top of page

Jak wybierać infill? Praktyczny poradnik druku 3D

Wydruki o pełnym wypełnieniu (100%) nie tylko generują znaczne koszty (z uwagi na zużycie materiału i czas wytwarzania), ale są także bardziej podatne na deformacje podczas procesu drukowania. Rozwiązaniem tego problemu są powszechnie stosowane wypełnienia elementów drukowanych (ang. infill).

Wraz z postępem i zwiększoną dostępnością druku 3D baza różnorodnych form wypełnień, stale się poszerza, komplikując podjęcie decyzji wyboru. Dlatego też, w tym artykule, przybliżamy temat obecnie stosowanych struktur i odpowiadamy na pytanie: "Jak wybrać odpowiednie wypełnienie?".


CZYM JEST WYPEŁNIENIE W DRUKU 3D?


Wypełnienie w druku 3D odnosi się do wewnętrznej struktury wydrukowanego obiektu, która ma kluczowe znaczenie dla jego wytrzymałości, funkcjonalności i wyglądu. Wypełnienie zajmuje pustą przestrzeń w środku obiektu, tworząc wewnętrzną strukturę o określonej gęstości. Wypełnienie wpływa na różne aspekty, takie jak masa, trwałość, elastyczność i estetyka wydruku.


PODSTAWOWE PARAMETRY WYPEŁNIENIA


Gęstość


Gęstość określa stopień wypełnienia wewnętrznej przestrzeni wydruku, gdzie 0% oznacza element pusty, a 100% - element lity. Większa gęstość oznacza więcej materiału wewnątrz, a mniejsza wskazuje na niższą objętość wypełnienia. Im niższy jest więc stopień wypełnienia elementu, tym mniejsza jest jego masa oraz krótszy jest czas trwania procesu stanowiący główny koszt druku 3D. Jednak zbyt niska gęstość wypełnienia obniża ogólną wytrzymałość. Dlatego też, w przypadku wytwarzania elementów innych niż prototypy, zazwyczaj stosowana jest gęstość powyżej 50%.


Zalecana Gęstość

  • Standardowy wydruk: 15-50%

  • Wydruk funkcjonalny: 50-100%

  • Wydruk elastyczny: 1-100%

Uwaga: Gęstość wypełnienia i rodzaj struktury mogą różnić się między warstwami. Warstwa górna i dolna zazwyczaj wykonywane są przy 100% gęstości wypełnienia, z dodatkową możliwością dogładzenia.

Wypełenienie typu Trójkąt o gęstości: 20, 50 i 70 %

RODZAJE WYPEŁNIEŃ


Istnieje wiele różnych wzorów wypełnienia. Jedne przybierają formę siatek, trójkątów, czy sześcianów, a inne np. imitują naturę. Wybór jest na tyle szeroki, że można się łatwo pogubić. Jak więc znaleźć prawidłowe wypełnienie? Odpowiedź jest jedna: Zależy. Wybór odpowiedniego wzoru wypełnienia powinien opierać się m.in. od zastosowania oraz pożądanych cech produktu takich jak wygląd, czy dopuszczalna masa.


Każde wypełnienie posiada swoiste właściwościami, które wpływają na jakość i wytrzymałość wydruku. Oznacza to, że dla elementów wymagających wytrzymałości stosowane są inne wypełnienia, niż np. dla komponentów elastycznych lub wytworzonych dla celów estetycznych. W projektach, gdzie wytrzymałość jest kluczowa, wybór wzoru wypełnienia może stanowić o sukcesie lub porażce projektu.

Do innych parametrów, którymi należy kierować się przy określeniu właściwego rodzaju i gęstości struktury wypełniającej należy także możliwy koszt wydruku, który rośnie wraz z wydłużeniem czasu druku pojedynczej warstwy.


Rodzaje struktur dostępnych w najnowszych wersjach oprogramowania typu Slicer:


1. Linie Równoległe


Linie równoległe to podstawowy wzór wypełnienia, który łączy wytrzymałość z oszczędnością materiału. Wypełnienie tego typu ma postać prostoliniowej siatki, która jest drukowana naprzemiennie w dwóch kierunkach. Ten sposób druku, w porównaniu do wizualnie podobnej kratki, umożliwia oszczędność materiału i czasu oraz nie powoduje powstawania nadmiaru materiału na przecięciach linii. Zapewnia również dwukrotnie większe podparcie dla warstw wierzchnich przy użyciu tej samej ilości materiału, jak przy tworzeniu wzoru kratki.

Linie równoległe zalecane są dla wydruków o pełnym wypełnieniu (100% gęstości).


Zastosowanie: Ogólne, zarówno do prototypów, jak i trwałych i funkcjonalnych komponentów.



2. Kratka


Wypełnienie typu Kratka tworzy siatkę z liniami biegnącymi pod kątem prostym względem siebie. Ze względu na sposób drukowania, ścieżki krzyżują się, a w miejscu ich przecięcia gromadzi się materiał. W porównaniu do struktury podobnej tj. linie równoległe, zapewnia lepszą integralność strukturalną i wytrzymałość wydruku.


Uwaga: Gromadzenie się materiału na skrzyżowaniach może prowadzić do problemów z drukiem.


Zastosowanie: Do szybkiego druku prototypów oraz wytrzymałych i funkcjonalnych komponentów, gdy wydajność materiału nie jest priorytetem.


3. Linie


Wypełnienie Linie składa się z materiału układanego w różnych kierunkach, co pozwala uniknąć krzyżowania się ścieżek w jednej warstwie. Jest podobne do wypełnienia prostoliniowego, ale różni się tym, że ścieżki nie są równoległe. Czas drukowania i zużycie materiału są podobne do linii równoległych.

Stosowane do prototypów i funkcjonalnych komponentów, gdy wymagane jest nietypowe wypełnienie.


4. Jednokierunkowe Linie Równoległe


Wypełnienie Jednokierunkowe Linie Równoległe składa się z linii równoległych biegnących w jednym kierunku, co zapewnia większą sztywność wzdłuż tego kierunku. Jest podobne do linii równoległych, ale może prowadzić do problemów z drukowaniem mostków górnej warstwy, jeśli przestrzenie między kolumnami są zbyt duże.



5. Trójkąty


Wypełnienie typu Trójkąty składa się z warstw tworzących trójkąty równoboczne. Tak jak w kratce, ścieżki krzyżują się z nagromadzeniem materiału. To wypełnienie umożliwia równomierny rozkład obciążeń, które oddziaływają na element wydrukowany. Wytrzymałość struktury, zużycie materiału oraz czas trwania procesu wytwarzania są niemal identyczne jak w przypadku kratki.



6. Gwiazdki


Wypełnienie Gwiazdki oparte jest na wypełnieniu trójkątnym, w które tworzy sześcioramienne gwiazdy. Właściwości wypełnienia, zużycie materiału oraz czas procesu druku są podobne jak w przypadku trójkątów.

Wybierane na elementy o umiarkowanej wytrzymałości oraz elementy o ciekawym i estetycznym wyglądzie.


7. Sześciany


Wypełnienie typu Sześciany tworzy regularną przestrzenną strukturę z połączonych sześcianów. Ścieżki wypełnienia przecinają się w obrębie jednej warstwy. Jego charakterystyczny układ umożliwia efektywne przenoszenie sił w różnych kierunkach.

Wybierane przy wydruku elementów o podwyższonej wytrzymałości mechanicznej np. elementy strukturalne i komponenty narażone na obciążenia dynamiczne i stałe, czy elementy unoszące się na wodzie (puste przestrzenie pełnią funkcję kieszeni powietrznych).



8. Struktura Sześcienna Adaptacyjna


Wypełnienie Sześcienne Adaptacyjne to wypełnienie sześcienne, które w zależności od odległości od najbliższej ściany, dynamicznie zmienia swoją gęstość tworząc puste przestrzenie w środku elementu (niższa gęstości w pobliżu środka objętości). Jest to szczególnie przydatne przy realizacji wydruków o dużych gabarytach, ponieważ wpływa na skrócenie czasu drukowania oraz pozwala zaoszczędzić materiał przy jednoczesnym zachowaniu optymalnego podparcia warstw wierzchnich.


9. Struktura Sześcienna Podpierająca


Wypełnienie Sześcienne Podpierające, tak jak w przypadku wypełnienia sześciennego adaptacyjnego, również zmienia swoją gęstość w zależności odległości od ścianki zewnętrznej modelu z tą różnicą, że dzieje się to tylko w kierunku osi Z (wsparcie warstwy górnej). Pozwala to na jeszcze większą oszczędność materiału.



10. Plaster Miodu


Plaster Miodu tworzony jest przez siatkę heksagonów o optymalnych niekrzyżujących się ścieżkach. Struktura charakteryzuje się wysoką odpornością mechaniczną, szczególnie na rozciąganie.

Stosowane w przypadku części wymagających równomiernego rozkładu obciążeń. W porównaniu do innych struktur, zużywa znacznie więcej materiału wejściowego (ok. 25% więcej) i wymaga dwukrotnie dłuższego czasu pracy urządzenia.


11. Plaster Miodu 3D


W Plastra Miodu 3D heksagonalna siatka jest zmienna względem grubości, dzięki czemu zapewnia większą wytrzymałość na działanie sił poziomych. Czas druku wraz ze zużyciem materiału są podobne do standardowej struktury Plastra Miodu.


12. Struktura Gyroidalna


Struktura Gyroidalna zapewnia podparcie we wszystkich kierunkach, dzięki czemu zapewnia optymalny stosunek oferowanej wytrzymałości do masy obiektu wydrukowanego. Dodatkowo, nie krzyżuje się na pojedynczej warstwie, co wpływa na oszczędność materiału. Również czas trwania wydruku z wypełnieniem gyroidalnym jest stosunkowo krótki.

Jest odpowiednia na elementy wytrzymałe oraz estetyczne z odsłoniętym wypełnieniem np. do artystycznych projektów.

Struktura połączonych gyroidów tworzy wolne przestrzenie wewnątrz obiektu drukowanego, który pozwala na wypełnienie elementu płynem.


13. Lightning


Wypełnienie Lightning tworzy rozgałęzioną strukturę, której gęstość wzrasta w kierunku powierzchni górnych warstw tym samym stanowiąc ich podparcie. Zastosowanie tej struktury pozwala na jeszcze większą oszczędność materiału w stosunku do wypełnienia sześciennego podpierającego. Wypełnienie typu lightning można dostosowywać pod kątem efektywności materiału poprzez zmianę odstępów.



STRUKTURY ELASTYCZNE


Struktury elastyczne wykonane z odpowiedniego materiału (TPU i TPE) zapewniają giętkość ścianek zewnętrznych dzięki małej ilości podpór konturu elementu. Są idealne do elementów sprężystych, takich jak uszczelki.


1. Krzywa Hilberta

Struktura o wyglądzie labiryntu. Krzywa Hilberta to wypełnienie niestandardowe o unikatowym wyglądzie, które tak samo jak struktura gyroidalna może być wypełniona płynami zapewniając przepływ wewnętrzny. Krzywa Hilberta dzięki większym przestrzeniom wewnątrz elementu zapewnia również elastyczność obiektu. Wadą tego wypełnienia jest dłuższy czas drukowania.


2. Struktura Koncentryczna

Wypełnienie koncentryczne składa się ze struktur wzorowanych na konturze modelu pomniejszonych w kierunku jego środka np. okręgi w elemencie cylindrycznym.


3. Spirala Archimedesa

Spirala Archimedesa to wypełnienie o spiralnym skręcie, które ułatwia ułatwia napełnianie płynem oraz zwiększa elastyczność elementu. Zastosowanie tego kształtu wypełnienia oszczędza materiał i czas (w porównaniu do prostoliniowego).


4. Spirala Ośmiokątna

Spirala ośmiokątna to połączenie spirali z kształtem ośmiokątów. Charakteryzuje się podobnym zużyciem materiału co wypełnienie spiralą Archimedesa z nieznacznym wydłużeniem czasu drukowania. Zwykle stosowane je celach estetycznych ze względu na swój wygląd.


PODSUMOWANIE


Optymalny wybór wzoru wypełnienia zależy od celów projektu i oczekiwanych właściwości wydruku. Warto zwrócić uwagę na specyficzne zastosowanie, aby dostosować gęstość i wzór wypełnienia do konkretnych wymagań. Różnorodność wzorów oferuje możliwość dopasowania do różnych projektów i celów.


Nadal nie jesteś pewien? SYNETIK Team ci doradzi!


W SYNETIK pomagamy naszym klientom odpowiednio dobrać parametry procesu druku 3D w zależności od realizowanego projektu. Indywidualnie rozpatrujemy każde zlecenie i podpowiadamy w kwestii doboru materiału, wypełnień oraz obróbki wykończeniowej. Powierzając swój projekt naszemu zespołowi masz pewność, że zastosowane rozwiązanie będzie bezbłędne, a wydruk będzie spełniał określone przez Ciebie założenia. Nasze wieloletnie doświadczenie na rynku oraz rozbudowane portfolio wykonanych wydruków o różnorodnych zastosowaniach gwarantuje jakościowe wykonanie elementu z pełną satysfakcją klienta.


W ramach naszej oferty wykonujemy usługi z zakresu różnych metod wytwarzania technologią addytywną tj. druku 3D. Oprócz standardowych wydruków polimerowych tworzonych metodą FDM, nasza działalność obejmuje również tworzenie z wykorzytsaniem następujących metod:

  • SLA (wydruki żywiczne),

  • MJF (metoda proszkowa),

  • SLM (elementy z metalu).


Kim jesteśmy?


SYNETIK s.c. to polska firma z 20-letnim doświadczeniem w projektowaniu i produkcji form wtryskowych oraz w procesie formowania wtryskowego. Od 10 lat zajmujemy się również szerokopojętą technologią druku 3D, która obejmuje nie tylko prototypowanie, ale także wytwarzanie w pełni funkcjonalnych produktów. Jesteśmy specjalistami w dziedzinie przetwórstwa tworzyw sztucznych i oferujemy kompleksową obsługę w zakresie:

Projektowania,

Doboru rozwiązania technologicznego,

Doboru materiałów,

Produkcji,

Customizacji wyrobów, w tym logotypy/logo na elementach wytwarzanych technologią formowania wtryskowego.

Firma SYNETIK jest również producentem własnych wyrobów obejmujących m.in. serię akcesoriów szalunkowych (fleki, korki, zaślepki), a także organizerów na drobne elementy do domu oraz biura.


SYNETIK Team


Posiadasz jakieś pytania?



 

Comments


bottom of page