Έχετε δίκιο, οι περισσότεροι γνωρίζετε ήδη ότι το εσωτερικό μιας τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι «κούφιο». Ξέρετε όμως πως να διαλέγετε το ιδανικό «γέμισμα» με βάση την εκτύπωση σας και πως αυτό μπορεί να αλλάξει την εξοικονόμηση νήματος αλλά και την σταθερότητα της κατασκευής σας?
Σε αυτό το άρθρο θα προσπαθήσουμε να συγκεντρώσουμε όσο περισσότερες πληροφορίες μπορούμε για τα είδη του infill και για τον τρόπο επιλογής του!
Τι είναι το Infill?
Ας ξεκινήσουμε με τα βασικά. Αν μπορούσαμε να κάνουμε μια τέλεια εγκάρσια τομή σε μια τρισδιάστατη εκτύπωση, όπως για παράδειγμα σε έναν 3D Printed κώνο, θα μπορούσαμε να βρούμε:
- Ένα «ΜΑΣΙΦ» κομμάτι πλαστικού (γεμισμένο με νήμα)
- εντελώς ΚΕΝΟ (!) εσωτερικό ή
- Ένα εσωτερικό με ένα λίγο πιο “αραιό” επαναλαμβανόμενο σχέδιο, για γέμισμα
Το τελευταίο είναι το infill, και είναι ένα σημαντικό κομμάτι που επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό το αποτέλεσμα της εκτύπωσης μας!
Γιατί το χρειαζόμαστε?
Είναι απλό. Στο παράδειγμα του κώνου, όπου η εκτύπωση “χτίζεται” στρώση-στρώση και μικραίνει όσο ανεβαίνει, μπορούν να συμβούν και τα 3 παραπάνω σενάρια! Φυσικά το πρώτο σενάριο με το πλήρες γέμισμα είναι και το πρώτο που θα αποκλείαμε, καθώς καταναλώνει υπερβολικά πολύ νήμα χωρίς λόγο.
Το σενάριο 2 μπορεί να συμβεί μεν, αλλά μόνο σε εκτυπώσεις σαν τον κώνο, όπου δεν θα χρειαστεί να εναποθέσουμε νήμα σε κάποιο κενό σημείο της εκτύπωσης (στο κέντρο για παράδειγμα). Βέβαια ως συνέπεια αυτού, το αντικείμενο μας θα είναι ελαφρύ μεν, αλλά εύθραυστο!
Το τρίτο σενάριο λοιπόν είναι και το επικρατέστερο. Χρειαζόμαστε το infill για να «χτίσουμε» πάνω του την εκτύπωση μας αλλά και για να κάνουμε το αντικείμενο μας πιο στιβαρό και λιγότερο εύθραυστο!
Έτσι το αντικείμενο μας θα έχει την σωστή αναλογία βάρους και στήριξης και θα μπορεί δομικά να αντέξει πιο εύκολα την πίεση, τη στρέβλωση και άλλες δυνάμεις.
Η σωστή επιλογή του infill μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την αντοχή, την ανθεκτικότητα αλλά και την ευκαμψία της εκτύπωσης μας ενώ έχει άμεση επίπτωση στην κατανάλωση νήματος, τον χρόνο εκτύπωσης και το βάρος του τελικού μας αντικειμένου.
Εξαρτάται η επιλογή μας από το νήμα?
Ναι! Υπάρχουν είδη infill που θα βοηθήσουν την κατασκευή σου καλύτερα εάν το νήμα που χρησιμοποιείς είναι για παράδειγμα εύκαμπτο (όπως ένα TPU) ή εάν επιδιώκεις να πετύχεις μεγαλύτερη στατικότητα και ανθεκτικότητα όπως πχ με ένα ABS)!
Πόσα είδη infill υπάρχουν?
Ας πάμε τώρα στο δύσκολο κομμάτι. Τις επιλογές! Μπαίνοντας στο slicer μας, θα βρούμε πολλές επιλογές από διαθέσιμα infill. Πολλές από αυτές ενδέχεται να έχουν ελαφρώς διαφορετική ονομασία από slicer σε slicer, αλλά η γεωμετρία τους παραμένει ίδια σε κάθε περίπτωση! Εμείς ανατρέχουμε στο slicer της Creality στο οποίο θα βρείτε τις παρακάτω βασικές επιλογές:
Ας δούμε επιγραμματικά κάποια από τα πιο συνηθισμένα είδη infill και τα βασικά πλεονεκτήματα τους!
1. Grid
Αναμφισβήτητα μια από τις επικρατέστερες επιλογές, το grid infill δημιουργεί μια τετράγωνη δομή. Βασικό του γνώρισμα είναι ότι το νήμα διακλαδώνεται όπου υπάρχει γωνία 90 μοιρών.
Στα πλεονεκτήματά του είναι σίγουρα η ταχύτητα εκτύπωσης, η ομοιόμορφη στήριξη και η ευχρηστία του. Επιδεικνύει επίσης πολύ καλή συγκόλληση των στρώσεων της εκτύπωσης (layer adhesion). Το μειονέκτημα του είναι ότι λόγω της μεγαλύτερης συγκέντρωσης νήματος στα σημεία διακλάδωσης, μπορεί να οδηγήσει σε clogging της κεφαλής.
2. Line (Rectilinear ή Linear)
Δημιουργώντας ένα σύνολο από παράλληλες γραμμές στην πρώτη στρώση και περιστρέφοντας όλο αυτό το σχέδιο στην επόμενη στρώση κατά 90 μοίρες το infill αυτό δημιουργεί ένα αποτέλεσμα το οποίο φαινομενικά προσομοιάζει το grid!
Εξαλείφει την συγκέντρωση νήματος σε συγκεκριμένα σημεία (που δημιουργεί το grid), ενώ είναι εξίσου γρήγορο στην εκτύπωση. Είναι μια από τις πιο δημοφιλείς επιλογές.
3. Triangle
Αυτή η τριγωνική δομή είναι μια παραλλαγή του grid με διακλαδώσεις του νήματος σε γωνία 60 μοιρών σε τρείς κατευθύνσεις. Μοιράζεται το μειονέκτημα του grid infill αλλά παρέχει μεγαλύτερη αντοχή στην εκτύπωση μας.
Χρησιμοποιείται αρκετά για prototyping σε αντικείμενα λόγω της ταχύτητας και στιβαρότητας του!
4. Hexagon socket
Παρότι μοιάζει εκτελεστικά με το τρίγωνο infill, το εξάγωνο έχει σημαντικά μεγαλύτερη αντοχή στην οριζόντια κατεύθυνση. Δημιουργεί 3 σετ γραμμών σε 3 διαφορετικές κατευθύνσεις αλλά με τέτοιο τρόπο ώστε να μην υπάρχει διακλάδωση στο ίδιο σημείο.
Έτσι γίνεται ιδανική επιλογή για prototyping αλλά και για ελαφρώς πιο απαιτητικά αντικείμενα από πλευράς ανθεκτικότητας σε κρούση!
5. Cube
Με τρισδιάστατο σχεδιασμό το σχήμα του Cube είναι μοναδικό. Προσφέρει ένα πλέγμα από κύβους προσανατολισμένους ώστε να στέκονται στις γωνίες τους, γεγονός που επιτρέπει την εκτύπωσή τους χωρίς να προεξέχουν οι εσωτερικές επιφάνειες.
Τι ακριβώς προσφέρει αυτό? Έχουμε ισόποση πυκνότητα σε όλες τις κατευθύνσεις (συνεπώς και ίση ανθεκτικότητα), ενώ λόγω της διάταξης του νήματος περιορίζεται το φαινόμενο ¨pillow effect¨ καθώς δεν επιτρέπει τον σχηματισμό μεγάλων μαζών θερμού αέρα σε μια κατεύθυνση! Προτείνεται για πολύπλοκα σχήματα και για functional εκτυπώσεις!
6. Adaptive Cube
Το Adaptive cubic infill διέπεται από την ίδια αρχή με το Cube. Η διαφορά που το κάνει πιο εξελιγμένο είναι η αυτόματη ρύθμιση της πυκνότητας των κύβων που σχηματίζει, ανάλογα με το αρχείο και τις ρυθμίσεις μας.
Τι κάνει αυτό το infill πιο χρήσιμο από άλλα? Σε μεγάλες εκτυπώσεις όπου μπορεί να υπάρχει αρκετός εσωτερικός όγκος στο αρχείο μας για να «γεμίσει», το adaptive cubic infill προσαρμόζει το σχέδιο του κάθε «κύβου» έτσι ώστε να καταλήξουμε με μια ελαφριά εκτύπωση, με λιγότερη κατανάλωση νήματος, γρήγορα και χωρίς να θυσιάσουμε τις εξωτερικές λεπτομέρειες μας!
Σε μια ενδεικτική σύγκριση με το Linear infill μπορεί να καταναλώσει έως και ¾ λιγότερο νήμα για την ίδια εκτύπωση!
Στα αρνητικά του, για να ολοκληρωθεί το slicing χρειάζεται αισθητά περισσότερος χρόνος ενώ η δομή αυτή δεν συνιστάται σε εύκαμπτες εκτυπώσεις.
7. Hilbert curve
Η καμπύλη Hilbert* σχηματίζει έναν ορθογώνιο λαβύρινθο. Εκτός από την ιδιαίτερη οπτική της σχεδίαση, υπάρχουν χρήστες που την χρησιμοποιούν για να δημιουργήσουν ένα αντικείμενο το οποίο θα μπορεί στη συνέχεια να γεμίσει με ρητίνη ή άλλου είδους υγρά λόγω της μορφολογίας της.
Επηρεάζει αρνητικά τον χρόνο εκτύπωσης καθώς είναι πιο απαιτητική ενώ καταναλώνει περίπου το ίδιο νήμα με ένα linear infill (βλ 2).
*Fun fact: Η καμπύλη Χίλμπερτ είναι μια συνεχής fractal καμπύλη που περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό μαθηματικό Ντέιβιντ Χίλμπερτ το 1891, ως παραλλαγή των space-filling καμπυλών Peano που ανακαλύφθηκαν από τον Τζουζέπε Πεάνο το 1890.
8. Concentric
Τα ομόκεντρα σχήματα είναι μια ακόμα ιδιαίτερη επιλογή infill. Αυτό το είδος infill ιχνηλατεί τις περιμετρικές γραμμές του σχεδίου σας και τις μικραίνει προς το κέντρο.
Τι σημαίνει αυτό? Εάν εκτυπώσετε έναν κύλινδρο, θα δημιουργήσει ομόκεντρους κύκλους μέσα στον κύλινδρο. Εάν τυπώσετε έναν κύβο, θα προσαρμοστεί δημιουργώντας τετράγωνα εσωτερικά! Συναντάται συνήθως σε εύκαμπτες και διαφανείς εκτυπώσεις με μοναδικό μειονέκτημά του τον χρόνο εκτύπωσης.
Tip: συνήθως χρησιμοποιείται με ρύθμιση 100% fill, για να μην δημιουργηθούν προβλήματα στατικότητας στο αντικείμενο που τυπώνουμε!
9. Cross
Ο “σταυρός” είναι ένα μοτίβο που βρίσκει εφαρμογή κυρίως σε εύκαμπτα και μαλακά υλικά εκτύπωσης που συνήθως στρεβλώνουν έντονα κατά την χρήση.
Το Slicing θα χρειαστεί περισσότερη ώρα με αυτό το infill ενώ δεν συνιστάται η χρήση του σε πιο άκαμπτα υλικά.
10. Cross 3D
Σε μια πιο ενισχυμένη παραλλαγή του Cross, το Cross 3D είναι ένα τρισδιάστατο μοτίβο που χτίζεται υπό κλίση στον άξονα Z για να δημιουργήσει μια δομή που είναι κατάλληλη για εύκαμπτα αλλά και λίγο πιο άκαμπτα αντικείμενα, προσδίδοντας μεγαλύτερη στιβαρότητα στην αρχιτεκτονική του σχεδίου μας.
11 Honeycomb
Παίρνοντας έμπνευση από την φύση, το μοτίβο αυτό προσομοιάζει μια κυψέλη! Με το εξάγωνο σχήμα του δημιουργεί ελαφριές κατασκευές με εξαιρετική αντοχή μοιράζοντας το βάρος ή την πίεση που δέχεται το αντικείμενο σας ομοιόμορφα. Έτσι γίνεται ιδανική επιλογή για λειτουργικά μέρη και ανταλλακτικά!
Εάν το επιλέξετε, υπολογίστε ότι θα καταναλώσει περίπου 25% περισσότερο νήμα από ένα άλλο infill ενώ η εκτύπωση σας θα διαρκέσει έως και 2 φορές περισσότερο χρόνο!
12. Gyroid (Spiral icotahedron)
Μια επιλογή που παραμένει κατά πολλούς η αγαπημένη και μοναδική επιλογή για ανθεκτικά, εύκαμπτα ή μη αντικείμενα! Το τρισδιάστατο σπειροειδές αυτό μοτίβο προσφέρει σχεδόν ισοτροπικές μηχανικές ιδιότητες.
Η δομή του δημιουργεί δηλαδή εκτυπώσεις που μπορεί να παραμένουν ελαφρώς πιο αδύναμες στον άξονα z, αλλά έχουν ιδιαιτέρως ενισχυμένους τους άξονες x και y.
Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με υγρά ή ρητίνες, πράγμα που το καθιστά ιδανικό για υλικό στήριξης που θα αφαιρεθεί με χημικά ή νερό σε επόμενο βήμα!
Βέβαια ενώ είναι σχετικά γρήγορο στην εκτύπωση, θα καθυστερήσει την διαδικασία του slicing και θα δημιουργήσει μεγαλύτερα αρχεία G-code.
13. Archimedian
Αυτό το σπιραλοειδές μοτίβο συναντάται σε εκτυπώσεις με HIPS και PVA ως υποστηρικτικό μοτίβο το οποίο στη συνέχεια θα αφαιρεθεί αλλά και σε εύκαμπτες και διαφανείς εκτυπώσεις.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε εκτυπώσεις άκαμπτων υλικών αλλά δεν θα προσδώσει επιπλέον αντοχή στην εκτύπωση μας.
14. Lightning
Εδώ έχουμε μια ασυνήθιστη και ιδιαίτερη επιλογή! Σε σχήμα «κεραυνού», δημιουργείται μόνο σαν στήριξη της κορυφής της εκτύπωσης μας.
Το μοτίβο του lightning infill είναι ιδιαιτέρως χρήσιμο σε περιπτώσεις που δεν μας απασχολεί η αντοχή της εκτύπωσης.
Εάν επιδιώκουμε να έχουμε όμως μια τέλεια πάνω στρώση (σε μια επιφάνεια με λεπτομέρεια για παράδειγμα) γρήγορα και με το λιγότερο δυνατό βάρος, έχουμε βρει το αγαπημένο μας infill!
Εξοικονομεί νήμα και χρόνο, θυσιάζοντας την αντοχή (καθώς δημιουργεί μια όσο το δυνατόν ¨κενή¨ εκτύπωση! Το παράδοξο του είναι ότι είναι ένα infill που αποφεύγει το Infill!
Υπάρχει ένα infill για όλες τις δουλειές?
Γίνεται από πολλούς λόγος για το τέλειο infill. Συχνά αναφέρονται ως ιδανικά «για τα πάντα» επιλογές όπως το gyroid infill, το hexagon και το triangle. Και η αλήθεια είναι ότι, για πολλές περιπτώσεις, είναι επιλογές με πολλά θετικά και με καλή σχέση ανθεκτικότητας και βάρους.
Η καλύτερη συμβουλή που μπορεί κανείς να δώσει είναι να προσαρμόζουμε το infill ανάλογα με τις απαιτήσεις του αντικειμένου μας, την κατανάλωση νήματος που θέλουμε και τον χρόνου που θέλουμε να διαθέσουμε για την εκτύπωση!
Άλλωστε το infill είναι μια μόνο παράμετρος στην 3D εκτύπωση! Παρότι πολλές από τις επιλογές που αναλύσαμε είναι πολύ δημοφιλείς για την ενίσχυση της δομικής αντοχής των εκτυπώσεών μας, λόγω της ομοιόμορφης κατανομής του υλικού και των αποτελεσματικών χαρακτηριστικών αντοχής τους, δεν παύουν να υπάρχουν επιπρόσθετοι παράγοντες που θα μας επηρεάσουν.
Για παράδειγμα, ο προσανατολισμός της εκτύπωσης στο bed παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντοχή ενός εξαρτήματος. Όσο καλό infill και να έχουμε επιλέξει, μια εκτύπωση από έναν εκτυπωτή τεχνολογίας FDM (Fused Deposition Modeling), θα παρουσιάσει μειωμένη αντοχή κατά μήκος του άξονα Ζ λόγω του τρόπου λειτουργίας του ίδιου του εκτυπωτή. Αυτό βέβαια θα βελτιωθεί σημαντικά ρυθμίζοντας τις υπόλοιπες παραμέτρους μας έτσι ώστε να πετύχουμε το καλύτερο δυνατό layer adhesion!
Ξεκινήστε τις δοκιμές σας σήμερα και κάντε τις δικές σας μοναδικές εκτυπώσεις!!
Περιμένουμε το feedback σας!
