Pola Isi; Mana yang Terkuat untuk pencetakan 3D?

Pola pengisi sesuai dengan struktur interior bagian cetakan 3D dan memiliki efek signifikan pada waktu cetak komponen Anda, konsumsi filamen, fleksibilitas, kekuatan, berat, dan kegunaannya.

Kebanyakan orang membuat kesalahan dengan mengasumsikan bahwa faktor-faktor ini hanya bergantung pada jumlah cangkang/perimeter dan kepadatan pengisi, namun, ada alasan bagus bahwa Cura menawarkan 13 pola pengisi yang berbeda karena banyak yang harus dipertimbangkan saat memilih pola pengisi. untuk bagian tertentu.

Pola pengisi memiliki kelebihan, tetapi juga kekurangan. Ada faktor penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih pola untuk komponen Anda, seperti kekuatan, durasi cetak, dan fleksibilitas produk jadi. Sifat-sifat yang berbeda ini dapat membuat satu pola lebih diinginkan daripada yang lain tergantung pada apa yang ingin Anda lakukan dengan bagian itu sesudahnya.

Dalam artikel ini, saya akan membahas berbagai pola isian yang tersedia, kapan menggunakannya (tergantung pada kekuatan yang dibutuhkan cetakan), bagaimana membuat cetakan 3d lebih kuat, dan banyak lagi!

Pendeknya; Kombinasi pola bujursangkar dengan pengisi 100% menunjukkan kekuatan tarik tertinggi dengan nilai 36,4 Mpa. Namun, ini hanya benar jika gaya yang diterapkan mengikuti arah yang sama dengan lapisan pengisi. Untuk sebagian besar cetakan, pola terkuat secara keseluruhan adalah sarang lebah dengan isi sekitar 50% .

Sumber informasi ini dapat ditemukan dalam studi 2016 ini di sini.

Sekarang, tanpa basa-basi lagi, mari kita mulai!

Berbagai pola pengisi dan penggunaannya

Pola seperti apa yang Anda pilih harus bergantung pada kebutuhan bagian tertentu. Jadi, inilah 13 pola infill yang saat ini ditawarkan oleh Cura dan kami akan membahas secara singkat kelebihan dan kekurangannya serta alasan penggunaan masing-masing.

Pola pengisi Kekuatan Rendah (Garis, Zig-Zag)

Kepadatan pengisi biasa: 0-15%

Garis: Pola infill garis adalah pola infill 2D dan seperti namanya, terdiri dari lapisan garis horizontal. Semua garis pada lapisan yang sama memiliki arah yang sama, tetapi sudut antara garis lapisan yang berurutan adalah 90 derajat. Dengan kata lain, garis horizontal ini dicetak di sepanjang sumbu X dan sumbu Y dari bidang 2D.

Pola pengisi garis direkomendasikan untuk mencetak objek uji dan prototipe karena mengkonsumsi lebih sedikit bahan dan memiliki waktu cetak lebih cepat daripada kebanyakan pola lainnya. Ini berarti bagian-bagiannya ringan dan dapat mengapung di atas air. Ini juga cocok untuk mencetak objek dekoratif seperti patung, dan model.

Cetakannya cukup kuat saat dikompresi dari samping tetapi karena tidak ada dukungan struktural di sepanjang sumbu Z, cetakan tersebut tidak mendukung banyak gaya secara vertikal. Hal ini membuat pola ini tidak cocok untuk suku cadang yang dimaksudkan untuk mengalami gaya mekanis sedang sekalipun.

Zig-Zag: Pola isian zig-zag sangat mirip dengan pola isian garis dan memiliki kelebihan dan kekurangan yang sama, serta kasus penggunaan.

Satu-satunya perbedaan adalah cara lapisan garis dicetak. Pada pola infill lines, sebuah layer memiliki lebih dari satu garis dan tidak terhubung satu sama lain sedangkan pada pola infill zig-zag, sebuah layer hanya terdiri dari satu garis kontinu. Perbedaannya hanya dapat dilihat dengan melihat tepi kedua pola pengisi.

Pola pengisi Kekuatan Sedang (Kisi, Segitiga, Tri-segi enam)

Kepadatan pengisi biasa: 15-50%

Rangkaian: Pola isian kisi mirip dengan pola isian garis, namun setiap lapisan terdiri dari garis yang dicetak sepanjang sumbu X dan sumbu Y. Ini berarti bahwa garis-garis pada lapisan yang sama tampaknya memiliki sudut 90 derajat di antara mereka. Hal ini membuat lapisan terlihat seperti kisi, dan karena itu, tidak seperti pola pengisi garis, satu lapisan dapat memiliki kekuatan dalam dua dimensi.

Pola isian gird lebih kuat tetapi mengkonsumsi lebih banyak material dan memiliki waktu cetak yang lebih lambat dibandingkan dengan pola infill garis dan zig-zag.

Segitiga: Pola isian segitiga terdiri dari segitiga-segitiga yang menyatu membentuk lapisan-lapisan yang kemudian ditumpuk secara vertikal. Berbeda dengan tiga pola sebelumnya, di mana garis hanya dicetak dalam dua arah di sepanjang bidang XY, pola segitiga berisi garis yang dicetak dalam tiga arah. Ini memberikan kekuatan yang seragam di segala arah dan lebih tahan terhadap kekuatan luar.

Perhatikan bahwa jika Anda membutuhkan permukaan yang halus, Anda harus menambah jumlah lapisan luar atau cangkang.

Segi enam: Pola isian tri-hexagon adalah pola 2D kuat yang mirip dengan pola segitiga. Garis-garis pada setiap lapisan juga dicetak dalam tiga arah sepanjang bidang XY tetapi sedemikian rupa sehingga enam segitiga tampak menyatu membentuk segi enam yang terhubung untuk membentuk lapisan.

Pola Pengisi Kekuatan Tinggi (Kubik, subdivisi Kubik, Oktet, seperempat kubik, gyroid)

Kepadatan pengisi biasa:>50%

Kubik: Pola isian kubik adalah pola isian 3D yang kuat yang terdiri dari kubus bertumpuk yang dimiringkan dalam sudut 45 derajat di sekitar sumbu X dan sumbu Y. Ini memberi mereka ilusi terlihat seperti segitiga.

Pola isian kubik cukup kuat karena dapat menangani tekanan yang diberikan ke objek dari segala arah, tetapi membutuhkan lebih banyak bahan dan memiliki waktu cetak yang lebih lambat. Ini dapat digunakan untuk mencetak bagian mekanis yang fungsional.

Kubik (Subdivisi): Pola Subdivisi Kubik sangat mirip dengan pola Kubik dan memiliki kekuatan dan kasus penggunaan yang sama, tetapi membutuhkan lebih sedikit bahan untuk dicetak. Hal ini dicapai dengan membuat kubus yang lebih besar di bagian tengah cetakan, dan dengan cara ini bahan disimpan di mana pengisi tidak mengalami tekanan eksternal yang signifikan.

Namun, pola pengisi ini lebih memakan waktu untuk dipotong daripada pola pengisi lainnya.

Oktet: Pola isian oktet mirip dengan pola kubik kecuali bahwa alih-alih terlihat seperti segitiga dengan kemiringan yang meningkat, itu terlihat seperti kotak. Objek yang memiliki pola isian oktet cukup kuat, dapat bertahan dari tekanan dari semua sisi, dan memiliki kemampuan untuk melakukan fungsi mekanis.

Perempat Kubik: Pola isian seperempat kubik mirip dengan pola 3D lainnya seperti kubik dan oktet serta memiliki kekuatan dan kasus penggunaan yang serupa. Anda dapat menggunakannya pada model 3D meskipun perimeternya sangat tipis.

Gyroid: Pola pengisi gyroid terlihat sangat fantastis dan juga memiliki rasio kekuatan terhadap berat tertinggi. Strukturnya yang berlubang membuatnya menjadi padatan yang permeabel (dapat memungkinkan cairan atau gas melewatinya). Waktu pencetakan dan penggunaan materialnya optimal, tetapi pastikan untuk melakukan beberapa pengujian jika Anda ingin mencetak dengan kerapatan isi yang rendah karena struktur Gyroid memerlukan dukungan dan harus dicetak dengan kerapatan isi yang relatif tinggi.

Pola Isi Fleksibel (Konsentris, Silang, Silang 3D)

Kepadatan pengisi biasa: 0-100% (Tergantung seberapa licin hasil cetakan yang Anda inginkan).

Konsentris: Pola isian konsentris berisi garis-garis konsentris yang mirip dengan bentuk objek (garis besar). Benda-benda tersebut fleksibel dan dapat dipelintir tanpa mengalami kerusakan atau deformasi yang berarti pada keseluruhan bentuk. Pola ini mengkonsumsi jumlah filamen yang relatif rendah dan memiliki waktu cetak yang cepat.

Namun, ini hanya cocok untuk mencetak objek yang fleksibel dan tidak memiliki kekuatan horizontal.

Salib: Pola isian silang dicetak sedemikian rupa sehingga terlihat terbuat dari salib mewah dan memiliki ruang kosong yang memungkinkan cetakan bertahan dari puntiran dan tekukan yang signifikan.

Kerugiannya adalah tidak ada dukungan struktural untuk melawan gaya yang diberikan secara horizontal pada objek.

Silang 3D: Pola isian 3D silang mirip dengan pola Cross tetapi dicetak sedemikian rupa sehingga saat cetakan tumbuh, garis-garis bergerak miring. Lebih mudah untuk mencetak dan sangat ideal untuk mencetak objek yang lembut dan fleksibel. Kerugiannya adalah lemah dan membutuhkan lebih banyak waktu untuk mengiris.

Pola pengisi apa yang paling kuat?

Banyak orang yang telah menggunakan printer 3D cenderung merekomendasikan Honeycomb (Cubic) sebagai pola pengisi terkuat sejak-, sementara lebih lemah dalam arah gaya yang diterapkan, sebenarnya lebih kuat daripada pola lain karena sama kuatnya di segala arah karena setiap sel kecil sarang lebah sekuat seluruh struktur.

Mekanisme heksagonal dalam sel sarang lebah disusun untuk menyebarkan dan mendistribusikan kekuatan, dan alih-alih kekuatannya terkonsentrasi hanya pada satu atau dua titik, pola sarang lebah menyebarkan kekuatan itu ke area yang lebih luas. Dengan mendistribusikan kembali gaya ke semua bagian struktur, honeycomb lebih mampu menangani gaya mekanis umum daripada pola lainnya.

Pola isi sarang lebah (Kubik) membuat cetakan kuat dan kaku, bahkan dalam cetakan besar dan padat. Peningkatan kekuatan memungkinkan Anda membuat bagian dengan struktur besar dan memiliki banyak sifat mekanik yang menguntungkan jika dibandingkan dengan pola pengisi lainnya.

Dari perspektif teoretis, pengisian bujursangkar adalah pola terkuat , jika gaya yang diterapkan searah dengan garis-garis lapisan pengisi, yaitu. Jika tidak, ini adalah pola yang relatif lemah, tetapi juga sangat efisien dalam hal penggunaan plastik, dan karenanya mencetak kira-kira 30% lebih cepat daripada sarang lebah.

Pendeknya; Pola pengisi terkuat untuk sebagian besar situasi adalah pola sarang lebah (Kubik) karena dapat mendistribusikan gaya yang datang dari segala arah ke seluruh struktur. Pola Rectilinear adalah yang terkuat mutlak, tetapi hanya jika gaya diterapkan dalam arah yang sama dengan pengisi.

Bagaimana kepadatan pengisi memengaruhi kekuatan dan berapa kisaran kepadatan yang baik?

Faktor kekuatan lainnya adalah kepadatan pengisi, karena semakin padat persentase pengisi, semakin kuat bagiannya.

Jika Anda mempertimbangkan kekuatan suatu benda, itu secara langsung berkaitan dengan strukturnya:Semakin besar persentase isi, semakin banyak material yang ada di tengah bagian untuk ditangani oleh gaya luar, dan oleh karena itu, semakin kuat ketahanannya terhadap patah.

Karena memberikan struktur yang paling kokoh dan andal, pengisi 100% adalah yang terbaik. Namun, pencetakan akan memakan waktu lebih lama karena jumlah bahan yang digunakan, dan juga akan lebih mahal karena membutuhkan lebih banyak filamen daripada alternatif pengisi yang lebih rendah.

Banyak orang puas dalam banyak kasus dengan kepadatan pengisi 20-50%, yang memberikan hasil terbaik dengan sebagian besar pola pengisi dan Anda akan terkejut mengetahui bahwa persentase filamen 50% mungkin sudah memberi Anda kekuatan yang sama dengan 100% , atau sangat dekat dengannya, dalam beberapa kasus.

Jangan mengharapkan peningkatan kekuatan yang drastis setelah meningkatkan kepadatan pengisi melebihi 50% karena di sinilah Anda akan mulai mendapatkan hasil yang semakin berkurang secara signifikan. Semakin tinggi persentase filamen, semakin tidak efektif peningkatannya.

Anda mungkin tidak perlu mencetak suku cadang Anda di atas kerapatan pengisi 75% karena hanya membuang filamen ekstra dan membuat suku cadang lebih berat, kecuali Anda sedang mencetak roda gigi.

Kiat profesional :Mengoptimalkan orientasi garis pengisi untuk membuat cetakan lebih tahan:Orientasi default garis pengisi adalah 45°, dan Anda dapat membuat peningkatan kekuatan yang signifikan dengan persentase dan pola isi yang sama hanya dengan menyesuaikan orientasi garis pengisi dengan cara tertentu (tergantung.

Bagaimana pola pengisian dan kepadatan mempengaruhi waktu pencetakan?

Memvariasikan persentase pengisian dan pola dapat memengaruhi kekuatan, penggunaan material, waktu cetak, dan aspek lain dari kinerja objek Anda. Setiap peningkatan kekuatan biasanya berarti Anda harus mengorbankan biaya dan waktu pencetakan.

Kunci untuk menggunakan persentase dan pola pengisian dengan sukses adalah menemukan sweet spot yang terletak di antara terlalu lemah dan terlalu mahal. Ini adalah satu-satunya cara untuk meminimalkan biaya dan waktu pencetakan serta memaksimalkan kekuatan.

Mungkin sulit untuk menyesuaikan setelan pengisi dari kepadatan, pola, gaya, dan orientasi yang berbeda, tetapi bila Anda menggunakan yang tepat untuk pekerjaan Anda, pencetakan bisa menjadi hal yang mudah.

Dengan Infill tercepat untuk mencetak?

Pola isian paling sederhana untuk dicetak, dan karena itu yang tercepat, adalah isian "garis". Ini juga salah satu yang paling populer karena satu-satunya alasan bahwa pola ini mengurangi waktu cetak secara signifikan jika dibandingkan dengan pola lain dan masih memberikan kekuatan yang layak untuk objek.

Faktor tambahan yang dapat memengaruhi kekuatan cetakan

Meskipun artikel ini mungkin berfokus terutama pada pola pengisi, ada beberapa faktor tambahan yang dapat memengaruhi kualitas cetakan, seperti jenis filamen, kualitas filamen, bagaimana bagian sebenarnya dicetak, jumlah perimeter, tinggi lapisan, dan banyak lagi.

Jenis filamen

Ada lusinan filamen berbeda (PLA, ABS, PETG, HIPS, Polycarbonate, Nylon, dan banyak lainnya) dan semuanya memiliki kelebihan dan kekurangan.

PLA, misalnya, sangat mudah untuk dicetak, tetapi tidak tahan suhu tinggi dan tidak boleh digunakan untuk membuat cetakan yang akan Anda tinggalkan di luar ruangan.

Nylon dikenal sebagai filamen yang fantastis untuk mencetak roda gigi karena sangat tahan, dan polikarbonat adalah filamen terkuat dari semuanya, dalam hal kekuatan tarik.

Pada dasarnya, Anda harus memilih bahan sesuai dengan tujuan penggunaannya.

Kualitas Filamen

Meskipun sebagian besar jenis filamen saat ini dibuat lebih dari sekadar layak, memastikan untuk mendapatkan gulungan filamen dari merek terkemuka akan meningkatkan peluang Anda untuk mencetak dengan sukses dan memiliki cetakan yang akan berfungsi tanpa terlalu cepat gagal.

Perhatikan satu hal:Filamen dapat dengan mudah rusak, terutama jika menyerap kelembapan, yang akan dilakukan sebagian besar filamen dan dalam waktu singkat, jadi Anda harus mempelajari cara menyimpan dan merawatnya dengan benar.

Untuk mempelajari lebih lanjut, periksa posting ini yang kami tulis tentang cara mengetahui apakah filamen rusak, cara menyimpannya, dan cara mengeringkan filamen yang menyerap kelembapan.

Orientasi Cetak

Ketika saya pertama kali mengetahui hal ini, saya harus mengatakan bahwa saya terkejut… meskipun itu sangat jelas setelah Anda memikirkannya!

Titik lemah dari cetakan 3D selalu adalah garis lapisannya, yang berarti bahwa mencetak objek secara vertikal (yang pada dasarnya berarti lapisan akan dicetak secara horizontal) akan menghasilkan hasil yang jauh berbeda dalam kekuatan daripada jika Anda mencetak model secara horizontal. , atau di sisinya.

CNC Kitchen melakukan perbandingan antara kait cetak dalam orientasi berdiri dan dalam orientasi horizontal dan hasilnya dalam perbedaan kekuatan secara keseluruhan cukup menarik:

Karena mencetak pengait secara vertikal berarti lapisan dicetak secara horizontal, dan daya rekat lapisan menjadi jauh lebih lemah saat memberikan gaya tarik pada pengait, pengait akhirnya lebih mudah patah daripada yang dicetak secara horizontal (dengan hanya memiliki gaya yang diterapkan sebanyak itu). ).

Ini tidak berarti bahwa Anda harus selalu mencetak model Anda pada sisinya, tetapi pikirkan tentang apa kegunaan model tersebut dan cetaklah sedemikian rupa sehingga gaya yang diterapkan padanya akan searah dengan filamen.

Jumlah keliling

Perimeter adalah bagian luar cetakan, bagian yang kita lihat, sedangkan pengisi ada di bagian dalam untuk menjaga cetakan agar tidak kempes.

Perimeter, juga dikenal sebagai cangkang, memiliki dampak besar pada kekuatan, pada kenyataannya mereka jauh lebih penting daripada pengisi dalam banyak kasus; Hanya menambahkan perimeter tambahan dapat meningkatkan kekuatan cetakan dengan jumlah yang sama seperti menambahkan pengisi 10%-15%.

Tinggi Lapisan

Umumnya, semakin rendah ketinggian lapisan, semakin banyak daya rekatnya. Jika Anda memotong cetakan yang tegak lurus dengan garis lapisan, jika dicetak dengan tinggi lapisan yang sangat tebal, akan ada celah yang terlihat di antara lapisan filamen, yang akan melemahkan bagian tersebut.

Di sisi lain, ketebalan lapisan yang lebih rendah akan memastikan bahwa semua lapisan yang berbeda menempel dengan benar. Namun, ini hanya sampai titik tertentu, karena di bawah 0,1 mm akan menurunkan kekuatan cetakan.

Pada dasarnya, tinggi lapisan terkuat adalah 0,1 mm atau 0,12 mm, naik di atas atau di bawah nilai ini akan menurunkan kekuatan cetakan.

Bagaimana cara meningkatkan Kekuatan Cetakan 3D?

Selain menyesuaikan tinggi lapisan, persentase isi, mencetak objek dengan orientasi berbeda, dan semua langkah yang baru saja saya sebutkan, Anda juga dapat menganil hasil cetak, yang terdiri dari memanaskan seluruh objek yang dicetak ke suhu transisi kacanya sehingga sedikit “meleleh”, yang mengubah struktur molekul filamen dan juga membantu lapisan melekat lebih baik.

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang cara kerja proses anil, baca artikel ini.

Ringkasan:Isi untuk berbagai jenis cetak

Saya telah menyebutkan semua informasi ini sebelumnya, tetapi ini hanya ringkasan singkat tentang persentase dan pola pengisi yang harus Anda gunakan tergantung pada jenis objek yang akan Anda cetak.

Bagian yang harus kuat dan tahan

• Pola Isi: Kubik, subdivisi kubik, oktet, seperempat kubik, giroid
• Persentase Isi: 50-75%

Cetakan biasa

• Pola Isi: Kisi, segitiga, segi enam
• Persentase Isi: 15-50%

Model, gambar, dan miniatur

• Pola Isi: Garis, zig-zag
• Persentase Isi: 0-15%

Cetakan fleksibel

• Pola Isi: Konsentris, silang, lintas 3D
• Persentase Isi: 0-100% (tergantung kesukaan Anda terhadap squishiness)

Kesimpulan

Seperti yang saya sebutkan, pola pengisi terkuat adalah bujursangkar dan sarang lebah, dengan yang terakhir tidak sekuat dalam hal kekuatan tarik tetapi lebih kuat dalam segala hal.

Jangan lupa bahwa ada banyak faktor lain yang memengaruhi kekuatan dan ketahanan cetakan Anda, jadi ingatlah juga hal itu!

Semoga informasi ini bermanfaat!

Semoga harimu menyenangkan!

Lihat bagian produk yang kami rekomendasikan

Kami membuat bagian produk yang direkomendasikan yang akan memungkinkan Anda menghilangkan dugaan dan mengurangi waktu yang dihabiskan untuk meneliti printer, filamen, atau peningkatan apa yang akan didapat, karena kami tahu bahwa ini bisa menjadi tugas yang sangat menakutkan dan yang umumnya menyebabkan banyak kebingungan .

Kami telah memilih hanya segelintir printer 3D yang kami anggap baik untuk pemula maupun menengah, dan bahkan para ahli, membuat keputusan lebih mudah, dan filamen, serta peningkatan yang terdaftar, semuanya diuji oleh kami dan dipilih dengan cermat. , sehingga Anda tahu bahwa mana pun yang Anda pilih akan berfungsi sebagaimana mestinya.