Infill nella stampa 3D: definizione, caratteristiche principali e diverse tipologie

Lo riempimento si riferisce alla struttura interna di una parte stampata in 3D. Questo reticolo interno può essere prodotto utilizzando molte differenti forme. Lo scopo dello riempimento è ottimizzare il peso, la resistenza e il tempo di stampa della parte. Esistono diversi modelli di riempimento.

Cosa si intende per infill nella stampa 3D?

“L’infill” nella stampa 3D si riferisce ai modelli interni presenti nella maggior parte delle parti stampate in 3D. Le parti realizzate mediante alcuni processi di produzione, come lo stampaggio a iniezione, devono essere completamente solide o vuote. Le parti stampate in 3D con modellazione a deposizione fusa (FDM), invece, possono essere realizzate con una varietà di modelli strutturali che riempiono parzialmente lo spazio all’interno delle pareti stampate esterne.

Qual è lo scopo dello riempimento nella stampa 3D?

Lo scopo dello riempimento nella stampa 3D è quello di risparmiare tempo e materiale di stampa mediante una struttura reticolare all’interno di una parte stampata in 3D. La stampa di parti ad alta densità spesso non è necessaria ed è solo uno spreco di materiale. L’infill può essere posizionato strategicamente per fornire resistenza laddove i carichi in servizio sulla parte sono maggiori. Una maggiore densità di riempimento significa una maggiore percentuale di riempimento.

Quali sono le parti principali dello riempimento nella stampa 3D?

Una tipica parte stampata in 3D avrà un perimetro esterno con uno spessore predefinito. La struttura di riempimento è completamente racchiusa da questo guscio esterno e non è visibile una volta completata la stampa. Lo riempimento viene distribuito uniformemente su tutta la parte. L’infill della stampa 3D viene normalmente realizzato a velocità più elevate rispetto al perimetro esterno per risparmiare tempo. Anche il reticolo di stampa dello riempimento non è spesso quanto il guscio. I numerosi modelli di infill presentano ciascuno i propri vantaggi e svantaggi.

Quali sono i diversi tipi di riempimento nella stampa 3D?

Esistono diversi tipi di riempimento caricati sullo slicer della stampante 3D. Tutti hanno la funzione di ridurre i tempi di stampa e l’utilizzo dei materiali. Di seguito sono riportati alcuni dei modelli di riempimento della stampa 3D in uso oggi:

Trama di infill rettilinea

L’infill rettilineo è costituito da diverse linee parallele sugli strati. Ogni strato si incrocia sul precedente con un angolo di 90 gradi. A differenza di altri percorsi, quello lineare non si incrocia sullo stesso layer. Questo aspetto, rafforza la parte in due dimensioni. Lo riempimento rettilineo è leggermente più veloce rispetto a quelli a griglia e triangolari.

Trama di infill concentrica

Lo riempimento concentrico della stampa 3D è uno dei modelli di infill più rapidi da stampare e utilizza meno materiale. Tuttavia, ciò comporta una ridotta resistenza della parte. Il modello concentrico non è forte come gli altri tipi di riempimento, soprattutto se la parte deve sopportare carichi negli assi x o y.

Trama infill a giroide

Il modello di infill giroide disegna linee ondulate o curve alternate. Questo modello di riempimento richiede più tempo per la stampa rispetto agli altri. Tuttavia, l’esclusiva struttura interna della curva a giroide consente proprietà meccaniche quasi isotrope. Le stampe rimangono comunque deboli sull’asse z, ma questo modello migliora la resistenza al taglio sugli assi x e y. Il modello di riempimento giroide funziona bene con i materiali flessibili.

Trama infill a griglia

La griglia è uno dei tipi di riempimento più comuni. Questa trama dispone la plastica in uno schema a griglia cubica che si interseca su se stessa con angoli di 90°. Questo modello di riempimento è ideale per stampe con superfici ampie e piatte. Le trame di riempimento a griglia possono tuttavia provocare l’ostruzione degli ugelli in quanto le linee si incrociano l’una sull’altra sullo stesso layer.

Trama infill a otteto

Il modello di riempimento della stampa 3D a ottetti realizza volumi tetraedrici (simili a piramidi) all’interno della parte. È indicato per parti con ampie superfici orizzontali. Sono possibili spazi più piccoli tra le pareti di riempimento a causa della forma rastremata dei volumi piramidali. Ciò consente spazi più brevi tra le pareti di riempimento e una minore possibilità che il materiale ceda. È quindi possibile ottenere superfici superiori migliorate senza dover aumentare la densità di riempimento.

Trama infill lightning

Questo esclusivo tipo di riempimento fornisce il tempo di stampa più rapido possibile a scapito della resistenza della parte. I supporti vengono aggiunti in una struttura a simile alla forma di un fulmine e posizionati solo dove necessario. Le parti sono solamente i perimetri, tranne nei casi in cui è necessario il supporto per elementi orizzontali o sporgenze interne.

Trama di riempimento triangolare

Il modello di riempimento triangolare dispone la plastica in una griglia triangolare che si interseca su se stessa realizzando angoli di 60°. Questo tipo di trama di infill viene utilizzato al meglio su parti con superfici ampie e piatte e funziona in modo simile al modello a griglia. Lo riempimento triangolare può provocare tuttavia l’ostruzione dell’ugello, poiché le sue linee si incrociano sullo stesso strato.

Trama di riempimento tetraedrico

Il tetraedro è il modello di riempimento più resistente. Come i tipi di riempimento a griglia e triangolari, si incrocia su se stesso per realizzare un motivo esagonale intervallato da triangoli. A causa dell’incrocio di linee nello stesso strato, questo tipo di riempimento tende ad intasare l’ugello di stampa.

Trama di riempimento cubico

Questo tipo di riempimento realizza volumi cubici all’interno della parte. Esso produce un motivo a strati simile a uno riempimento triangolare. Tuttavia, bilancia ogni strato successivo creando volumi chiusi a forma di cubo nella parte. Questi volumi sono orientati con il cubo in equilibrio su un angolo.

Trama di riempimento a croce

Questo percorso disegna diverse croci come riempimento. Questo modello di infill per stampa 3D è ideale per forme di parti flessibili poiché consente alla parte di piegarsi e torcersi. Tuttavia non è molto utile per le plastiche più rigide. È disponibile anche una versione a croce 3D che aggiunge ulteriore forza.

Da cosa dipende il valore ideale della percentuale di riempimento?

Il principale fattore che determina la percentuale di riempimento è il tipo di applicazione per la quale la parte è destinata ad essere utilizzata. I prototipi e le creazioni degli hobbisti raramente richiedono più del 20% di riempimento. Le parti funzionali che saranno esposte a carichi di stress meccanico richiederanno in genere percentuali di riempimento pari o superiori al 50%.

Qual è una buona densità di riempimento?

Nella maggior parte dei casi, una densità di riempimento compresa tra il 20 e il 50% è l’ideale. Meno del 20% produce parti fragili, mentre oltre il 50% impiega troppo tempo di stampa e utilizza troppo materiale.

Qual è la percentuale di riempimento consigliata per oggetti semplici da esposizione?

Per gli oggetti che non subiranno alcun carico meccanico significativo, è sufficiente una percentuale di riempimento del 20%. È necessario notare che la geometria della parte potrebbe richiedere una percentuale di riempimento diversa. Ad esempio, una superficie piana e orizzontale potrebbe richiedere una percentuale di riempimento più densa per garantire che lo strato superiore non ceda a causa della mancanza di supporto.

Quanto infill è necessario per ottenere la massima resistenza alla trazione?

Una maggiore densità di riempimento garantirà una migliore resistenza alla trazione della parte. Va notato che la percentuale di infill non è l’unico fattore che determina la resistenza alla trazione. Ad esempio, il materiale del filamento e l’orientamento della stampa svolgono un ruolo importante. Le parti FDM, in particolare, sono anisotrope. Sono più deboli lungo l’asse z per via della debolezza del legame che si crea tra gli strati lungo questa direzione.

Se una parte FDM viene caricata assialmente in Z, il fattore dominante che ne controlla la resistenza alla trazione sarà la qualità del legame tra gli strati. La percentuale di riempimento avrà scarso effetto in questo caso.

Come scegliere l’infill migliore

I passaggi per scegliere il miglior tipo di riempimento sono:

1. Controllare i requisiti della parte e calcolare la percentuale di riempimento necessaria.
2. Valutare le vostre risorse, incluso il materiale disponibile e il tempo che potete dedicare alla stampa di ogni parte.
3. Selezionare i modelli di infill che corrispondono alle vostre esigenze e risorse.
4. Selezionare il modello di riempimento migliore per la vostra parte.

La scelta del modello di riempimento migliore è spesso un processo che passa attraverso a tentativi ed errori. È sempre utile eseguire una stampa di prova su una piccola parte per capire quali siano le impostazioni migliori. Attenersi ai modelli più semplici, come uno schema a griglia o rettilineo, normalmente produrrà buoni risultati.

L’infill è tanto importante per la stampa 3D?

Sì, lo riempimento è decisamente una considerazione importante nella stampa 3D. Senza un infill adeguato, alcune parti potrebbero non essere affatto stampabili per via delle superfici non supportate nel progetto. Lo riempimento aggiunge ulteriore resistenza dove necessario per trovare un equilibrio tra il tempo di stampa e i requisiti del materiale. Alcune parti possono essere stampate senza alcuno riempimento.

Tuttavia, si tratta tipicamente di forme cave con la parte superiore aperta (come ad esempio i vasi) e non possono essere utilizzati per applicazioni strutturali.

Riepilogo

Questo articolo ha presentato l’uso dell’infill nella stampa 3D, i tipi comuni di percorsi di riempimento esistenti e come selezionare un modello da utilizzare.

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