3D打印中填充密度和填充圖案的最佳選擇！

導(dǎo)讀：與大多數(shù)其他制造技術(shù)相比,，3D打印必須控制零件的兩個(gè)結(jié)構(gòu)的精度：外壁和填充物,。外壁，是指零件的最外層區(qū)域,，而填充物則是零件內(nèi)部存在的任何東西,。通常打印人員會(huì)對(duì)外壁有一定程度的控制,，但填充物更具靈活性和設(shè)計(jì)性,，并且在零件的強(qiáng)度、重量、結(jié)構(gòu),、浮力等方面發(fā)揮著巨大作用,。在 3D 打印中，用戶可以定義許多參數(shù)來(lái)控制用于零件的填充類型,。



在所有這些參數(shù)中,，最重要的參數(shù)有兩個(gè)：填充密度和填充圖案。下面,，南極熊將帶您一起通過(guò)幾種不同的制造方法了解“填充”,，更好地了解它在 3D 打印中的工作原理。

3D 打印與傳統(tǒng)制造

填充 3D 打印不同于其他更傳統(tǒng)的制造方法,。讓我們以注塑成型和減材制造為例,。注塑成型涉及將材料插入模具中以形成零件，由于這種技術(shù)本身的性質(zhì),，控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)根本不可能,。因此，注塑成型零件要么是實(shí)心的,，要么是空心的（采用氣體注射成型）,，沒(méi)有介于兩者之間。減材制造,，如CNC 加工,，需要切割材料。與注塑成型類似,，填充物無(wú)法調(diào)整,，因此內(nèi)部完全是實(shí)心的,。但3D打印可以設(shè)計(jì)任何的團(tuán),，并進(jìn)行擠壓材料層層制造。

填充密度會(huì)顯著影響材料消耗


△填充密度會(huì)顯著影響材料消耗（來(lái)源：BozarthPrime via MyMiniFactory）

填充密度是零件內(nèi)部的“豐滿度”,。在切片機(jī)中,，用0 %-100%的百分比進(jìn)行表示，其中 0% 表示部分空心,，100% 表示完全實(shí)心。填充密度會(huì)極大地影響零件的重量：零件的內(nèi)部越飽滿,，它就越重。除了重量,，打印時(shí)間,、材料消耗和浮力也受到填充密度的影響。強(qiáng)度也是如此,，當(dāng)然它還與材料和層高等許多其他因素有關(guān),。

一些切片機(jī)還允許在同一部件內(nèi)使用不同的填充密度。這稱為可變填充密度,，切片程序中的特定設(shè)置允許用戶為打印的不同區(qū)域指定所需的任何密度變化,。那么，在實(shí)際打印中應(yīng)該使用多少百分比的填充密度呢,？

●對(duì)于不需要超強(qiáng)的大多數(shù)“標(biāo)準(zhǔn)”打印品,，建議使用 15-50% 的填充密度。此密度百分比可縮短打印時(shí)間,、節(jié)省材料并提供良好的強(qiáng)度。

●功能性打印品需要堅(jiān)固,。因此,，建議使用更高的填充：超過(guò) 50%。這種設(shè)置回消耗更長(zhǎng)的打印時(shí)間并消耗更多的絲材,，但會(huì)獲得強(qiáng)度更大的零件,。

●對(duì)于僅用于展示目的的小雕像模型，建議使用 0-15% 的填充密度,。這可以提高打印速度,，并且根本不會(huì)消耗很多絲材。這個(gè)密度范圍打印的模型會(huì)很輕,，但不是很結(jié)實(shí)。

推薦設(shè)置
1.標(biāo)準(zhǔn)打�,。�  15-50%
2.功能性印花：  50-100%
3.小雕像和模型打印品：  0-15%
4.柔性打�,。� 1-100%

填充圖案


△不同的填充圖案提供各種強(qiáng)度和令人驚嘆的設(shè)計(jì)（來(lái)源：MilesFromNeihu via Thingiverse）

填充圖案是零件內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)和形狀。從簡(jiǎn)單的線條到更復(fù)雜的幾何形狀,，填充圖案會(huì)影響零件的強(qiáng)度,、重量、打印時(shí)間,，甚至靈活性,。在不同的切片器程序中,，有許多不同的填充模式,。例如，Cura (2.2) 有 14 種不同的填充圖案可供選擇,，而PrusaSlicer (2.5) 有 17 種 ,，Simplify3D 有 6 種,。

與填充密度一樣，不同的填充圖案具有不同的屬性,，如復(fù)雜性,、材料效率和連接強(qiáng)度平面的數(shù)量（2D 或 3D）。例如,，螺旋形圖案在三個(gè)維度上連接外壁,，提供更多的整體強(qiáng)度。因此,，與線條等圖案相比,，此圖案占用更多材料。那么應(yīng)該選擇哪種填充圖案呢,？

●線條：線條填充圖案包含每隔一層在一個(gè)方向（沿 X 軸或 Y 軸）打印的線條,。這種填充圖案僅在兩個(gè)維度上提供強(qiáng)度，有利于快速打印,。線條圖案不會(huì)使用太多材料,，并且重量很輕。

●蜂巢：顧名思義,，這種圖案產(chǎn)生蜂巢結(jié)構(gòu),，營(yíng)造出吸引人的視覺(jué)效果。這種填充圖案適用于需要中等強(qiáng)度的半快速打印,，并且不消耗太多材料,。

●網(wǎng)格：網(wǎng)格填充圖案在外觀上類似于線條，但不是每隔一層單向線條,，而是每層包含二維線條,，線條之間的空間是原來(lái)的兩倍。這種模式提供了二維力量,，但仍然有些強(qiáng)大,。網(wǎng)格圖案消耗平均數(shù)量的材料并需要中等時(shí)間才能完成。

●三角形：三角形圖案看起來(lái)像重疊的三角形線,，線在 XY 平面中沿三個(gè)方向延伸,。這種填充圖案僅在兩個(gè)維度上提供強(qiáng)度，但仍適用于需要強(qiáng)度的打印品,。


△Cura 的三角形以兩種不同的密度填充（來(lái)源：All3DP）

●三向六邊形：三六邊形填充圖案包含在 XY 平面中沿三個(gè)方向延伸的各種線,，形成中間有三角形的六邊形圖案。這種填充圖案提供了二維的強(qiáng)度,，非常適合強(qiáng)烈的打印品,。

●立方體：這種模式產(chǎn)生堆疊的立方體，但因?yàn)樗鼈儑�繞 X 軸和 Y 軸傾斜 45 度,，所以它們?cè)谌魏螘r(shí)刻看起來(lái)都更像三角形,。該圖案在三個(gè)維度上提供了出色的強(qiáng)度,，但比其他圖案需要更多的材料和時(shí)間。

●八位位組：八位位組填充圖案類似于立方體圖案,，但圖案不是增加傾斜的三角形,，而是具體化為正方形。這種填充圖案是一種三維圖案,，不僅看起來(lái)非常棒,，而且對(duì)于需要強(qiáng)度的部件也很有用。

●螺旋型：螺旋形填充圖案可能看起來(lái)最酷,，但也可以說(shuō)是最奇怪的填充圖案,。它包括最終穿過(guò)路徑的凹形不規(guī)則曲率。它旨在在強(qiáng)度,、材料和打印時(shí)間之間取得最佳平衡,。


△螺旋形 填充物，可用于打印,，令人眼花繚亂

●同心：同心填充圖案是由與零件輪廓（即其周長(zhǎng)）相匹配的同心線組成的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。這種圖案可以快速打印，適用于柔性部件,，并且比大多數(shù)圖案消耗的材料少得多,。

推薦設(shè)置
1.標(biāo)準(zhǔn)打印品： 網(wǎng)格或三角形
2.功能打印： 立方體,、螺旋體或八位體
3.小雕像和模型印刷品： 線條
4.柔性打�,。和���

其他注意事項(xiàng)


△填充圖案可以成為打印品的美學(xué)特征（來(lái)源：Penolopy Bulnick via Instructables）

除了圖案和密度之外，還有另外兩類值得注意的填充設(shè)置：可變?cè)O(shè)置和藝術(shù)圖案,。兩者都可以讓您通過(guò)填充設(shè)置更具創(chuàng)意,。可變設(shè)置使您能夠隨著零件在層中的進(jìn)展調(diào)整填充密度,。例如,，如果您希望零件的底部在第 30 層之前有 10% 的填充，然后切換為 50% 的填充,，變量設(shè)置允許您執(zhí)行此操作。何在 Simplify3D,、PrusaSlicer 和 Cura等軟件中均可以實(shí)現(xiàn),。Infill for art 是一種將不同的填充圖案變成藝術(shù)品的方法。這個(gè)過(guò)程在耳環(huán),、吊墜和其他珠寶和藝術(shù)品上看起來(lái)很棒,。