南極熊教你如何設(shè)置最佳填充圖案！

導(dǎo)讀：3D打印能夠輕松制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,，盡管最終制造出的結(jié)構(gòu)可能看起來相同，但它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會有所不同,。3D打印的一大優(yōu)勢是能夠改變零件的空心度,。在制造方面，空心部件比實心部件需要更少的時間和材料,，從而降低了整體重量和成本,！那么，內(nèi)部空心結(jié)構(gòu)如何設(shè)計呢,？



3D打印的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也稱為“填充結(jié)構(gòu)”,，它可以根據(jù)所需密度進(jìn)行調(diào)整，0%代表零件是空心的,，100%代表零件是實心的,。此外，可以根據(jù)各種各樣的模式調(diào)整部分的填充方式,。下面,，南極熊將介紹各種不同的填充模式，這些模式都可以在常用切片軟件Cura中進(jìn)行使用,。

Ultimaker Cura
Ultimaker Cura是全球使用十分廣泛的3D切片軟件,，每周切割超過400萬個文件,，總量超過5億個切片文件,，幫助無數(shù)的公司和個人認(rèn)識到了3D打印的魔力。Ultimaker Cura不斷的進(jìn)步,，不斷地更新版本,，添加新特性和改進(jìn)舊功能，一直走在3D打印技術(shù)前沿,。

常用的填充圖案有哪些,？


△填充圖案會極大地影響打印品的強度和靈活性

在最新版本的 Cura (5.3) 中，有 14 種類型的填充可供使用,。南極熊根據(jù)用途對其進(jìn)行了分組：

●模型和小雕像：閃電形,、線條,、之字形
●標(biāo)準(zhǔn)的 3D 打印：網(wǎng)格,、三角形,、三六邊形
●功能性 3D 打印：立方體,、精密立方體,、八位體、四分之一立方體,、螺旋形
●靈活的 3D 打�,。和�心、十字和三維十字

模型和小雕像


△模型船和小雕像是低強度填充物的理想選擇

填充密度： 0-15%

當(dāng)打印體積較小的模型或小雕像時,，3D打印過程通常不設(shè)計較大的作用力,，不會承受較大的壓力。那么,，對于此類應(yīng)用,，閃電、線條或之字形填充圖案是最好的,，可以提供最快的打印速度,。


△線條（左）、“連接填充線”的線條（中）和之字形（右）

類似于其他切片器中的“直線”,，線條和之字形圖案會產(chǎn)生一個二維網(wǎng)格,。兩者之間的區(qū)別在于線條圖案每層生成多條線，而“之字形”只是一條恒定線,。如上圖所示,，選擇“連接填充線”后，線和之字形之間的差異幾乎無法區(qū)分,。閃電填充基本上是類似于閃電形的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu),。填充物支撐模型的內(nèi)部區(qū)域，并在模型頂部變得更密集,，因為它可以減少90%的材料,，這種填充類型非常適合更快的打印。

標(biāo)準(zhǔn) 3D 打印



典型填充密度： 15-50%

對于承受低應(yīng)力的 3D 打印,，應(yīng)使用中等強度的填充圖案,。網(wǎng)格、三角形或三六邊形等填充圖案是十分合適的,，但是請注意,，與線條相比，這些圖案可能會增加25%的打印時間,。

●網(wǎng)格：一種結(jié)構(gòu)較為簡單的二維圖案,，網(wǎng)格的主要優(yōu)勢是打印速度快,，因為它是三者中最不復(fù)雜的。

●三角形： 由三角形組成的二維網(wǎng)格,，這種圖案能夠承受較大的垂直載荷,，十分適具有薄的矩形組件的零件。

●三六邊形：此2D圖案生成散布有三角形的六邊形,。一個優(yōu)點是六邊形是一種有效的形狀,，相對于其材料使用而言，它們是一種強大的填充圖案,。除此之外,，三六邊形填充物的每側(cè)連接線都較短，從而減少了因打印冷卻不良而導(dǎo)致的彎曲問題,。


△填充密度為 20% 的三角形（左）和三六邊形（右）

功能性 3D 打印


△一些需要承受壓力的3D打印件

典型填充密度： >50%

一些功能性3D打印件,，例如上圖種的支架，需要在多個方向上具有高強度,。填充模式包括立方體,、精密立方體、四分之一立方體,、八位位組和螺旋形,。

●立方體： 這是堆疊和傾斜立方體的 3D 圖案。

●精密立方： 立方的這種變體使用較少的材料,。

●八角形： 也稱為四面體填充,，這種圖案堆疊金字塔形狀。


△填充密度為 50% 的立方體（左）和八位體（右）填充圖案

●四分之一立方體： 此 3D 圖案類似于八位組,，但金字塔形狀的一半相對于另一半移動,。

●螺旋形：一種特別獨特的 3D 圖案，給人以波浪的印象,。這導(dǎo)致印刷品在多個方向上同樣堅固,。因此，對于將以多種方式受力的零件,，這種填充圖案是一個不錯的選擇,。


△填充密度為 50% 的四分之一立方體（左）和螺旋體（右）

上述結(jié)構(gòu)的造型很有藝術(shù)性，也用于較低的填充密度,。一些制造商喜歡這種效果,，如下圖這個螺旋花瓶。

柔軟的3D打印結(jié)構(gòu)


△有些填充物比其他填充物更靈活

典型填充密度： 0-100%

柔性絲材應(yīng)使用柔性填充圖案以保持打印品的柔性,。同心、十字和三維十字等填充圖案最適合這些類型的打印品,。

●同心：這種二維圖案在打印品內(nèi)部產(chǎn)生“波浪”的形狀,，能夠模擬外壁的形狀,。這就像一塊石頭扔進(jìn)水里，在水面上激起同心圓波紋,。

●十字：另一種二維圖案,，十字，產(chǎn)生看起來非�,；ㄉ诘氖�字的網(wǎng)格,。十字架之間的空間允許彎曲和扭曲。

●三維十字：此 3D 圖案類似于十字,，但隨著印刷品的增長,，線條會傾斜移動。最終結(jié)果是一個剛度稍高的物體,。


△填充密度為 25% 的同心（左）和十字（右）

提示與技巧


△填充方向通常設(shè)置為 45 度

選擇填充圖案很重要,，除了填充結(jié)構(gòu)外，Cura還需調(diào)整以下打印設(shè)置：

填充線方向
一個經(jīng)常被忽視的填充設(shè)置是填充線方向,。默認(rèn)設(shè)置為 45°,，以便 X 和 Y 電機(jī)一起工作以最大速度打印填充。然而,，以不同的角度定向填充可能是有利的,，以便為零件提供最大的強度或柔韌性。

漸變填充
填充在整個零件內(nèi)部未必是均勻的,，有時用戶可以選擇漸變填充,，可以使得在零件周邊具有更大的填充密度。一般來說,，應(yīng)該在使用較少材料的同時保持零件的有效強度和剛度,。此設(shè)置不是 Cura 自帶的，但可以使用 Python 腳本進(jìn)行簡單編譯,。

多重填充密度

自第四版 Cura 發(fā)布以來,，就可以設(shè)置“每個模型”的填充密度�,？梢栽谕�一打印品中使用多種的填充密度和類型,。憑借為每個導(dǎo)入模型設(shè)置自定義設(shè)置的能力可以在特定領(lǐng)域提供專業(yè)支持。

壁的設(shè)置
壁是指頂層和底層,，它會影響所需的材料量和打印時間,，還會影響模型的強度和重量。與填充相關(guān),，可以更改的設(shè)置是“Skin Overlap Percentage”,，此選項控制墻壁與內(nèi)部填充的重疊程度，該百分比越高，填充物就越貼附在打印件的外部上,，從而提高模型的強度,。

快速打印
有幾種方法可以通過調(diào)整填充設(shè)置來實現(xiàn)更快的打印時間。例如,，填充線通常以45度角打印,，這允許X和Y向電機(jī)達(dá)到最大速度。填充層厚度也可以影響速度,，用戶可以將此設(shè)置調(diào)整為更厚的層高度以減少時間,。還可以嘗試使用圖案來減少打印時間。通常,，閃電圖案的打印速度最快,。如果打印不需要機(jī)械穩(wěn)定性，可以使用此圖案來提高25%的速度,。同心,、網(wǎng)格和三角形也是相對簡單的圖案，也可以快速打印,。