Antarctic Bear が最適な塗りつぶしパターンの設定方法を教えてくれます。

この投稿はCoco Bearによって2023-5-21 20:53に最後に編集されました。

はじめに: 3D プリントは複雑な構造の部品を簡単に製造できます。最終的な構造は同じに見えても、内部構造は異なります。 3D プリントの大きな利点の 1 つは、部品の中空度を変更できることです。製造に関しては、中空部品は中実部品よりも時間と材料が少なくて済むため、全体の重量とコストが削減されます。では、内部の中空構造をどのように設計すればよいのでしょうか?

3D プリントの内部構造は「充填構造」とも呼ばれ、希望する密度に応じて調整することができ、0% は中空部分、100% は中実部分を表します。さらに、セクションの塗りつぶし方は、さまざまなパターンに応じて調整できます。以下では、Antarctic Bear が、よく使われるスライスソフトウェア Cura で使用できるさまざまな塗りつぶしモードを紹介します。

アルティメーカーキュラ
Ultimaker Cura は世界で最も広く使用されている 3D スライスソフトウェアであり、毎週 400 万以上のファイル、合計 5 億以上のスライスファイルをカットし、数え切れないほどの企業や個人が 3D プリントの魔法を実現するのに役立っています。 Ultimaker Cura は継続的に改善され、バージョンが継続的に更新され、新機能が追加され、古い機能が改善され、常に 3D 印刷技術の最前線にいます。

よく使われる塗りつぶしパターンは何ですか?

△充填パターンはプリントの強度と柔軟性に大きく影響します

Cura の最新バージョン (5.3) では、14 種類の塗りつぶしが利用できます。南極のクマは用途に応じて分類されます。

● モデルとフィギュア: 稲妻、線、ジグザグ ● 標準 3D 印刷: グリッド、三角形、三六角形 ● 機能的な 3D 印刷: 立方体、精密立方体、八重奏、四分の一立方体、スパイラル ● 柔軟な 3D 印刷: 同心円、十字、3D 十字

模型とフィギュア

△ 模型船やフィギュアは低強度充填材に最適

充填密度: 0～15%

小型のモデルやフィギュアを印刷する場合、3D 印刷プロセスは通常、大きな力を加えるようには設計されておらず、高い圧力がかかることはありません。このタイプのアプリケーションでは、稲妻、線、またはジグザグの塗りつぶしパターンが最適であり、最も速い印刷速度を実現します。

△ 直線（左）、「塗りつぶし線をつなげる」の直線（中央）、ジグザグ（右）

他のスライサーの線と同様に、線とジグザグのパターンは 2 次元のグリッドを生成します。 2 つの違いは、線パターンではレイヤーごとに複数の線が生成されるのに対し、「ジグザグ」では 1 本の一定の線が生成される点です。上の画像でわかるように、「塗りつぶし線を接続」を選択すると、線とジグザグの違いはほとんど区別がつきません。ライトニングフィルは、基本的に稲妻のような形をした内部サポート構造です。インフィルはモデルの内部領域をサポートし、モデルの上部では密度が高くなります。材料を 90% 削減できるため、このインフィルタイプは高速印刷に最適です。

標準的な3Dプリント

典型的な充填密度: 15-50%

低い応力を受ける 3D プリントの場合は、中強度の充填パターンを使用する必要があります。グリッド、三角形、六角形などの塗りつぶしパターンは最適ですが、これらのパターンでは線に比べて印刷時間が 25% 長くなる可能性があることに注意してください。

●グリッド: よりシンプルな構造の 2 次元パターン。グリッドの主な利点は、3 つの中で最も複雑さが少ないため、すばやく印刷できることです。

●三角形：三角形で構成された2次元グリッド。大きな垂直荷重に耐えることができ、薄い長方形の部品に最適です。

●トライヘキサゴン: この 2D パターンは、三角形が点在する六角形を生成します。六角形の利点の 1 つは、六角形が効率的な形状であり、材料の使用量に比べて強力な塗りつぶしパターンであることです。これに加えて、3 つの六角形インフィルの各辺の接続ラインが短くなるため、印刷時の冷却不良によって発生する曲がりの問題が軽減されます。

△充填密度20%の三角形（左）と3つの六角形（右）

機能的な3Dプリント

△圧力に耐える必要がある3Dプリント部品

典型的な充填密度: >50%

上の写真のブラケットのような機能的な 3D プリント部品の中には、複数の方向で高い強度が求められるものもあります。塗りつぶしパターンには、立方体、正確な立方体、1/4 立方体、8 角形、スパイラルなどがあります。

●キューブ：キューブを積み重ねて傾けた3Dパターンです。

●プレシジョンキュービック：キュービックのこのバリエーションでは、使用する材料が少なくなります。

● 八角形: 四面体パッキングとも呼ばれるこのパターンは、ピラミッド形状を積み重ねます。

△ 充填密度50%の立方体（左）と八重格子（右）の充填パターン

● クォーターキューブ: この 3D パターンはオクテットに似ていますが、ピラミッド形状の半分がもう半分に対してシフトされています。

●スパイラル：波のような印象を与える、非常にユニークな3D模様。これにより、複数の方向で均等に強度のある印刷が実現します。したがって、この充填パターンは、さまざまな方法でストレスがかかる部品に適しています。

△ 充填密度50%の1/4立方体（左）と螺旋（右）

上記の構造は形状が非常に芸術的であり、充填密度を低くするためにも使用されます。以下に示す螺旋状の花瓶のように、この効果を好むメーカーもあります。

柔らかい3Dプリント構造

詰め物によっては柔軟性が高いものもあります

典型的な充填密度: 0-100%

柔軟なフィラメントでは、印刷の柔軟性を維持するために柔軟な塗りつぶしパターンを使用する必要があります。これらのタイプの印刷には、同心円、クロス、3D クロスなどの塗りつぶしパターンが最適です。

同心円: この 2D パターンは、プリントの内側に「波」の形を作成し、外壁の形状をシミュレートします。それはまるで水の中に石を投げ入れ、表面に同心円状の波紋を作り出すようなものです。

● クロス: 別の 2D パターンであるクロスは、非常に凝った見た目のクロスのグリッドを生成します。十字の間のスペースにより、曲げたりねじったりすることができます。

●3Dクロス：この3Dパターンは十字に似ていますが、プリントが大きくなるにつれて線が斜めに移動します。最終結果は、わずかに硬いオブジェクトになります。

△ 同心円（左）と十字（右）充填密度25%

ヒントとコツ

△塗りつぶし方向は通常45度に設定されています

塗りつぶしパターンの選択は重要です。塗りつぶし構造に加えて、Cura では次の印刷設定も調整する必要があります。

塗りつぶしラインの方向<br /> 塗りつぶしの設定で見落とされがちなのが、塗りつぶしラインの方向です。デフォルト設定は 45° で、X モーターと Y モーターが連携して最大速度でインフィルを印刷します。ただし、部品に最大限の強度や柔軟性を与えるために、充填物をさまざまな角度で配置することが有利な場合があります。

グラデーション塗りつぶし<br /> 塗りつぶしはパーツ全体で均一ではない場合があります。場合によっては、ユーザーはグラデーション塗りつぶしを選択して、パーツの周囲の塗りつぶし密度を高めることができます。一般的に言えば、より少ない材料を使用しながら、部品の有効な強度と剛性を維持する必要があります。このセットアップは Cura にネイティブでは付属していませんが、Python スクリプトを使用して簡単にコンパイルできます。

複数の充填密度

Cura のバージョン 4 以降では、充填密度を「モデルごとに」設定できるようになりました。同じ印刷物で、さまざまな塗りつぶしの密度と種類を使用できます。インポートされたモデルごとにカスタム設定を設定できるため、特定の領域に特化したサポートが可能になります。

壁の設定<br /> 壁とは上層と下層を指し、必要な材料の量や印刷時間、モデルの強度や重量に影響します。インフィルに関連して、変更できる設定はスキンのオーバーラップ率です。これは、壁が内部のインフィルとどの程度重なるかを制御します。パーセンテージが高いほど、インフィルがプリントの外側に密着し、モデルの強度が増します。

高速印刷<br /> 充填設定を調整することで、印刷時間を短縮する方法はいくつかあります。たとえば、塗りつぶし線は 45 度の角度で印刷されることが多く、これにより X モーターと Y モーターが最高速度に達することができます。塗りつぶしレイヤーの厚さも速度に影響を与える可能性があり、ユーザーはこの設定を調整してレイヤーの高さを厚くすることで時間を短縮できます。パターンを使用して印刷時間を短縮することもできます。通常、稲妻パターンが最も速く印刷されます。印刷に機械的な安定性が必要ない場合は、このパターンを使用して速度を 25% 向上させることができます。同心円、グリッド、三角形のパターンも比較的単純なパターンで、すぐに印刷できます。

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