Справочник Cura по лучшим шаблонам заполнения

Заполнение может смотреться круто, добавлять прочность и экономить деньги, но все зависит от печати. Найдите лучший шаблон заполнения Cura для вашего применения.

Часто 3D-печать используется для производства деталей, которые с таким же успехом можно изготовить с помощью другой технологии. Хотя конечный результат может выглядеть одинаково, важно то, что находится внутри.

Одним из основных преимуществ 3D-печати является возможность варьировать пустотность детали. С точки зрения производства, полая деталь требует меньше времени и материала, чем цельная, что снижает общий вес и стоимость!

Внутренняя часть 3D-печати называется заполнение и ее можно настраивать по плотности — 0% будет полым, а 100% — заполненым. Более того, способ заполнения детали может быть изменен в соответствии с широким спектром шаблонов.

В этой статье мы рассмотрим множество различных шаблонов заполнения в частности те, которые доступны в Cura.

Какие существуют шаблоны заполнения?

В последней версии Cura (5.2) доступно 14 шаблонов заполнения. Мы сгруппировали их в зависимости от того, для чего они лучше всего подходят:

• Модели и фигурки: молния, линии, зигзаг;
• Стандартные 3D-отпечатки: сетка, треугольник, три-шестиугольник;
• Функциональные 3D-отпечатки: кубическое, динамический куб, октет, четверть куба, гироид;
• Гибкие 3D-отпечатки: концентрическое, крестовое, крестовое 3D;

Модели и фигурки

• Процент заполнения: 0-15%

Если 3D-отпечатки используются в качестве моделей или фигурок, они, как правило, не требуют большой прочности. Это связано с тем, что они не подвергаются тяжелому обращению или стрессу.

Для таких целей лучше всего подходят молнии, линии или зигзагообразный шаблон заполнения, поскольку они дают самые быстрые отпечатки.

Аналогично  «Прямолинейному» в других слайсерах, оба шаблона создают двухмерную сетку, где на каждый слой печатается только одна ось. Разница между ними заключается в том, что шаблон «Линии» создает несколько линий на слой, в то время как «Зиг-заг» — это просто одна постоянная линия (если она не прерывается моделью). Как видно на изображении выше, при выборе опции «Соединять линии заполнения» разница между линиями и зиг-загом становится практически неразличимой.

Модели или фигурки хорошо работают с такими простыми шаблонами заполнения. Некоторые прототипы также являются хорошими кандидатами, если только они не проверяются на прочность.

Стандартные 3D-отпечатки

• Процент заполнения: 15-50%

Для 3D-печати, подвергающейся небольшим нагрузкам, как например, приведенная выше направляющая для филамента, следует использовать шаблон заполнения средней прочности. Также подходят такие шаблоны заполнения, как сетка, треугольники или тетраэдр. Однако следует учитывать, что эти шаблоны могут увеличить время печати на 25% по сравнению с линиями.

• Сетка: Двумерный шаблон, не требующий пояснений, основное преимущество сетки — скорость печати, поскольку она наименее сложная из трех.
• Треугольник: Двумерная сетка, состоящая из треугольников, имеет преимущество в прочности, когда нагрузка прикладывается перпендикулярно лицевой стороне объекта. Она также имеет смысл для деталей с тонкими прямоугольными элементами, которые в противном случае могут иметь очень мало соединений между стенками.

• Трех-шестиугольник: В этом двумерном шаблоне шестиугольники перемежаются с треугольниками. Одно из преимуществ заключается в том, что шестиугольники — это эффективная форма, что делает их сильным наполнителем по отношению к расходу материала. В дополнение к этому, заполнение из трех шестиугольников имеет более короткие линии для соединения каждой стороны, что приводит к меньшему количеству проблем с прогибанием из-за плохого охлаждения печати.

Функциональные 3D отпечатки

• Процент заполнения: >50%

Функциональные 3D-печати, такие как вышеупомянутый кронштейн для полки, требуют высокой прочности в нескольких направлениях. Сильными кандидатами для заполнения являются кубические, динамический куб, четвертькубические, октеты и гироиды.

• Куб: это трехмерный шаблон из сложенных и наклоненных кубов.
• Динамический куб: В этом варианте кубического рисунка используется меньше материала.
• Октет: Этот шаблон также известен как тетраэдрическое заполнение и представляет собой укладку пирамид.

• Четвертькубический: этот трехмерный шаблон похож на октет, но половина пирамидальных форм смещена относительно другой половины.
• Гироид: Особенно уникальный 3D-шаблон, который создает впечатление волн. В результате получается отпечаток, одинаково прочный в нескольких направлениях. Поэтому такой шаблон заполнения будет хорошим выбором для деталей, которые будут испытывать многостороннюю нагрузку.

Часто описанные выше шаблоны используются даже при меньшей плотности заполнения из-за их эстетической привлекательности. Некоторым производителям нравится такой эффект, как показано в этой вазе с гироидом.

Гибкие 3D отпечатки

• Процент заполнения: 0-100% (в зависимости от того, насколько «податливым» вы хотите видеть ваш отпечаток).

Гибкие филаменты должны использовать гибкий шаблон заполнения, чтобы сохранить гибкость отпечатка. Для таких типов отпечатков лучше всего подходят концентрические, крестообразные и крестообразные 3D-шаблоны.

• Концентрический: Этот 2D-шаблон создает «волны» внутри отпечатка, имитируя форму внешних стенок. Это напоминает камень, брошенный в воду, который создает концентрическую круговую рябь на поверхности.

• Крест: Еще один двухмерный шаблон — крест — создает сетки из очень причудливых крестов. Промежутки между крестами позволяют изгибать и скручивать их.
• Крест 3D: Этот 3D-шаблон похож на крест, но по мере роста отпечатка линии движутся под наклоном. В итоге получается объект с немного большей жесткостью.

Экспериментальные параметры

Хотите довести Cura до совершенства? Взгляните на некоторые из этих экспериментальных параметров, которые открывают более широкие возможности для настройки заполнения.

Оптимизация перемещения заполнения

Если вы хотите максимально ускорить печать, обратите внимание на «Оптимизацию перемещения заполнения». Эта настройка изменяет порядок печати линий заполнения, минимизируя общее расстояние, проходимое соплом. Лучше всего она проявляет себя при печати больших объемов с высокой плотностью заполнения, но Cura предупреждает, что нарезка некоторых моделей таким образом может занять значительно больше времени.

Максимальная плотность разреженного заполнения мостика

Этот параметр звучит сложно, но на самом деле он довольно прост. Перекрытие описывает нависающий материал, напечатанный без поддержки — фактически напечатанный в воздухе. Очень важно правильно настроить перекрытие, и эта настройка может помочь.

При печати верхнего слоя над областями с небольшим количеством или отсутствием заполнения Cura может посчитать, что под ним нет поддержки, что означает, что сам слой считается перекрывающим. Это может привести к применению различных настроек скорости и охлаждения. «Максимальная плотность разреженного заполнения мостика» настраивает плотность заполнения, при которой новый слой может считаться перекрывающим — это значит, что вы можете точно определить, как будут печататься эти внешние слои. Обязательно настройте этот параметр вместе с плотностью заполнения и используйте предварительный просмотр G-кода, чтобы убедиться, что вы получаете именно то поведение, которое хотите.

Советы и рекомендации

Выбор рисунка заполнения очень важен, но это еще не все. Вот несколько моментов, о которых следует помнить в следующий раз, когда вы будете настраивать параметры печати в Cura.

Направление линии заполнения

Одним из часто игнорируемых параметров печати с отвесами является направление линии отвеса. По умолчанию оно установлено — 45°, чтобы двигатели X и Y работали вместе для заполнения с максимальной скоростью. Однако для обеспечения максимальной прочности или гибкости детали, особенно если ее стенки выровнены по диагонали, может оказаться выгодным направить заполнение под другим углом.

Градиентное заполнение в сравнении с постепенным заполнением

Когда речь идет о заполнении, мы обычно думаем о том, что оно должно быть равномерным по всей внутренней поверхности детали. Однако это не обязательно должно быть так.

Используя градиентное заполнение, можно настроить печать так, чтобы плотность заполнения увеличивалась к периметру. В целом, это позволит сохранить эффективную прочность и жесткость детали при меньшем расходе материала. Эта настройка не является встроенной в Cura, но ее можно относительно легко выполнить с помощью скрипта Python.

Градиентное заполнение не следует путать с постепенным заполнением, которое делает нечто подобное по оси Z, а не по осям X и Y. Другими словами, эта настройка делает заполнение более плотной в верхней части отпечатка по сравнению с нижней. Это позволяет сэкономить филамент и время, обеспечивая при этом достаточную прочность детали, требующей жесткости.

Пользовательское заполнения

Те, кому не хватает заполнения, популярного в других слайсерах, таких как PrusaSlicer, могут вздохнуть спокойно, поскольку в версии 5.5 Cura улучшила возможности плагинов для движка. Это обновление позволило добавить плагин для создания шаблона заполнения. Пока еще бета-версия CuraEngine Tiled Infill Generation поставляется с предустановленными шаблонами заполнения, такими как Honeycomb и логотип Cura.

Пользователи также могут добавлять свои собственные шаблоны прямо в выпадающее меню Шаблон заполнения. Обратите внимание, что шаблоны должны быть в формате *.wtk и будут накладываться плиткой, так что полной свободы в дизайне у вас пока нет. В любом случае, он отлично подходит для создания эстетичных заполнений, таких как мыльница. Более подробную информацию можно найти в документации на GitHub.

Разная плотность заполнения

С момента выхода четвертой версии Cura появилась возможность задавать плотность заполнения для каждой модели. Это выгодно, поскольку позволяет использовать некоторые интересные дизайнерские приемы, включая несколько плотностей и типов заполнения в одном отпечатке. Хотя, возможно, не существует огромного количества вариантов, мы считаем, что в этом методе есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд:

Благодаря возможности задавать пользовательские настройки для каждой импортированной модели и способности Cura бесшовно соединять их вместе, представляется возможным обеспечить специализированную поддержку в определенных областях.

Хотя это, конечно, много работы, которую приходится выполнять вручную, возможно, в ближайшем будущем это станет встроенной функцией. Полностью настраиваемая внутренняя структура, безусловно, была бы удобна для определенных конструкций.

Оболочка

Оболочка относится к верхнему и нижнему слою. Он может влиять на количество материала и время печати, а также на прочность и вес моделей. Что касается заполнения, то можно изменить параметр «Процент перекрытия оболочек», который определяет, насколько стенки перекрываются с внутренним заполнением. Заполнение будет более плотно прилегать к наружной оболочке отпечатка, чем выше этот процент и модель будет менее хрупкой.

Если вы хотите пойти по пути уменьшения слоев, вы можете изменить параметр «Перекрытие оболочек». Введенное вами значение будет удалено из верхнего и нижнего слоев. Это можно увидеть, например в более тонких или небольших конструкциях или деталях в которых прочность не является необходимостью.

Быстрая печать

Есть несколько способов добиться более быстрого времени печати, изменив настройки заполнения. Например, линии заполнения обычно печатаются под углом 45 градусов, что позволяет двигателям X и Y достичь максимальной скорости. Толщина слоя заполнения также может играть роль в скорости. Можно настроить этот параметр на большую толщину слоя, чтобы тратить меньше времени.

Можно также поиграть с шаблонами, чтобы сократить время печати. Как правило, самые быстрые отпечатки получаются с рисунком молнии. Если для печати не требуется механическая устойчивость, можно использовать этот шаблон, чтобы получить скорость на 25 % выше.

Концентрический, сетка и треугольник — также относительно простые шаблоны, которые должны приводить к быстрым отпечаткам.