Výplň môže vyzerať skvele, pridať pevnosť a ušetriť peniaze, ale všetko závisí od konkrétnej tlače. Nájdite najlepšie vzory výplne v Cura pre vašu aplikáciu.

3D tlač sa často používa na výrobu dielov, ktoré by sa rovnako dobre dali vyrobiť inou výrobnou technikou. Hoci konečné výsledky môžu vyzerať rovnako, záleží na tom, čo je vo vnútri.

Jednou z hlavných výhod 3D tlače je schopnosť meniť vnútorné dutiny dielu. Z výrobného hľadiska si dutý diel vyžaduje menej času a materiálu než plný, čo znižuje celkovú hmotnosť a náklady!

Vnútro 3D tlače sa nazýva výplň a možno ju nastaviť podľa hustoty – 0 % znamená dutý objekt, zatiaľ čo 100 % je plný. Ďalej možno spôsob, akým je diel vyplnený, upraviť podľa širokej škály vzorov, pričom každý má svoje vlastné jedinečné výhody a silné stránky.

V tomto článku sa pozrieme na rôzne vzory výplne, konkrétne na tie, ktoré sú dostupné v Cura. Poďme na to!

Aké vzory výplne existujú?

Vzory výplne môžu zásadne ovplyvniť pevnosť a ibilitu tlače.

V najnovšej verzii Cura (5.6) je k dispozícii 14 typov vzorov výplne. Rozdelili sme ich podľa toho, na čo sa najlepšie hodia:

• Modely a figúrky: Lightning, lines, zig-zag
• „Štandardné“ 3D tlače: Grid, triangles, tri-hexagon
• Funkčné 3D tlače: Cubic, cubic subdivision, octet, quarter cubic, gyroid
• Flexibilné 3D tlače: Concentric, cross, cross 3D

Od verzie Cura 5.5 je tiež možné generovať vlastné dlaždicové vzory výplne vrátane Honeycomb, ale o tom viac neskôr. Zatiaľ sa zameriame na štandardné vzory výplne dostupné v Cura.

Modely a figúrky

Modely lodí a figúrky sú ideálnymi kandidátmi na výplň s nízkou pevnosťou.

Typická hustota výplne: 0-15 %

Ak sa používajú ako modely alebo figúrky, 3D tlače zvyčajne nevyžadujú veľkú pevnosť. Je to spôsobené tým, že nie sú vystavené hrubému zaobchádzaniu ani namáhaniu. Niektoré prototypy sú tiež dobrými kandidátmi, ak sa netestujú na pevnosť.

Pre takéto aplikácie sú najlepšie vzory výplne Lightning, Lines alebo Zig-zag, pretože poskytujú najrýchlejšie tlače.

Lines (vľavo), lines s vybranou možnosťou „Connect Infill Lines“ (uprostred) a zig-zag (vpravo) (Zdroj: All3DP).

Lines: Podobne ako vzor „rectilinear“ v iných sliceroch ide o 2D mriežku nespojitých čiar, pričom v každej vrstve sa tlačí iba jedna os.

Zig-zag: V podstate rovnaký ako výplň Lines, ak je vybraná možnosť „Connect Infill Lines“. Inými slovami, ide o jednu súvislú čiaru na vrstvu orientovanú jedným smerom.

Lightning: Vnútorná podporná štruktúra pripomínajúca blesky, ktorá sa smerom k vrcholu modelu zahusťuje. Vďaka tomu, že môže znížiť spotrebu materiálu až o 90 %, je tento vzor výplne skvelý na rýchle tlače.

Štandardné 3D tlače

Tieto vylepšenia pre tlačiareň Anet A8 môžu vyžadovať strednú úroveň pevnosti (Zdroj: papinist via Thingiverse).

Typická hustota výplne: 15-50%

Pre 3D tlače vystavené nízkemu namáhaniu, ako je vyššie uvedené vedenie filamentu, by sa mala použiť výplň so strednou pevnosťou. Vzory výplne ako grid, triangles alebo tri-hexagon sú tiež vhodné. Majte však na pamäti, že tieto vzory môžu v porovnaní s Lines predĺžiť čas tlače až o 25 %.

• Grid: Samozrejmý 2D vzor, hlavnou výhodou gridu je rýchlosť tlače, pretože ide o najjednoduchší z týchto troch vzorov.

• Triangles: 2D mriežka tvorená trojuholníkmi. Tento vzor má prirodzenú výhodu v pevnosti, keď sa na objekt pôsobí zaťažením kolmým na jeho čelnú plochu. Zmysel dáva aj pri dieloch s tenkými obdĺžnikovými komponentmi, ktoré by inak mohli mať medzi stenami veľmi málo spojení.

Triangles (vľavo) a tri-hexagony (vpravo) s 20% hustotou výplne (Zdroj: All3DP)

• Tri-hexagon: Tento 2D vzor vytvára hexagóny prekladané trojuholníkmi. Jednou z výhod je, že hexagóny sú efektívnym tvarom, vďaka čomu ide vzhľadom na použité množstvo materiálu o pevný vzor výplne. Okrem toho má tri-hexagon kratšie čiary spájajúce každú stranu, čo vedie k menším problémom s prevismi v dôsledku zlého chladenia tlače.

Funkčné 3D tlače

Niektoré 3D tlače sú jednoducho určené na to, aby uniesli záťaž (Zdroj: Jaenne via Cults).

Typická hustota výplne: >50%

Funkčné 3D tlače, ako je vyššie uvedený držiak police, vyžadujú vysokú pevnosť vo viacerých smeroch. Medzi vhodné vzory výplne patria cubic, cubic subdivision, quarter cubic, octet a gyroid.

• Cubic: Tento vzor je 3D mriežka pozostávajúca z naklonených a na sebe uložených kociek.

• Cubic subdivision: Tento variant cubic používa menej materiálu.

• Octet: Tento vzor, známy aj ako tetraedrická výplň, skladá pyramídové tvary.

Cubic (vľavo) a octet (vpravo), vzory výplne s 50% hustotou výplne (Zdroj: All3DP)

• Quarter cubic: Tento 3D vzor je podobný vzoru octet, ale polovica pyramídových tvarov je posunutá oproti druhej polovici.

• Gyroid: Mimoriadne jedinečný 3D vzor, ktorý vytvára dojem vĺn. Výsledkom je tlač, ktorá je rovnako pevná vo viacerých smeroch. Tento vzor výplne je preto skvelou voľbou pre diel, ktorý bude vystavený zaťaženiu vo viacerých smeroch.

Quarter cubic (vľavo) a gyroid (vpravo), vzory výplne s 50% hustotou výplne (Zdroj: All3DP)

Vyššie uvedené vzory sa často používajú aj pri nižších hustotách výplne vďaka svojmu estetickému vzhľadu. Niektorým tvorcom sa tento typ efektu páči, ako ukazuje táto váza s gyroidným vzorom.

Flexibilné 3D tlače

Niektoré vzory výplne sú ibilnejšie než iné (Zdroj: Creative Tools via Flickr).

Typická hustota výplne: 0-100 % (záleží na tom, ako „ohybná“ má byť vaša tlač)

Pri ibilných filamentoch je najlepšie používať ibilné vzory výplne, ktoré zachovajú ohybnú povahu tlače. Vzory výplne ako concentric, cross a cross 3D sú pre tento typ tlačí najvhodnejšie.

• Concentric: Tento 2D vzor vytvára „vlny“ vo vnútri tlače, ktoré napodobňujú tvary vonkajších stien. Pripomína kameň hodený do vody, ktorý na povrchu vytvára sústredné kruhové vlnky.

Concentric (vľavo) a cross (vpravo), vzory výplne s 25% hustotou výplne (Zdroj: All3DP)

• Cross: Ďalší 2D vzor, cross, vytvára mriežky, ktoré vyzerajú ako veľmi ozdobné kríže. Medzi krížmi vznikajú medzery, ktoré umožňujú ohýbanie a krútenie.

• Cross 3D: Tento 3D vzor je podobný vzoru cross, ale pri raste tlače sa čiary pohybujú pod uhlom. Výsledkom je objekt s mierne vyššou tuhosťou.

Tipy a triky

Smer výplne je zvyčajne nastavený na 45 stupňov (Zdroj: Benjamin Goldschmidt via All3DP)

Výber vzoru výplne je dôležitý, ale nie je to všetko. Tu je niekoľko vecí, na ktoré by ste mali myslieť pri ďalšom nastavovaní parametrov tlače v Cura.

Smer čiar výplne

Jedným z často prehliadaných nastavení výplne je smer čiar výplne. Predvolená hodnota je nastavená na 45°, aby oba motory X a Y pracovali súčasne a tlačili výplň maximálnou rýchlosťou. Môže však byť výhodné orientovať výplň pod iným uhlom, aby sa zaistila maximálna pevnosť alebo ibilita dielu, najmä ak sú jeho steny zarovnané diagonálne.

Gradientná výplň vs. Postupná výplň

Keď hovoríme o výplni, zvyčajne ju vnímame ako jednotnú v celom diele. To však nemusí byť jediný spôsob.

Pomocou gradientnej výplne môžete nastaviť tlač tak, aby mala vyššiu hustotu výplne smerom k okraju. Všeobecne povedané, tento prístup by mal zachovať účinnú pevnosť a tuhosť dielu pri použití menšieho množstva materiálu. Toto nastavenie nie je v Cura dostupné natívne, ale možno ho pomerne jednoducho dosiahnuť pomocou skriptu Python.

Gradientná výplň by sa nemala zamieňať s postupnou výplňou, ktorá robí niečo podobné, ale v smere osi Z namiesto osí X a Y. Inými slovami, toto nastavenie robí výplň hustejšou bližšie k vrcholu tlače než k jej spodnej časti. Môže to ušetriť materiál a čas a zároveň poskytnúť dostatočnú pevnosť na konci, ktorý vyžaduje tuhosť.

Vlastná dlaždicová výplň

Zľava hore doprava dole: Fill, Cura, Continuous a Normal Honeycomb (Zdroj: Ultimaker via GitHub)

Tí, ktorým chýba výplň Honeycomb, obľúbená v iných sliceroch, ako je PrusaSlicer, si môžu vydýchnuť, pretože Cura vo verzii 5.5 vylepšila možnosti pluginov. Táto aktualizácia umožnila vytvorenie pluginu pre vlastné vzory výplne. Hoci je stále v beta verzii, CuraEngine Tiled Infill Generation prichádza s prednastavenými vzormi výplne, ako je Honeycomb a logo Cura.

Používatelia majú tiež možnosť pridať vlastné vzory výplne priamo do rozbaľovacej ponuky Infill Pattern. Vzory musia byť vo formáte *.wtk a budú usporiadané do dlaždíc, takže zatiaľ nemáte úplnú slobodu pri navrhovaní. Každopádne je to skvelé na vytváranie estetických výplní, ako je mydelnička, čo ukazuje príklad 3D tlače. Viac informácií nájdete v dokumentácii na GitHube.

Viacnásobné hustoty výplne
Od vydania štvrtej verzie Cury je možné nastaviť „hustotu výplne pre každý model“. Táto funkcia je výhodná, pretože umožňuje niektoré zaujímavé dizajnové triky vrátane použitia viacerých hustôt a typov výplne v rovnakej tlači, ako ukazuje video nižšie. Hoci pre tento typ plochej výplne podobnej podložke nemusí existovať veľa konkrétnych využití, myslíme si, že táto metóda skrýva viac možností, než sa na prvý pohľad zdá.

Vďaka možnosti nastaviť vlastné nastavenia pre každý importovaný model a schopnosti Cury bez problémov ich spojiť sa zdá byť možné poskytnúť špecializovanú podporu v konkrétnych oblastiach, hoci to určite znamená veľa manuálnej práce.

Skin
Skin označuje horné a spodné vrstvy modelu. Môže ovplyvniť množstvo materiálu a čas tlače, ale aj pevnosť a hmotnosť modelu. Pokiaľ ide o výplň, jedným z nastavení, ktoré možno zmeniť, je „Skin Overlap Percentage“ (percento prekrytia skinu), ktoré určuje, do akej miery sa steny prekrývajú s vnútornou výplňou. Čím vyššie je toto percento, tým viac bude výplň spojená s vonkajším povrchom modelu, vďaka čomu bude model menej krehký.

Ak chcete znížiť počet vrstiev, môžete zmeniť „Skin Removal Width“ (šírku odstránenia skinu). Zadaná hodnota sa odstráni z hornej a spodnej vrstvy. Je to viditeľné napríklad pri užších alebo menších návrhoch či detailoch, kde pevnosť nie je potrebná.

Rýchle tlače
Existuje niekoľko spôsobov, ako dosiahnuť rýchlejšiu tlač úpravou nastavení výplne. Napríklad čiary výplne sa zvyčajne tlačia pod uhlom 45 stupňov, čo umožňuje motorom X a Y dosiahnuť maximálnu rýchlosť. Rýchlosť tlače môže ovplyvniť aj hrúbka vrstvy výplne. Toto nastavenie môžete upraviť na väčšiu výšku vrstvy, čím skrátite čas tlače.

Môžete sa tiež pohrať s rôznymi vzormi a skrátiť čas tlače. Vo všeobecnosti vedie vzor „lightning“ (blesk) k najrýchlejším tlačiam. Ak vaša tlač nevyžaduje mechanickú stabilitu, môžete tento vzor použiť a dosiahnuť o 25% rýchlejšiu tlač. Vzory ako koncentrický, mriežka a trojuholníky sú tiež pomerne jednoduché a mali by viesť k rýchlym tlačiam.