El mejor patrón de relleno para Impresión 3D

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Elegir el patrón de relleno adecuado en impresión 3D puede marcar una gran diferencia en la calidad, resistencia y tiempo de impresión de tus piezas. Con múltiples opciones disponibles, es esencial comprender cuál es el mejor patrón de relleno para tus necesidades específicas. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de patrones de relleno y sus ventajas, ayudándote a tomar una decisión informada para optimizar tus impresiones 3D.

A la hora de laminar vuestro diseño, tenéis diferentes opciones de relleno, y seguramente os preguntéis ¿Qué relleno debo utilizar? ¿debo elegir un patrón de relleno diferente dependiendo del diseño que imprima?

Por ello vamos a desvelar el resultado que puedes obtener, cuando eliges el relleno y los parámetros correctos para tu impresión. De esta manera reducirás material, tiempo, costes y el peso del producto final.

¿Qué es el relleno en tu impresión 3D?

El relleno está dentro de la carcasa del diseño 3D, proporcionando un soporte interno para las capas superiores. Se diferencian diferentes tipos de patrón desde diferentes formas, rellenos, ajustando la densidad entre 0% (hueco) y 100% (sólido).

La mayoría de las impresiones 3D se pueden imprimir en torno al 10% y el 15% para que sea una impresión óptima. Rara vez se imprimen de forma sólida (100% de relleno) o completamente hueca.

Si imprimes un modelo sin relleno, corres el riesgo de que el diseño tenga pequeños huecos o incluso algunos agujeros en la impresión. En cambio, si imprimes un modelo con gran relleno tendrá menos hueco pero tardará mucho más tiempo. Por ello, lo recomendable es utilizar un relleno óptimo.

Los modelos que tienen 100% de relleno consumen más filamento y sobre todo más tiempo. Además, en la mayoría de los casos, los modelos sólidos no proporcionan mejores propiedades mecánicas en comparación con los modelos con un relleno más escaso.

¿Cuál es el relleno ideal para tu impresión?

La opción ideal es tener una configuración de relleno intermedio para ahorrar material y tiempo. La mayoría de las veces, tiene poco sentido establecer una densidad de relleno superior al 40%, ya que la configuración más optima es entorno al 10-20% para tener un equilibrio optimo entre resistencia, confiabilidad e impresión, tiempo de impresión y consumo de material.

Un relleno del 5% podría ser suficiente para tener una impresión optima en las piezas grandes y simples impresas con PLA. Con una densidad superior al 20%, se obtiene una mayor tenacidad. Sin embargo se puede lograr el mismo efecto agregando también diferentes parámetros (configuración de impresión/ capas y perímetros)

Si necesitas que una pieza sea muy resistente, puedes aumentar el relleno, pero no es recomendable hacerlo hasta el 100%. De hecho podemos usar patrones de relleno para realizar impresiones óptimas sin necesidad de paredes o capas superiores o inferiores, dejando el patrón de relleno a la vista.

Con diferentes configuraciones de impresión, puede cambiar no solo la estructura interna y las propiedades mecánicas, sino también la velocidad de impresión, el consumo de material y la superficie del objeto.

Patrones de relleno
Tipos de patrones de Relleno. Fuente: All3dp

Tipos de rellenos 3D en PrusaSlicer

Prusa Slicer ofrece diferentes alternativas en cuanto a patrones de relleno que se diferencian en cuanto a:

  • Velocidad de impresión
  • Densidad de material
  • Soportes de capas superiores
  • Estética
  • Flexibilidad

La lista de rellenos ha crecido mucho y puede resultar difícil elegir el relleno correcto entre los 13 patrones de relleno que hay disponibles actualmente. Aunque parece que todos son iguales, muchos de ellos tienen bastantes diferencias entre sí dependiendo del diseño que vayas a imprimir. Algunos rellenos pueden ahorrarnos mucho material y tiempo.

Por ello vamos a agrupar los diferentes parámetros de relleno dependiendo de las impresiones que vayas a hacer pero sobre todo de los resultados que quieras obtener, y aquí tiene mucho que ver el tipo de infill.

Rectilíneo

Rectilíneo es uno de los patrones de rellenos más básicos que tenemos a la hora de laminar. Crea una cuadrícula rectilínea imprimiendo una capa en una dirección y la siguiente capa en otro dirección. De esta manera, se ahorra filamento y no se acumula material en los cruces de impresión de filamento. Esto lo convierte en uno de los rellenos de impresión más rápidos y de los más utilizados.

Si quieres hacer una impresión con un relleno al 100%, este es el único recomendable, de hecho PrusaSlicer cambiará automáticamente el perfil de relleno si tienes otro perfil configurado en su perfil.

Patrón de Relleno Rectilineo
Patrón de Relleno Rectilíneo. Fuente: PrusaPrinters

Rectilíneo alineado

Este tipo de relleno está formado por líneas paralelas dibujadas en el interior del diseño. Es muy similar al tipo anterior, solo que este relleno ahorra tiempo, tiene un consumo medio de material y además no acumula material en los cruces. Sin embargo, el uso de este relleno puede causar algún problema cuando la dirección de las líneas en el relleno es la misma que en el relleno de la primera capa sólida superior, si son perfectamente paralelas, las capas superiores pueden tener problemas con el puente.

Patrón de Relleno Rectilineo Alineado
Patrón de Relleno Rectilíneo Alineado. Fuente: PrusaPrinters

Rejilla

Esta es una de las variantes de relleno más simples y rápidas. A diferencia del rectilíneo se imprime en ambas direcciones en cada capa. De esta forma, el material se acumula en los puntos donde se cruzan los caminos. El relleno de la rejillas es más sólido que el relleno rectilíneo, pero a veces puede causar ruido molesto o incluso una mala impresión.

Patrón de Relleno Rejilla 3D
Patrón de Relleno Rejilla. Fuente: PrusaPrinters

Líneal

Este tipo de rellenos es uno de los pocos que no tiene ningún cruce de caminos en una capa. Es similar al rectilíneo en el tiempo de impresión y el consumo de material. Sus caminos son similares al relleno rectilíneo pero no son paralelos entre sí. En cambio, se imprimen en un ángulo agudo.

Patrón de Relleno Lineal 3D

Triángulos

Este relleno funciona de manera similar al relleno de cuadrícula: los caminos se cruzan en una capa, sin embargo , esta vez se imprimen en tres direcciones y forman una estructura triangular. En cuanto a consumo de material y tiempo es casi idéntico al de la red.

Patrón de Relleno Triangulos 3D

Estrellas

El relleno de estrellas se basa en triángulos, pero los caminos se cambian para formar estrellas de seis puntas. Este relleno se crea mediante líneas que se cruzan entre sí dentro de una sola capa. El consumo de material y tiempo es similar al del relleno anterior.

Patrón de Relleno Estrellas

Cúbicos

Es un relleno con caminos que se cruza entre sí dentro de una capa. A diferencia de los rellenos descritos anteriormente, crea cubos orientados con una esquina hacia abajo. De esta manera, crea numerosas bolsas de aire que pueden servir como aislamiento térmico o hacer que el objeto flote en el agua. Una parte positiva es que el tiempo de impresión y el consumo de filamento no difieren de los rellenos anteriores.

Patrón de Relleno Cúbico

Giroide

Este patrón de relleno es uno de los más prácticos y más usados. Tiene soporte en todas las direcciones. Además, se imprime rápido y ahorra material porque no tiene líneas cruzadas en la capa. Además la forma que tiene este relleno permite rellenarlo con resina epoxi u otro líquido.

Patrón de Relleno Giroide 3D

Cúbico Adaptativo

El relleno cúbico adaptativo funciona según el mismo principio que es cúbico. Está formado por cubos orientados donde las líneas se cruzan en una capa. A diferencia del relleno simple, este patrón hace que el relleno sea más denso hacia los bordes del modelo, dejando grandes cavidades en el medio. Una de las ventajas que dispone es que el relleno es más denso hacía los bordes del modelo, dejando grandes vacíos en el medio. Consume mucho menos relleno que el modelo rectilíneo.

Patrón de Relleno Cúbico Adaptativo

Concéntrico

Este relleno traza las líneas del perímetro del modelo, haciéndolas mucho más pequeñas hacia el centro. Esto resulta útil con piezas transparentes o modelos flexibles. Aunque tarda más tiempo que otros tipos de patrones de rellenos, no consume más material.

Patrón de Relleno Concentrico 3D

Soporte cúbico

Este relleno cuenta con más densidad de relleno en el eje Z. Se caracteriza por apoyar las capas superiores ahorrando la mayor cantidad de material posible. El consumo de material y el tiempo de impresión de este relleno es uno de los más bajos.

Patrón de Relleno  Cúbico

Panal de abeja

Este panel de abeja se diferencia en que imprime el relleno en una cuadrícula formada por hexágonos. Presenta mucho más resistencia mecánica y caminos sin cruces en la impresión. Algunas de sus desventajas es que consume aproximadamente un 25% más de material en comparación con otros patrones de rellenos y mucho más tiempo.

Patrón de Relleno Panel 3D

Panal de Abeja 3D

Este relleno no tiene líneas cruzadas en una capa, pero crea pequeños espacios entre las capas. Este patrón de relleno se encarga de imprimir cuadrados y octágonos más grandes y más pequeños para crear columnas de grosor que aumenta y disminuye periódicamente. Consumen más material y más tiempo de impresión que el panel de patrón de abeja.

Patrón de Relleno Panel de Abeja 3D

Curva de Hilbert

La curva de Hilbert crea un laberinto rectangular dentro del modelo. La principal ventaja de este relleno es su apariencia no tradicional y que se puede rellenar con resina epoxi u otro tipo de líquido. El modelo se divide en varias cavidades grandes. La principal desventaja de este relleno es que tarda más tiempo, siendo parecido al rectilíneo.

Patrón de Relleno Curva de Hilbert

Acordes de Arquímedes

Presenta un relleno en espiral, que en comparación con el relleno rectilíneo, ahorra material y tiempo. Al presentar los acordes de Arquímedes ayudan con la flexibilidad del modelo si se imprime con filamento flexible.

Patrón de Relleno Acordes de Arquímedes

Espiral de Octograma

Este tipo de relleno presenta unos compartimentos más grandes, por ello se puede rellenar el objeto con líquido fácilmente. Además, este tipo de espiral también ayuda a con la flexibilidad de ciertos modelos. Consume el mismo material que el patrón de relleno Acordes de Arquímedes, pero el tiempo de impresión es un poco más largo.

Patrón de Relleno Espiral de Octogama

El Mejor Patrón de Relleno para ahorrar Material

Muchas veces, nuestras piezas van a tener una finalidad decorativa, y nuestra prioridad es el ahorro de material de relleno, o incluso, en ocasiones, lo que queremos es que el relleno interfiera lo menos posible en piezas la impresión 3D de piezas transparentes. Pues existe uno específicamente creado para este propósito, se trata del relleno Lightning o Iluminación.

Lightning

Este patrón de relleno, que en otros laminadores también lo puedes encontrar como “Iluminación”, es ideal para ahorrar material y para conseguir que interfiera lo menos posible en piezas donde se quiere conseguir un acabado translúcido.

Se trata de un relleno que sólo se coloca allá donde es estrictamente necesario para la correcta impresión de la pieza.

Patron de Relleno Lightning

¿Cómo Elegir el Mejor Patrón de Relleno?

Consideraciones de Resistencia

Para piezas que deben soportar grandes cargas o estrés mecánico, los patrones triangulares, hexagonales y gyroid son las mejores opciones debido a su alta resistencia estructural.

Tiempo de Impresión

Si el tiempo de impresión es un factor crucial, los patrones de línea recta, cuadrícula, zigzag o lightning ofrecen una impresión más rápida sin comprometer demasiado la integridad de la pieza.

Uso de Material

El patrón hexagonal es eficiente en términos de material, proporcionando una buena resistencia con un uso mínimo de filamento. El patrón gyroid también es eficiente, especialmente para piezas que requieren una combinación de fuerza y flexibilidad.

Aplicación Específica

Considera la aplicación final de la pieza. Por ejemplo, para modelos decorativos, el patrón de relleno puede ser menos crítico, mientras que para piezas funcionales, elegir el patrón correcto es esencial para el rendimiento y la durabilidad.

Mejor Patrón de Relleno para Conseguir Flexibilidad

Imprimir con materiales flexibles, como TPU (poliuretano termoplástico), requiere una cuidadosa selección del patrón de relleno para maximizar la flexibilidad de las piezas.

  • Curva de Hilbert: este relleno tiene una serie de ventajas como distribución uniforme de fuerzas, mejora de la flexibilidad, facilitando que la pieza se doble y se flexione sin fracturarse.
  • Gyroid: es quizá el relleno más utilizado para imprimir flexibles y conseguir flexibilidad. Su estructura continua proporciona soporte en todas las direcciones. Además, mantiene el equilibrio y la resistencia y flexibilidad.
  • Concéntrico: permite alta elasticidad, es ideal para piezas como juntas, fundas y elementos que deben mantener baja deformación.

Conclusión

No existe un único “mejor” patrón de relleno para todas las impresiones 3D, ya que la elección depende de varios factores como la resistencia requerida, el tiempo de impresión y el uso de material. Evaluar las necesidades específicas de tu proyecto te ayudará a seleccionar el patrón de relleno más adecuado, optimizando así tus resultados de impresión 3D.

Explora y experimenta con diferentes patrones de relleno para encontrar el equilibrio perfecto que se adapte a tus proyectos y maximice la eficiencia de tus impresiones.

De hecho, un estudio dirigido por Miguel Fernandez-Vicente, Wilson Calle, Santiago Ferrandiz y Andres Conejero, que fue un trabajo colaborativo entre la Universitat Politècnica de Valencia y la Universidad Politecnica Salesiana del Ecuador, determinó que la influencia de los diferentes patrones de impresión provoca una variación inferior al 5% en la resistencia máxima a la tracción, aunque el comportamiento es similar. La combinación de un patrón rectilíneo en un relleno 100% muestra la mayor resistencia a la tracción, con un valor de 36,4 Mpa, con una diferencia de menos del 1% con respecto al material ABS en bruto.

2 comentarios de “El mejor patrón de relleno para Impresión 3D

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