In den 3D -Druck einfließen: Was es ist und warum es wichtig ist
Die innere Struktur eines 3D-gedruckten Objekts – Füllung genannt – spielt eine Schlüsselrolle für einen erfolgreichen Druck. Dieses Muster zwischen den Außenhüllen beeinflusst die Festigkeit, das Gewicht und den Materialverbrauch Ihres Objekts. Die richtigen Füllungseinstellungen können den Unterschied zwischen einem zerbrechlichen Modell und einem langlebigen, funktionalen Teil ausmachen und Ihnen gleichzeitig dabei helfen, Druckzeit und Materialverbrauch ins Gleichgewicht zu bringen.
Was ist Infill beim 3D-Druck?
Infill ist die interne Struktur das den Raum innerhalb der Außenhülle eines 3D-gedruckten Objekts ausfüllt. Stellen Sie es sich als das Skelett vor, das Ihren Druck von innen stützt. Wenn Sie ein 3D-Modell zum Drucken in Scheiben schneiden, erstellt die Software dieses interne Gerüst entsprechend Ihren Einstellungen und generiert Muster, die strukturelle Unterstützung bieten, ohne das Objekt vollständig massiv zu machen.
Die Füllung besteht normalerweise aus sich wiederholenden geometrischen Mustern, die die Innenwände Ihres Drucks verbinden. Diese Muster verwenden je nach gewählter Dichteeinstellung unterschiedliche Materialmengen.
Wie sich die Füllung auf Ihre Drucke auswirkt
Die Füllung beeinflusst direkt mehrere wichtige Aspekte Ihres fertigen Drucks:
- Stärke: Höhere Fülldichte schafft mehr interne Verbindungen, wodurch stabilere Drucke entstehen, die größerer Belastung und größerem Druck standhalten.
- Gewicht: Die Füllmenge bestimmt, wie schwer Ihr Endobjekt sein wird. Eine geringere Dichte bedeutet einen leichteren Druck.
- Materialverwendung: Mehr Füllung erfordert mehr Filament. Die Reduzierung der Füllungsdichte ist eine der effektivsten Möglichkeiten, Material zu sparen und die Druckkosten zu senken.
- Druckzeit: Das Drucken dichter Füllmuster dauert länger, da die Düse einen größeren Weg zurücklegen muss, um das gesamte zusätzliche Material aufzutragen.
Massiv vs. Hohl vs. Ausfüllung
Die Verwendung von Füllmaterial bietet gegenüber vollständig massiven oder hohlen Drucken erhebliche Vorteile:
| Drucktyp | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Solide |
|
|
| Hohl |
|
|
| Füllmaterial |
|
|
Eine gut gewählte Fülleinstellung bietet Ihnen das Beste aus beiden Welten – Stärke dort, wo sie benötigt wird, ohne übermäßigen Materialverbrauch oder übermäßige Druckzeit.
Arten von Füllstrukturen im 3D-Druck
Gängige Füllmuster
Der Muster, das Sie auswählen für Ihre Füllung hat großen Einfluss auf die Leistung Ihres Drucks. Moderne Slicing-Software bietet mehrere Musteroptionen, jede mit unterschiedlichen Eigenschaften:
Netz: Dieses einfache Muster erzeugt senkrechte Linien, die Quadrate bilden.Das Gittermuster lässt sich schnell drucken und bietet eine ausgewogene Festigkeit in zwei Richtungen (X- und Y-Achse). Es ist eine ausgezeichnete Allzweckoption für viele grundlegende Drucke.
Geradlinig: Ähnlich wie Gitter, aber mit parallelen Linien, deren Richtung zwischen den Schichten wechselt. Dieses Muster bietet gute Festigkeit bei minimalem Materialeinsatz und lässt sich schnell drucken. Es ist ideal für Entwürfe und Prototypen, bei denen die Druckgeschwindigkeit wichtiger ist als die maximale Festigkeit.
Dreieckig: Bildet Dreiecke im gesamten Inneren Ihres Drucks. Dieses Muster verteilt die Kraft gleichmäßiger als Gittermuster und widersteht Biegungen aus mehreren Richtungen. Daher eignet es sich für Funktionsteile, die eine konstante Festigkeit erfordern.
Bienenwabe: Erzeugt sechseckige Zellen, die einem Bienenstock ähneln. Dieses Muster bietet ein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und eine ausgezeichnete Druckfestigkeit. Obwohl mehr Material verbraucht wird und das Drucken länger dauert als bei einfacheren Mustern, ist die Wabenfüllung perfekt für Teile, die Gewicht tragen müssen.
Kreisel: Eine organische, wellenartige, durchgehende Struktur. Das Gyroid-Muster bietet gleichmäßige Festigkeit in alle Richtungen (isotrop) und ermöglicht den Durchfluss von Luft und Flüssigkeiten durch den Druck. Es ist besonders nützlich für flexible Materialien und Anwendungen, die einzigartige mechanische Eigenschaften erfordern.
Leistungsmerkmale des Musters
Kraftverteilung
Verschiedene Muster verteilen die Kraft auf verschiedene Weise:
- Raster und geradlinig: Am stärksten entlang der X- und Y-Achse, schwächer entlang der Z-Achse
- Dreieckig: Ausgeglichenere Kraft in allen horizontalen Richtungen
- Bienenwabe: Hervorragende Druckfestigkeit bei guter Lastverteilung
- Gyroid: Gleichmäßigste Festigkeit in alle Richtungen, einschließlich der Z-Achse
Flexibilität und Materialüberlegungen
Das Füllmuster beeinflusst, wie sich Ihr Druck unter Druck biegt:
- Gyroid: Bietet die beständigste Flexibilität und funktioniert hervorragend mit TPU und anderen flexiblen Filamenten
- Bienenwabe: Bietet kontrollierte Flexibilität unter Druck mit guter Rückstellkraft
- Raster/Geradlinig: Erzeugt starrere Strukturen mit weniger Nachgiebigkeit
- Dreieckig: Bietet Steifigkeit mit ausgewogenem Biegewiderstand
Druckgeschwindigkeit und Effizienz
Ihre Musterauswahl hat erhebliche Auswirkungen auf die Druckzeit:
- Geradlinig: Normalerweise am schnellsten zu drucken
- Netz: Schnell und effizient
- Dreieckig: Mäßige Druckzeit
- Bienenwabe: Langsamer durch häufige Richtungswechsel
- Gyroid: Aufgrund seiner komplexen Geometrie oft das langsamste Muster
Bei zeitkritischen Projekten verkürzen einfachere Muster wie geradlinige oder Gittermuster die Druckdauer. Wenn Stärke die Priorität ist, lohnt sich der zusätzliche Zeitaufwand für Waben- oder Gyroid-Muster normalerweise.
Fülldichte im 3D-Druck
Was der Füllprozentsatz bedeutet
Die Fülldichte ist der Prozentsatz des Innenraums, der in Ihrem 3D-Druck mit Material gefüllt ist. Sie reicht von 0 % (komplett hohl) bis 100 % (komplett massiv).
Geringe Dichte (10-20%)
Durch Füllungen mit geringer Dichte entstehen leichte und schnell herzustellende Drucke. Die innere Struktur ist dünn, bietet aber genügend Halt für die oberen Schichten Ihres Drucks. Dieser Dichtebereich ist ideal für dekorative Modelle, Prototypen und andere nicht funktionale Gegenstände, bei denen Festigkeit keine große Rolle spielt. Der minimale Materialverbrauch macht Drucke mit geringer Dichte wirtschaftlich, insbesondere bei größeren Objekten.
Mittlere Dichte (25-40%)
Bei Füllungen mittlerer Dichte wird ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Materialeffizienz erreicht. Dieser Bereich bietet eine angemessene Haltbarkeit für Allzweckgegenstände, während Druckzeit und Materialkosten moderat bleiben. Haushaltsgegenstände, Behälter und leichte Funktionsteile funktionieren in der Regel gut mit Füllungen mittlerer Dichte. Die meisten alltäglichen 3D-Druckprojekte fallen in diese Kategorie und bieten gute Ergebnisse ohne übermäßigen Materialeinsatz.
Hohe Dichte (50-100%)
Eine Füllung mit hoher Dichte erzeugt starke, robuste Teile, die erheblichen Belastungen standhalten können. Wenn Sie sich 100 % nähern, werden die Drucke nahezu fest und haben maximale Festigkeit. Dieser Bereich ist für mechanische Komponenten, Werkzeuge und Gegenstände erforderlich, die Gewicht tragen oder unter Druck nicht brechen müssen. Der Kompromiss ist ein erheblich erhöhter Materialverbrauch und längere Druckzeiten. Reservieren Sie Einstellungen mit hoher Dichte für Teile, bei denen Festigkeit für die Funktionalität entscheidend ist.
Wie sich die Dichte auf Ihre Ausdrucke auswirkt
Es bestimmt den Materialverbrauch
Eine höhere Füllung bedeutet, dass mehr Filament verwendet wird. Eine Füllung von 20 % verbraucht möglicherweise nur ein Drittel des Materials, das für einen soliden Druck benötigt wird, was sowohl Material als auch Geld spart. Bei großen Drucken können selbst kleine Reduzierungen des Füllungsprozentsatzes zu erheblichen Einsparungen führen.
Es steuert die Druckdauer
Die Fülldichte hat direkte Auswirkungen auf die Dauer des Druckvorgangs. Drucke mit geringer Dichte (10–20 %) sind viel schneller fertig als Drucke mit hoher Dichte (50 %+). Dies liegt daran, dass der Drucker bei höheren Fülleinstellungen mehr Pfade nachzeichnen und mehr Material auftragen muss.
Es definiert die strukturelle Festigkeit
Die Festigkeit Ihres Drucks erhöht sich mit einer höheren Fülldichte. Teile mit 50 % oder mehr Füllung können erheblichen Belastungen und Gewichten standhalten. Die Festigkeit nimmt jedoch nicht linear zu – der Unterschied zwischen 80 % und 100 % Füllung ist oft minimal, während viel mehr Material verwendet wird.
Faktoren, die Ihre Wahl des Füllmaterials beeinflussen
Während in den vorherigen Abschnitten erläutert wurde, welche Füllmuster und -dichten verfügbar sind, liegt der Schwerpunkt in diesem Abschnitt darauf, wie Sie die richtige Auswahl für Ihre spezifische Situation treffen.
Zweck Ihres 3D-Drucks
Lassen Sie sich bei der Auswahl der Füllung von der Funktion Ihres Drucks leiten:
Für spezielle Anwendungen
Denken Sie über die grundlegenden Festigkeitsüberlegungen hinaus auch an besondere Anforderungen. Teile, die Vibrationen absorbieren müssen, profitieren von einer Gyroid-Füllung mittlerer Dichte. Objekte, die schweben sollen, erfordern sehr geringe Füllprozentsätze. Objekte, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, schneiden mit einer Füllung höherer Dichte besser ab, da sie die Wärmeverteilung verbessern.
Umweltfaktoren
Überlegen Sie, wo und wie Ihr Druck verwendet wird. Outdoor-Artikel müssen wasserfest sein, was oft eine höhere Fülldichte bedeutet, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. UV-Licht ausgesetzte Teile können mit der Zeit an Qualität verlieren und erfordern möglicherweise von Anfang an zusätzliche Festigkeit.
Materialspezifische Überlegungen
Verschiedene Filamente erfordern unterschiedliche Füllansätze:
PLA lässt sich mit den meisten Mustern sauber drucken, kann aber bei geringer Fülldichte spröde sein. Aufgrund seiner minimalen Schrumpfung eignet es sich für präzise geometrische Muster.
ABS Und PETG weisen beim Abkühlen mehr thermische Bewegung auf. Diese Materialien profitieren von Füllmustern, die Ausdehnung und Kontraktion aufnehmen, wobei Gyroid besonders wirksam bei der Verhinderung von innerem Spannungsaufbau ist.
Flexible Filamente (TPU/TPE) weisen bei komplexen Füllmustern, die ihre natürliche Bewegung einschränken, häufig eine schlechte Leistung auf. Einfachere Muster mit mäßigem Abstand ermöglichen es dem Material, seine Flexibilitätseigenschaften beizubehalten.
Verbundfilamente, die Holz-, Metall- oder Kohlefaserpartikel enthalten, können zu beschleunigtem Düsenverschleiß führen. Bei diesen Materialien verlängert die Verwendung effizienter Muster mit mäßiger Dichte die Düsenlebensdauer.
Druckerfunktionen und -beschränkungen
Welche Fülleinstellungen praktisch sind, hängt direkt von Ihrer Hardware ab:
Druckkopfdynamik
Bei Bowden-Extruder-Setups können schnelle Richtungswechsel, die durch komplexe Füllmuster erforderlich sind, größere Schwierigkeiten bereiten. Direktantriebssysteme handhaben komplizierte Füllmuster im Allgemeinen präziser.
Überlegungen zur Düsengröße
Größere Düsen (0,6 mm+) drucken schneller, erzeugen aber gröbere Füllstrukturen. Wenn Sie größere Düsen verwenden, benötigen Sie einen größeren Abstand in Ihrem Füllmuster, um eine Überextrusion an Schnittpunkten zu vermeiden.
Wirksamkeit des Kühlsystems
Drucker mit einseitigen Kühlventilatoren haben möglicherweise Probleme mit höheren Fülldichten, insbesondere in geschlossenen Bereichen, in denen es zu Hitzestaus kommt. In diesen Situationen können die Ergebnisse durch eine Reduzierung der Fülldichte oder eine Erhöhung der Mindestschichtzeit verbessert werden.
Einschränkungen bei der Verarbeitungsleistung
Älteren Druckersteuerplatinen fehlt manchmal die Verarbeitungsleistung, um komplexe Muster bei hoher Geschwindigkeit zu verarbeiten. Wenn Ihr Drucker bei komplizierten Füllabschnitten stottert, sind möglicherweise einfachere Muster erforderlich, unabhängig von ihren strukturellen Eigenschaften.
Meistern Sie die Infill-Einstellungen für bessere 3D-Drucke!
Die Wahl der richtigen Fülleinstellungen ist der Schlüssel zum erfolgreichen 3D-Druck. Mit den richtigen Mustern und Dichten können Sie Drucke erstellen, die Festigkeit, Gewicht, Materialverbrauch und Druckzeit ausbalancieren. Denken Sie daran, dass unterschiedliche Projekte unterschiedliche Ansätze erfordern – dekorative Modelle funktionieren gut mit 10-20 % Füllung bei Verwendung einfacher Muster, während funktionale Teile bei stärkeren Strukturen 50 % Füllung benötigen. Probieren Sie verschiedene Kombinationen aus und passen Sie sie an Ihre Anforderungen an. spezifischer Drucker und Materialien. Diese kleinen Änderungen an der internen Struktur Ihres Drucks werden Ihre Ergebnisse deutlich verbessern.
Hinterlasse einen Kommentar