en Normal Honeycomb (Bron: Ultimaker via GitHub)

Wie de infill Honeycomb mist, die populair is in andere slicers zoals PrusaSlicer, kan opgelucht ademhalen, want Cura heeft de pluginmogelijkheden in versie 5.5 verbeterd. Deze update maakte de ontwikkeling van een plugin voor aangepaste infillpatronen mogelijk. Hoewel deze nog in bèta is, wordt CuraEngine Tiled Infill Generation geleverd met vooraf ingestelde infillpatronen zoals Honeycomb en het Cura-logo.

Gebruikers kunnen ook hun eigen aangepaste infillpatronen rechtstreeks aan het vervolgkeuzemenu Infill Pattern toevoegen. De patronen moeten de indeling *.wtk hebben en worden als tegels gerangschikt, dus volledige ontwerpvrijheid heb je voorlopig niet. Toch is het uitstekend geschikt voor het maken van esthetische infill, zoals een zeepschaaltje, zoals het voorbeeld van de 3D-print laat zien. Meer informatie vind je in de documentatie op GitHub.

Meerdere infilldichtheden
Sinds de release van de vierde versie van Cura is het mogelijk om de „infilldichtheid per model” in te stellen. Deze functie is handig omdat ze interessante ontwerptrucs mogelijk maakt, waaronder het gebruik van meerdere infilldichtheden en -typen in dezelfde print, zoals de onderstaande video laat zien. Hoewel er voor dit type vlakke infill, vergelijkbaar met een onderzetter, misschien niet veel concrete toepassingen zijn, denken we dat deze methode meer mogelijkheden biedt dan op het eerste gezicht lijkt.

Met de mogelijkheid om aangepaste instellingen voor elk geïmporteerd model in te stellen en het vermogen van Cura om ze probleemloos samen te voegen, lijkt het mogelijk om gespecialiseerde ondersteuning in specifieke gebieden te bieden, hoewel dit ongetwijfeld veel handmatig werk betekent.

Skin
Skin verwijst naar de bovenste en onderste lagen van het model. Dit kan de hoeveelheid materiaal en de printtijd beïnvloeden, maar ook de sterkte en het gewicht van het model. Wat infill betreft, is een van de instellingen die je kunt wijzigen „Skin Overlap Percentage” (percentage skin-overlap), dat bepaalt in welke mate de wanden overlappen met de interne infill. Hoe hoger dit percentage, hoe meer de infill met het buitenoppervlak van het model wordt verbonden, waardoor het model minder broos wordt.

Als je het aantal lagen wilt verminderen, kun je „Skin Removal Width” (breedte voor skinverwijdering) wijzigen. De waarde die je invoert, wordt uit de bovenste en onderste laag verwijderd. Dit is bijvoorbeeld zichtbaar bij slankere of kleinere ontwerpen of details waarbij sterkte niet noodzakelijk is.

Snelle prints
Er zijn verschillende manieren om sneller te printen door de infillinstellingen aan te passen. Infilllijnen worden bijvoorbeeld meestal onder een hoek van 45 graden geprint, zodat de X- en Y-motoren hun maximale snelheid kunnen bereiken. Ook de laagdikte van de infill kan de printsnelheid beïnvloeden. Je kunt deze instelling aanpassen naar een grotere laaghoogte, waardoor de printtijd korter wordt.

Je kunt ook experimenteren met verschillende patronen om de printtijd te verkorten. Over het algemeen leidt het patroon „lightning” (bliksem) tot de snelste prints. Als je print geen mechanische stabiliteit vereist, kun je dit patroon gebruiken en een 25% snellere print bereiken. Patronen zoals concentrisch, grid en triangles zijn ook relatief eenvoudig en zouden snelle prints moeten opleveren.