3D打印中填充密度和填充圖案的最佳選擇,！

導讀：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,。通常打印人員會對外壁有一定程度的控制,，但填充物更具靈活性和設(shè)計性，并且在零件的強度,、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：填充密度和填充圖案,。下面，南極熊將帶您一起通過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心的，要么是空心的（采用氣體注射成型）,，沒有介于兩者之間,。減材制造，如CNC 加工,，需要切割材料,。與注塑成型類似，填充物無法調(diào)整,，因此內(nèi)部完全是實心的,。但3D打印可以設(shè)計任何的團，并進行擠壓材料層層制造。

填充密度會顯著影響材料消耗


△填充密度會顯著影響材料消耗（來源：BozarthPrime via MyMiniFactory）

填充密度是零件內(nèi)部的“豐滿度”,。在切片機中,，用0 %-100%的百分比進行表示，其中 0% 表示部分空心,，100% 表示完全實心,。填充密度會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,，打印時間、材料消耗和浮力也受到填充密度的影響,。強度也是如此,，當然它還與材料和層高等許多其他因素有關(guān)。

一些切片機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,，在實際打印中應(yīng)該使用多少百分比的填充密度呢？

●對于不需要超強的大多數(shù)“標準”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間、節(jié)省材料并提供良好的強度,。

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

●對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，并且根本不會消耗很多絲材,。這個密度范圍打印的模型會很輕,，但不是很結(jié)實。

推薦設(shè)置
1.標準打�,。�  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度和令人驚嘆的設(shè)計（來源：MilesFromNeihu via Thingiverse）

填充圖案是零件內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)和形狀。從簡單的線條到更復雜的幾何形狀,，填充圖案會影響零件的強度,、重量、打印時間，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，如復雜性,、材料效率和連接強度平面的數(shù)量（2D 或 3D）,。例如，螺旋形圖案在三個維度上連接外壁,，提供更多的整體強度,。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方向（沿 X 軸或 Y 軸）打印的線條,。這種填充圖案僅在兩個維度上提供強度,，有利于快速打印。線條圖案不會使用太多材料,，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),，營造出吸引人的視覺效果,。這種填充圖案適用于需要中等強度的半快速打印，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的兩倍,。這種模式提供了二維力量，但仍然有些強大,。網(wǎng)格圖案消耗平均數(shù)量的材料并需要中等時間才能完成,。

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


△Cura 的三角形以兩種不同的密度填充（來源：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度,，非常適合強烈的打印品。

●立方體：這種模式產(chǎn)生堆疊的立方體,，但因為它們圍繞 X 軸和 Y 軸傾斜 45 度,，所以它們在任何時刻看起來都更像三角形。該圖案在三個維度上提供了出色的強度,，但比其他圖案需要更多的材料和時間,。

●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，不僅看起來非常棒,，而且對于需要強度的部件也很有用,。

●螺旋型：螺旋形填充圖案可能看起來最酷，但也可以說是最奇怪的填充圖案,。它包括最終穿過路徑的凹形不規(guī)則曲率,。它旨在在強度、材料和打印時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）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.標準打印品： 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


△填充圖案可以成為打印品的美學特征（來源：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：可變設(shè)置和藝術(shù)圖案,。兩者都可以讓您通過填充設(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,。這個過程在耳環(huán),、吊墜和其他珠寶和藝術(shù)品上看起來很棒。