A legtöbb más gyártási technikához képest a 3D nyomtatásnak az alkatrész két szerkezetének pontosságát kell szabályoznia: a külső falat és a kitöltést. A külső fal az alkatrész legkülső területére utal, míg a töltőanyag az alkatrészen belül található. Általában a nyomtatónak lesz némi kontrollja a deviza felett, de a kitöltés dinamikusabb, és óriási szerepet játszik az alkatrész szilárdságában, súlyában, szerkezetében, felhajtóképességében stb. A 3D nyomtatás során a felhasználó számos paramétert meghatározhat az alkatrészhez használt kitöltés típusának szabályozására.
Ezen paraméterek közül kettő a legfontosabb: a kitöltési sűrűség és a kitöltési minta. Az alábbiakban végigvezetem a „kitöltésen” néhány különböző gyártási módszeren keresztül, hogy jobban megértsük, hogyan működik a 3D nyomtatásban.
3D nyomtatás és hagyományos gyártás
A kitöltő 3D nyomtatás különbözik a többi, hagyományosabb gyártási módszertől. Vegyük például a fröccsöntést és a kivonó gyártást. A fröccsöntés során anyagot helyeznek a formába, hogy alkatrészt képezzenek, és a technológia természetéből adódóan a belső szerkezet ellenőrzése egyszerűen nem lehetséges. Ezért a fröccsöntött részek tömörek vagy üregesek (gázfröccsöntéssel), és nincs köztük semmi. A kivonó gyártáshoz, akárcsak a CNC megmunkáláshoz, vágóanyagra van szükség. A fröccsöntéshez hasonlóan a töltet nem állítható, így a belseje teljesen tömör. De a 3D nyomtatás bármilyen tömeget képes megtervezni, és rétegről rétegre elkészíteni anyag extrudálásával.
A töltet sűrűsége jelentősen befolyásolhatja az anyagfelhasználást
A kitöltési sűrűség az alkatrészen belüli "teltség". A szeletelőben százalékban van kifejezve {{0}} százaléktól 100 százalékig, ahol a 0 százalék részben üreges, a 100 százalék pedig teljesen szilárd anyagot jelent. A kitöltési sűrűség nagyban befolyásolhatja az alkatrész súlyát: minél teltebb az alkatrész belseje, annál nehezebb lesz. A súly mellett a nyomtatási időt, az anyagfelhasználást és a felhajtóerőt is befolyásolja a kitöltési sűrűség. Ugyanez igaz a szilárdságra is, bár ez természetesen sok más tényezővel is összefügg, mint például az anyag és a padlómagasság.
Egyes szeletelők különböző kitöltési sűrűséget is lehetővé tesznek ugyanazon a részen belül. Ezt változó kitöltési sűrűségnek nevezik, és a szeletelő programban egy adott beállítás lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy a nyomat különböző területein bármilyen kívánt sűrűségvariációt megadjon. Tehát a kitöltési sűrűség hány százalékát kell használni a tényleges nyomtatásban?
● 15-50 százalékos kitöltési sűrűség ajánlott a legtöbb „standard” nyomathoz, amely nem igényel extra erősséget. Ez a sűrűségszázalék csökkenti a nyomtatási időt, anyagot takarít meg, és jó szilárdságot biztosít.
● A funkcionális nyomatoknak erősnek kell lenniük. Ezért magasabb kitöltöttség javasolt: több mint 50 százalék . Ez a beállítás tovább tart a nyomtatáshoz, és több izzószálat fogyaszt, de erősebb részt eredményez.
●A csak megjelenítésre használt figurás modelleknél 0-15 százalékos kitöltési sűrűség javasolt. Ez növeli a nyomtatási sebességet, és egyáltalán nem fogyaszt sok szálat. Az ebben a sűrűségtartományban nyomtatott modellek nagyon könnyűek, de nem túl erősek.
Ajánlott beállítások
1. Normál nyomtatás: 15-50 százalék
2. Funkcionális nyomtatás: 50-100 százalék
3. Figurák és modelllenyomatok: 0-15 százalék
4. Rugalmas nyomtatás: 1-100 százalék
Kitöltési minta
A sraffozás minta az alkatrészen belüli anyag szerkezete és alakja. Az egyszerű vonalaktól a bonyolultabb geometriákig a sraffozási minták befolyásolhatják az alkatrész szilárdságát, súlyát, nyomtatási idejét és még rugalmasságát is. A különböző szeletelő programokban sok különböző kitöltési mód létezik.
A kitöltési sűrűséghez hasonlóan a különböző kitöltési minták eltérő tulajdonságokkal is rendelkeznek, mint például összetettség, anyaghatékonyság és a csatlakozási szilárdsági síkok száma (2D vagy 3D). Például egy spirális minta három dimenzióban köti össze a külső falakat, nagyobb általános szilárdságot biztosítva. Ezért ez a minta több anyagot foglal el, mint a minták, például a vonalak. Tehát melyik kitöltési mintát érdemes választani?
● Vonal: A vonalkitöltési minta egy irányban (az X vagy Y tengely mentén) minden második rétegben nyomtatott vonalakból áll. Ez a kitöltési minta csak két dimenzióban biztosít szilárdságot, ami jó a gyors nyomtatáshoz. A vonalminták nem használnak sok anyagot, és könnyűek.
● Méhsejt: Ahogy a neve is sugallja, ez a minta méhsejt szerkezetet hoz létre, vonzó vizuális hatást keltve. Ez a kitöltési minta olyan félgyors nyomatokhoz alkalmas, amelyek közepes szilárdságot igényelnek és nem fogyasztanak túl sok anyagot.
Rács: A rácskitöltési minta megjelenésében hasonlít a vonalakhoz, de a minden második réteg egyirányú vonalai helyett minden réteg kétdimenziós vonalakat tartalmaz, a sorok közötti térköz kétszerese. Ez a mód kétdimenziós teljesítményt biztosít, de még mindig némileg erős. A rácsmintázatok átlagos mennyiségű anyagot fogyasztanak, és közepes időbe telik az elkészítése.
● Háromszög: A háromszög alakú minta úgy néz ki, mint átfedő háromszögvonalak, amelyek három irányban húzódnak az XY síkban. Ez a kitöltési minta csak kétdimenziós szilárdságot biztosít, de még mindig alkalmas az erősséget igénylő nyomatokhoz.
● Háromirányú hatszög: A három hatszögből álló kitöltési minta különböző vonalakból áll, amelyek három irányban húzódnak az XY síkban, és hatszögletű mintát alkotnak egy háromszöggel a közepén. Ez a kitöltési minta kétdimenziós szilárdságot biztosít, amely tökéletes intenzív nyomatokhoz.
●Kockák: Ez a mód egymásra helyezett kockákat hoz létre, de mivel 45 fokkal meg vannak döntve az X és Y tengely körül, bármikor inkább háromszögnek tűnnek. Ez a minta kiváló szilárdságot biztosít három dimenzióban, de több anyagot és időt igényel, mint más minták.
● Oktett: Az oktett kitöltési minta hasonló egy kockamintához, de ferde háromszögek hozzáadása helyett a minta négyzetként materializálódik. Ez a kitöltési minta egy háromdimenziós minta, amely nemcsak jól néz ki, hanem az erőt igénylő alkatrészekhez is hasznos.
● Spirál: A spirális kitöltési minták tűnhetnek a legmenőbbnek, de vitathatatlanul a legfurcsább kitöltési minták is. Egy homorú szabálytalan görbületből áll, amely végül áthalad az ösvényen. Úgy tervezték, hogy a legjobb egyensúlyt érje el az erő, az anyag és a nyomtatási idő között.
●Koncentrikus: A koncentrikus sraffozási minta egy belső szerkezet, amely koncentrikus vonalakból áll, amelyek illeszkednek az alkatrész körvonalához (azaz a kerületéhez). Ez a minta gyorsan nyomtatható, rugalmas alkatrészekhez alkalmas, és sokkal kevesebb anyagot fogyaszt, mint a legtöbb minta.
Ajánlott beállítások
1. Szabványos nyomatok: rács vagy háromszög
2. Funkcionális nyomtatás: kocka, helix vagy oktett
3. Figurák és modellnyomatok: Vonalak
4. Rugalmas nyomtatás: koncentrikus
Összesít
A mintákon és a sűrűségen kívül a kitöltési beállításoknak két másik figyelemre méltó kategóriája van: a változó beállítások és a művészi minták. Mindkettő lehetővé teszi, hogy kreatívabb legyen a kitöltési beállításokkal. A változó beállítások lehetővé teszik a kitöltés sűrűségének beállítását, ahogy az alkatrész halad a rétegeken. Például, ha azt szeretné, hogy egy alkatrész alján 10 százalékos kitöltés legyen a 30. rétegig, majd váltson 50 százalékos kitöltésre, a változó beállítások lehetővé teszik ezt. Mit lehet megvalósítani olyan szoftverekben, mint a Simplify3D, a PrusaSlicer és a Cura? A művészeti kitöltés egy módja annak, hogy a különböző kitöltési mintákat műalkotásokká alakítsa. Ez az eljárás jól mutat fülbevalókon, medálokon és egyéb ékszereken és műalkotásokon.