Заполнение в 3D-печати: шаблоны Cura и важные настройки
Рисунок и плотность заполнения влияют на прочность, упругость, расход пластика и время печати. Разбираем шаблоны слайсера Cura и связанные параметры.
Заполнение — не только экономия пластика
Заполнение рассчитывается слайсером автоматически, и его часто оставляют как есть. Между тем оно влияет и на ход печати, и на свойства готовой детали, в частности на соотношение твёрдости и упругости, а значения по умолчанию оптимальны далеко не всегда. Осознанный выбор шаблона и его параметров бережёт материал, время и ресурс принтера.
Задачи удобно разделить по назначению изделий:
- декоративные — прочность не нужна, заполнение лишь поддерживает верхние слои и нависающие внутрь стенки либо отсутствует вовсе;
- детали обычной прочности — достаточно стандартных настроек;
- детали повышенной прочности, нагруженные в одном или во всех направлениях, — здесь важны рисунок и его ориентация, применяются объёмные шаблоны;
- гибкие детали — фигурные шаблоны, не мешающие растяжению, сжатию и скручиванию.
Ниже описаны шаблоны слайсера Cura версии 5.4.0, где их около полутора десятков.
Плоские шаблоны
Сетка — вариант по умолчанию. Она подходит большинству стандартных моделей, даёт средний уровень прочности и печатается проще и быстрее многих других.
К её разновидностям относят Треугольники и «Шестигранник и треугольник». Треугольники рекомендуют для деталей с нагрузкой по осям X и Y и для моделей, стенки которых параллельны линиям обычной Сетки. Второй вариант прочнее: чередование сот разной формы и размера укорачивает линии, и они реже рвутся при печати.
Линии похожи на Сетку, но в каждом направлении укладываются через слой и вдвое плотнее. Результат эластичнее, однако длинные линии, слабо связанные с предыдущим слоем, рвутся чаще. По скорости шаблон близок к Сетке. Зигзаг от Линий почти не отличается.
Объёмные шаблоны для нагруженных деталей
Когда нагрузка действует во всех направлениях, выбирают объёмное заполнение. Куб заполняет модель симметричными пирамидками: коробление при печати снижается, нагрузка распределяется по объёму равномерно. Диагональные линии могут проступать на стенках, и если это нежелательно, увеличивают число слоёв стенки.
Динамический куб строит ячейки разного размера — чем дальше от поверхности, тем крупнее. Это экономит пластик и время с некоторой потерей прочности. Восьмигранник отличается от Куба расположением граней; предполагается, что нагрузка по диагонали ячеек деформирует его сильнее, чем по осям, что стоит учитывать на тонкостенных моделях. Четверть куба мало отличается от Восьмигранника и видом, и свойствами.
Разницу между этими четырьмя шаблонами можно оценить только на конкретной модели. Имеет смысл нарезать её несколько раз и сравнить разрезы: возле оболочек не должно быть крупных пустот, а горизонтальные линии должны как можно меньше совпадать по направлению со стенками.
Гироидное заполнение — трёхмерные волны с одинаковой прочностью и упругостью по всем трём осям. Его минусы — долгая нарезка, большой файл и повышенная нагрузка на электронику принтера. Больше подходит гибким пластикам, но служит и альтернативой Кубу для твёрдых.
Шаблоны для гибких и декоративных изделий
- Концентрическое — поверхности, повторяющие контур стенок. Рассчитано на резиноподобные пластики, даёт максимальную гибкость по вертикали и мягкость по горизонтали. Применяется редко, когда прочность должна быть близка к пустотелой детали.
- Крестовое — плотнее концентрического, с высокой упругостью в горизонтальной плоскости, растущей по мере сжатия. Подходит для отбойников, бамперов и других деталей, принимающих удар по X и Y, скручивание и изгиб.
- Крестовое 3D — жёстче Крестового и работает также по вертикальной оси.
- Молния — строит только опору под крышку, в остальном модель пустотелая. Оптимальна для ненагруженных и декоративных изделий и заметно экономит пластик.
Параметры, общие для всех шаблонов
Порядок печати. Если сначала идёт стенка, заполнение меньше просвечивает и поверхность получается глаже. Если сначала заполнение, стенка опирается на него и устойчивее, что полезно при больших отрицательных углах. Чередование порядка скорее складывает недостатки обоих вариантов.
Соединение линий заполнения. Линии печатаются непрерывно: меньше откатов, выше прочность, стенка получает дополнительные короткие отрезки. Экономия пластика при отключении незначительна, поэтому опцию лучше держать включённой.
Ширина и поток. Если линии рвутся, что характерно для узлов Сетки, Линий и родственных шаблонов, поток поднимают примерно на 10% или увеличивают ширину. По умолчанию она равна диаметру сопла, но допустимо увеличение в полтора-два раза — деталь при этом становится заметно прочнее.
Перекрытие со стенкой. Чем сильнее заполнение заходит на внутреннюю линию стенки, тем крепче связь, но тем заметнее оно снаружи. Обычно задают около 10% и увеличивают, если между элементами видны щели.
Слои стенки. Их число повышает прочность и гладкость, но увеличивает расход и время. Для большинства деталей достаточно 2–3, для нагруженных — 4–6, для декора хватит одного. Число слоёв крышки и дна также настраивается.
Плотность. Диапазон — от 0 до 100%. Нулевая даёт пустотелую модель, полная — почти монолит, близкий по прочности к литью. В большинстве случаев используют 20–30%.
Заполнение и качество крышки
При малой плотности нити крышки провисают между линиями заполнения, и через первый слой виден рельеф опоры. Каждый следующий слой сглаживает картину; при 30% заполнения обычно хватает трёх. Нужное количество зависит также от температуры сопла, обдува, скорости и размера модели. Последние версии Cura на крупных моделях сами уплотняют заполнение под крышкой, а первый её слой печатают в режиме моста.