El relleno es una de las configuraciones clave cuando se imprime en 3D, pero me preguntaba cuánto relleno necesita realmente al realizar una impresión. Investigué un poco para encontrar algunos buenos porcentajes de relleno que explicaré en este artículo.
La cantidad de relleno que necesita dependerá del objeto que esté creando. Si está creando un objeto para la apariencia y no para la fuerza, un 10-20% de relleno debería ser suficiente. Por otro lado, si necesita resistencia, durabilidad y funcionalidad, 50-80 % es una buena cantidad de relleno.
El resto de este artículo profundizará sobre qué factores afectan la cantidad de relleno que necesita para sus impresiones 3D y otros consejos que puede usar.
¿Qué es el relleno?
Cuando está imprimiendo un modelo 3D, una cosa que no necesita precisión o atención es cómo imprime el interior. Por esta razón, no necesita hacer un interior completamente sólido para el modelo. Es por eso que puede usar un enfoque diferente para imprimir el interior de una manera más efectiva y eficiente.
El relleno es la estructura tridimensional que se imprime dentro del modelo para mantener unidas las paredes o el perímetro de su modelo. El relleno se utiliza para dar fuerza al modelo impreso con el uso de una pequeña cantidad de material. Puede ser un patrón repetitivo que puede facilitar la impresión.
Una de las principales ventajas del relleno es que el interior se puede imprimir en diversos grados de huecos. Este factor se puede representar en otro término llamado densidad de relleno.
Si la densidad de relleno es 0 %, significa que el modelo impreso es completamente hueco y 100 % significa que el modelo es completamente sólido por dentro. Además de sostener la estructura, el relleno también determina la resistencia de la estructura.
La cantidad de relleno necesaria para un modelo impreso en 3D depende únicamente del tipo y la funcionalidad de la impresión. Discutiremos diferentes rellenos y los diferentes patrones utilizados para diferentes propósitos.
Diferentes densidades de relleno para diferentes propósitos
Uso como modelo o pieza decorativa
Para construir un modelo para representación o exhibición, no necesita que el modelo sea fuerte para manejar mucho estrés. Por esta razón, no necesita un relleno demasiado fuerte para mantener unida la estructura.
La densidad de relleno utilizada para este propósito puede ser de alrededor del 10-20%. De esta manera, puede ahorrar material y cumplir con el propósito requerido sin problemas.
El mejor patrón para usar en este escenario sería líneas o zig-zag. Estos patrones mantienen unida la estructura proporcionando la fuerza que se requiere para este propósito. Como estos son patrones muy simples, se pueden imprimir fácilmente y disminuyen los tiempos generales de impresión.
Algunas personas recomiendan incluso usar un 5% de relleno para impresiones más grandes, pero asegurándose de usar el patrón de relleno Líneas. Puede agregar más perímetros o aumentar el grosor de la pared para agregar algo de fuerza al modelo.
Echa un vistazo a la impresión 3D a continuación por un usuario de Reddit.
7 horas con 5% de relleno de ender3
Modelos 3D estándar
Estos son los modelos impresos que se utilizan después de la impresión que no sean de exposición. Estas impresiones requieren más fuerza en comparación con la anterior y deberían poder soportar una cantidad moderada de estrés. Esto significa que la densidad de relleno debe aumentarse a un valor de alrededor del 15-50%.
Los patrones como trihexágonos, cuadrículas o triángulos son los adecuados para este propósito. Estos patrones son un poco más complejos que las líneas y el zig-zag. Por lo tanto, estos patrones requerirían más tiempo para imprimirse. De hecho, estos patrones tardarían un 25% más en comparación con los anteriores.
Puede dividir y estudiar la propiedad de cada patrón, ya que también tienen pequeñas diferencias entre ellos. La estructura de cuadrícula es la más simple y la más débil de las tres. Al ser una cuadrícula simple, se puede imprimir rápidamente en comparación con el resto.
La gran ventaja del patrón triangular es su capacidad para soportar cargas cuando se aplica perpendicularmente en las paredes. El patrón triangular se puede usar en áreas del modelo con pequeñas características rectangulares ya que este patrón hace más conexión con las paredes en comparación con la cuadrícula bajo esta condición.
El trihexágono es el más fuerte de los tres y tiene una combinación de triángulos y hexágonos. Incluir un hexágono en la malla la hace mucho más resistente. Esto es evidente por el hecho de que los panales usan el mismo polígono para su malla.
Otra ventaja de una malla trihexágono es que sufre menos daños estructurales en comparación con otras debido a la mala refrigeración. Esto se debe a que todos los bordes de este patrón son cortos en comparación con el resto, lo que deja una pequeña longitud para la flexión y la deformación.
Modelos 3D funcionales
Estos son los modelos impresos que están hechos para cumplir un propósito. Se puede utilizar como modelos de apoyo o piezas de repuesto.
Los modelos 3D funcionales están sujetos a grandes cantidades de fuerza y deben poseer una buena capacidad de carga. Esto significa que debe contener un relleno para cumplir con estos requisitos. Para este propósito, la densidad de relleno debe estar alrededor del 50-80%.
Los mejores patrones de relleno que muestran estas cantidades de capacidad de carga son el octeto, el cúbico, la subdivisión cúbica, el giroide, etc. El patrón del octeto es una estructura tetraédrica repetitiva que brinda resistencia uniformemente a las paredes en la mayoría de las direcciones.
El mejor patrón para manejar el estrés desde cualquier dirección es el giroide. Tiene una estructura similar a una onda tridimensional que es simétrica en todas las direcciones. Esta es la razón por la cual este patrón exhibe fuerza en todas las direcciones.
La estructura giroide muestra una fuerza excepcional a baja densidad. Esta es una estructura natural que se encuentra en las alas de las mariposas y dentro de las membranas de algunas células.
Modelos flexibles
Se debe considerar el material para imprimir el relleno para obtener flexibilidad. La mejor solución aquí sería usar PLA para este propósito.
La densidad de relleno para este propósito puede oscilar entre 0 y 100 %, según la flexibilidad que necesite. Los diferentes patrones disponibles para este propósito son concéntricos, cruzados, cruzados 3D, etc.
Concéntrico es un patrón de relleno que sería un patrón ondulado del contorno. Serían copias concéntricas del contorno que conforman el relleno. Otro patrón para el propósito es la cruz. Esta es una cuadrícula 2D que deja espacio entre la torsión y la flexión.
Los patrones concéntricos y 2D son muy flexibles, pero si quieres algo que también sea un poco rígido, la mejor opción será usar un patrón llamado 3D cruzado. Este relleno tiene una inclinación a través del eje z, pero permanece igual en una capa de plano 2D.
Ventajas del relleno
Aumenta la velocidad de impresión
Como el relleno es un patrón tridimensional repetitivo, es fácil de imprimir. La impresora 3D imprime en capas y cada capa consta de 2 partes principales; el relleno y el contorno. El contorno es el perímetro de la capa que se convierte en la capa exterior o las paredes del modelo de impresión.
Al imprimir una capa, el contorno necesita mucha precisión para imprimirse, ya que define la forma del objeto. Mientras tanto, el relleno, que es un patrón repetitivo, se puede imprimir sin el nivel de precisión que se usaba antes. Esto significa que se puede imprimir rápidamente en un movimiento de ida y vuelta.
Bajo consumo de materiales
El material utilizado para imprimir un modelo será el más alto cuando se imprima como sólido puro en el interior. Esto se denomina relleno con una densidad de relleno del 100 %. Podemos reducir el uso de material para imprimir un modelo 3D utilizando un relleno adecuado. Podemos elegir la densidad de relleno según nuestras necesidades.
Diferentes patrones para elegir.
Hay una gran cantidad de patrones para elegir para el relleno, esto nos da opciones para elegir de acuerdo a nuestra necesidad. Diferentes patrones tienen diferentes propiedades y podemos usarlos en consecuencia. El patrón a menudo se selecciona considerando los siguientes factores:
- La forma del modelo: puede elegir cualquier patrón para un objeto. La solución óptima aquí sería elegir el que proporcione la máxima resistencia con la menor cantidad de material para esa forma particular del modelo. Si está haciendo una solución redonda o cilíndrica, el mejor patrón para mantenerla unida sería elegir un patrón concéntrico como archi u octa.
- Flexibilidad: si no está detrás de la fuerza o la rigidez; luego, debe elegir un patrón de relleno que permita flexibilidad, como patrones concéntricos, cruces o cruces en 3D. Hay patrones para la flexibilidad general y otros que están dedicados a la flexibilidad en una dimensión particular.
- Fortaleza del modelo: los patrones juegan un papel muy importante en el establecimiento de la fuerza de un modelo. Algunos patrones como giroide, cúbico u octeto son bastante fuertes. Estos patrones pueden dar más fuerza a un modelo que otros patrones con la misma densidad de relleno.
- Uso del material: independientemente de la densidad del relleno, algunos patrones están diseñados de tal manera que se empaquetan de forma apretada, mientras que otros se unen de forma suelta, lo que deja mucho espacio libre.
Uso eficiente del relleno
Ángulo de impresión de relleno
Hay diferentes cosas a considerar al imprimir un relleno. Una de esas cosas es el ángulo en el que se imprime el relleno.
Si te fijas, en la mayoría de las impresiones el ángulo de la impresión es siempre de 45 grados. Esto se debe a que en un ángulo de 45 grados, tanto el motor X como el Y funcionan a la misma velocidad. Esto aumenta la velocidad de completar el relleno.
En algún momento se encontrará en una situación en la que cambiar el ángulo del relleno puede hacer que algunas partes débiles se mantengan más fuertes. Pero cambiar el ángulo disminuiría la velocidad. La mejor solución para evitar este problema será colocar el modelo en la alineación correcta con el relleno en el propio software de corte.
Superposición de relleno
Puede lograr una unión más fuerte del relleno con la pared aumentando el valor de la superposición del relleno. La superposición de relleno es un parámetro que, cuando aumenta, aumenta la intersección del relleno con la pared interior del contorno.
Relleno degradado y gradual
Si desea que su relleno se adhiera más fuerte a las paredes de la impresión 3D, entonces la mejor manera de hacerlo es usando un relleno degradado. El relleno degradado tiene la densidad de relleno cambiando a través del plano XY. La densidad de relleno aumenta a medida que nos acercamos al contorno del modelo.
Esta es una de las formas más eficientes de agregar más fuerza al modelo. El único inconveniente de este enfoque es que requiere más tiempo de impresión.
Hay un tipo similar de impresión llamado relleno gradual en el que la densidad del relleno cambia a lo largo del eje Z.
Grosor del relleno
Use un relleno grueso para obtener más resistencia y rigidez. La impresión de un relleno muy delgado hará que la estructura sea propensa a sufrir daños bajo tensión.
Múltiples densidades de relleno
Algunos de los nuevos software de impresión 3D vienen con poderosas herramientas para cambiar la densidad de relleno varias veces en un solo modelo.
Una de las principales ventajas de este método es el uso inteligente de material en lugares que necesitan fuerza en un modelo. Aquí no tiene que usar una alta densidad de relleno en todo el modelo para sostener solo una parte de la impresión con fuerza.
