Infill beim 3D-Druck: Muster und Dichte je nach Anwendungsfall

Was Infill an einem Teil tatsächlich verändert

Laut der Dokumentation von PrusaSlicer hängt die Gesamtfestigkeit eines gedruckten Modells hauptsächlich von der Anzahl der Perimeter-Wände ab, nicht vom Infill: Mehr Perimeter bringen für die Festigkeit oft mehr als eine höhere Infill-Dichte. Infill übernimmt eine andere, gezieltere Rolle: Er stützt vor allem die darüberliegenden soliden oberen Schichten, die sonst den offenen Raum allein überbrücken müssten, und verbessert den Widerstand des Teils gegen Druckbelastung.

Diese Unterscheidung verändert den Zugang zu einer Einstellung: Bei einem Teil, das vor allem einen Stoß oder eine Biegung überstehen muss, bringt es meist bessere Ergebnisse, zuerst die Wandanzahl und erst dann die Infill-Dichte anzupassen. Infill ist dennoch wichtig, besonders bei Teilen, die Gewicht durch Druckbelastung tragen, etwa ein Ständer oder ein Fuß.

Dichte: welcher Prozentwert für welchen Zweck

Die Dokumentation von PrusaSlicer besagt, dass die meisten Modelle mit 10 bis 15 Prozent Infill gut drucken, wobei vollständig hohle Drucke mit 0 Prozent möglich, aber bei Teilen mit komplexer Oberseitengeometrie nicht empfohlen sind. Eine Dichte über 30 Prozent ist selbst bei Teilen, die besonders belastbar sein sollen, selten nötig, und eine noch höhere Dichte treibt vor allem Druckzeit und Materialverbrauch in die Höhe statt der wahrgenommenen Festigkeit.

Bei 100 Prozent Dichte wechselt der Infill automatisch zu einem geradlinigen Muster, unabhängig vom gewählten Muster, was bei manchen Teilen die Oberflächenqualität beeinträchtigen kann. Zwischen diesen beiden Extremen ist es am einfachsten, die Dichte in Schritten von 5 bis 10 Punkten zu erhöhen, um eine für einen bestimmten Einsatz passende Einstellung zu finden, statt gleich auf einen hohen Prozentsatz zu springen.

Muster für hohe Geschwindigkeit

Rechtlinig wechselt zwischen den Schichten einen Winkel von 90 Grad ab, ohne sich kreuzende Bahnen, und gehört laut der Dokumentation von PrusaSlicer zu den am schnellsten druckbaren Mustern. Gitter folgt einer ähnlichen Logik und kreuzt zwei Lagen senkrecht zueinander verlaufender gerader Linien: Es bleibt eine der einfachsten und schnellsten Optionen, auch wenn sich an den Kreuzungspunkten Material ansammelt, was etwas zusätzliche Druckgeräusche verursachen kann.

Laut dem OrcaSlicer-Wiki folgt das Linienmuster einer ähnlichen Geschwindigkeitslogik wie geradlinig, mit parallelen Bahnen, die von Schicht zu Schicht leicht versetzt sind, statt bei 90 Grad zu wechseln. Diese Muster eignen sich für Teile ohne besondere Anforderung an die Festigkeit in einer bestimmten Richtung, etwa Prototypen oder Dekoobjekte, die schnell gedruckt werden. Keines dieser auf Geschwindigkeit ausgelegten Muster ist standardmäßig eine schlechte Wahl; sie tauschen lediglich etwas Richtungsfestigkeit gegen kürzere Druckzeiten ein, was bei einem Teil, das nie mechanisch belastet wird, oft genau richtig ist.

Muster für Festigkeit in alle Richtungen

Gyroid ist eine mathematische, isotrope Fläche, die laut dem OrcaSlicer-Wiki in alle Richtungen vergleichbare Festigkeit bietet; sie kreuzt sich innerhalb einer einzelnen Schicht nicht selbst, was lokale Schwachstellen begrenzt, und die Dokumentation von PrusaSlicer zählt sie für diese Art der Anwendung zu den besten verfügbaren Mustern. Kubisch stapelt Würfel in drei Dimensionen, um die Last in alle Richtungen zu verteilen, mit hoher Festigkeit sowohl horizontal als auch vertikal laut derselben Quelle.

Honeycomb bietet dank seiner sechseckigen, sich nicht kreuzenden Struktur ebenfalls einen soliden mechanischen Widerstand, doch laut der Dokumentation von PrusaSlicer verbraucht es etwa 25 Prozent mehr Material als einfachere Muster und kann bis zu doppelt so lange zum Drucken brauchen. Diese drei Muster eignen sich für mechanische Teile oder Vorrichtungen, die Lasten aus mehreren Richtungen aufnehmen müssen, auf Kosten eines längeren Drucks als bei einem auf Geschwindigkeit ausgelegten Muster.

Materialsparende Muster für große Teile

Adaptiv kubisch konzentriert die Infill-Dichte nahe den Wänden und dünnt sie zur Mitte des Teils hin aus, wodurch der Materialverbrauch laut der Dokumentation von PrusaSlicer um etwa ein Viertel gegenüber reinem geradlinigem Infill sinkt, bei weiterhin ausreichender Festigkeit für große Volumen. Support kubisch geht noch weiter und zielt auf den geringsten Materialverbrauch und die kürzeste Druckzeit unter den verfügbaren Mustern.

Lightning-Infill, verfügbar sowohl in PrusaSlicer als auch in OrcaSlicer, spart noch mehr Material als Support kubisch, indem er nur einen Bruchteil des Volumens unter den Flächen füllt, die tatsächlich Unterstützung brauchen. Diese Muster eignen sich für große, gering belastete Teile, bei denen ein Standard-Infill-Muster vor allem die Druckzeit erhöhen würde, ohne echten Nutzen zu bringen. Der Kompromiss: Keines der beiden Muster ist für Teile gedacht, die sich verbiegen oder hohe mechanische Last aufnehmen sollen, denn die dünne Innenstruktur, die Material spart, spart auch Festigkeit.

Infill bei flexiblen Teilen

Für Teile aus flexiblem Filament wie TPU empfiehlt die Dokumentation von PrusaSlicer Muster wie konzentrisch oder Archimedische Sehnen, die der Kontur des Teils folgen, statt es in geraden Linien zu kreuzen. Diese Ausrichtung hilft dem Teil, seine Flexibilität zu bewahren, statt durch Infill-Linien versteift zu werden, die in fester Richtung durch das gesamte Volumen verlaufen.

Ein auf Geschwindigkeit oder maximale Festigkeit ausgelegtes Muster wie geradlinig oder kubisch macht ein solches Material beim Druck in der Regel steifer, was dem Sinn eines flexiblen Filaments zuwiderläuft. Die Wahl eines Musters hängt ebenso vom Material wie vom vorgesehenen Einsatz des Teils ab.

Anker, kombinierte Schichten und massive Schichten: die Einstellungen rund um den Infill

Infill existiert nicht losgelöst von den Wänden. Laut der Dokumentation von PrusaSlicer beginnt jede Infill-Linie mit einem Anker, einem kurzen Stück des inneren Perimeters, das in die Infill-Linie übergeht: Das macht die Struktur stabiler und ist bei manchen Materialien, insbesondere PETG, erforderlich, um den Extrusionsfluss am Anfang jeder Linie zu stabilisieren. Wird diese Länge auf null gesetzt, wird der Infill unabhängig von den Wänden gedruckt, auf Kosten eines schwächeren Teils.

Zwei Funktionen sparen Zeit, ohne die Oberfläche zu beeinträchtigen. Das automatische Kombinieren des Infills druckt den Infill über mehrere Schichten auf einmal, etwa mit 0.3 mm, während die Perimeter bei 0.1 mm bleiben, innerhalb der Obergrenze von etwa 80 Prozent des Düsendurchmessers, die durch die Schichthöhe vorgegeben ist. Es gibt auch die Möglichkeit, alle X Schichten eine solide Schicht zu erzwingen, doch PrusaSlicer weist darauf hin, dass zusätzliche Perimeter oder eine höhere Dichte der bessere Weg zu mehr Festigkeit bleiben.

Schließlich werden die soliden oberen Schichten im Wesentlichen über den Infill gebrückt: Je geringer die Dichte, desto länger die Spannweite und desto stärker hängen die ersten soliden Linien durch. PrusaSlicer empfiehlt mindestens drei obere Schichten, bei dünnen Schichthöhen auch mehr, um dieselbe Dicke zu erreichen. Eine raue oder von Löchern durchzogene Oberseite wird daher meist durch zusätzliche solide Schichten behoben, nicht durch mehr Infill.

Muster, Wände und massive Schichten: was am meisten zählt

Kurz gesagt: Infill-Dichte und -Muster bleiben für die Gesamtfestigkeit eines Teils im Vergleich zur Anzahl der Perimeter-Wände zweitrangige Einstellungen, haben aber dennoch ihre eigene Rolle für die Druckfestigkeit, die Unterstützung der oberen Schichten und die Druckzeit. Ein schnelles Muster für einen Prototyp, ein isotropes Muster für ein mechanisches Teil oder ein materialsparendes Muster für ein großes Volumen passt die Einstellung dem tatsächlichen Einsatz an, statt über alle Dateien hinweg denselben Standard-Infill beizubehalten.

Bevor Sie die Infill-Dichte erhöhen, um ein Teil zu verstärken, das immer wieder bricht, lohnt es sich, zuerst die Wandanzahl und die Dicke der oberen und unteren soliden Schichten zu prüfen, da diese laut der Dokumentation von PrusaSlicer den Großteil der mechanischen Festigkeit eines Teils bestimmen.

Quellen und Grenzen

• Prusa Knowledge Base — Infill-Muster
• Prusa Knowledge Base — Infill
• OrcaSlicer Wiki — Einstellungen für die Infill-Festigkeit
• OrcaSlicer Wiki — Infill-Muster

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