Relleno en la impresión 3D: patrones y densidad según el caso de uso

Lo que realmente cambia el relleno en una pieza

Según la documentación de PrusaSlicer, la resistencia global de un modelo impreso depende sobre todo del número de paredes perimetrales, no del relleno: añadir más perímetros suele aportar más resistencia que subir la densidad del relleno. El relleno cumple una función distinta y más específica: apoya sobre todo las capas sólidas superiores, que de otro modo tendrían que puentear por sí solas un espacio abierto, y mejora la resistencia de la pieza a la compresión.

Esa distinción cambia la forma de abordar un ajuste: para una pieza que sobre todo debe soportar un impacto o una flexión, ajustar primero el número de paredes y después la densidad del relleno suele dar mejores resultados. Aun así, el relleno sigue importando, sobre todo en piezas que soportan peso por compresión, como un soporte de apoyo o un pie.

Densidad: qué porcentaje para cada uso

La documentación de PrusaSlicer indica que la mayoría de los modelos se imprimen bien con un relleno del 10 al 15 por ciento, y que las impresiones totalmente huecas, con un 0 por ciento, son posibles pero no se recomiendan en piezas con una geometría superior compleja. Rara vez hace falta una densidad superior al 30 por ciento, ni siquiera en piezas pensadas para aguantar bien, y subir más aumenta sobre todo el tiempo de impresión y el consumo de material, más que la resistencia percibida.

Con una densidad del 100 por ciento, el relleno cambia automáticamente a un patrón rectilíneo, sea cual sea el patrón elegido, lo que puede perjudicar el acabado superficial de algunas piezas. Entre esos dos extremos, subir la densidad en pasos de 5 a 10 puntos es la forma más sencilla de dar con un ajuste adecuado para un uso concreto, en lugar de saltar directamente a un porcentaje alto.

Patrones pensados para la velocidad

El rectilíneo alterna un ángulo de 90 grados entre capas sin trayectorias que se crucen, lo que lo convierte en uno de los patrones más rápidos de imprimir según la documentación de PrusaSlicer. La rejilla sigue una lógica parecida, cruzando dos capas de líneas rectas perpendiculares: sigue siendo una de las opciones más simples y rápidas, aunque la acumulación de material en los puntos de cruce puede añadir algo de ruido de impresión.

Según la wiki de OrcaSlicer, el patrón de líneas sigue una lógica de velocidad parecida a la del rectilíneo, con trayectorias paralelas ligeramente desplazadas de una capa a otra en lugar de alternar a 90 grados. Estos patrones son adecuados para piezas sin requisitos particulares de resistencia direccional, como prototipos u objetos decorativos que se imprimen rápido. Ninguno de estos patrones orientados a la velocidad es mala opción por defecto; simplemente sacrifican algo de resistencia direccional a cambio de tiempos de impresión más cortos, lo que a menudo es lo correcto para una pieza que nunca sufrirá esfuerzos mecánicos.

Patrones pensados para la resistencia en todas las direcciones

El gyroid es una superficie matemática isótropa, lo que le da una resistencia similar en todas las direcciones según la wiki de OrcaSlicer; no se cruza consigo mismo dentro de una misma capa, lo que limita los puntos débiles localizados, y la documentación de PrusaSlicer lo incluye entre los mejores patrones disponibles para este tipo de uso. El cúbico apila cubos en tres dimensiones para repartir la carga en todas las direcciones, con una gran resistencia tanto horizontal como vertical según la misma fuente.

El panal también ofrece una buena resistencia mecánica gracias a su estructura hexagonal sin cruces, pero la documentación de PrusaSlicer señala que usa aproximadamente un 25 por ciento más de material que los patrones más simples y puede tardar hasta el doble en imprimirse. Estos tres patrones son adecuados para piezas mecánicas o utillajes que deben soportar cargas desde varias direcciones, a costa de una impresión más larga que con un patrón orientado a la velocidad.

Patrones que ahorran material en piezas grandes

El cúbico adaptativo concentra la densidad del relleno cerca de las paredes y la reduce hacia el centro de la pieza, con lo que recorta el consumo de material en aproximadamente una cuarta parte frente al rectilíneo simple según la documentación de PrusaSlicer, y conserva resistencia suficiente para volúmenes grandes. El cúbico de soporte va más allá y busca el menor consumo de material y el menor tiempo de impresión entre los patrones disponibles.

El relleno lightning, disponible tanto en PrusaSlicer como en OrcaSlicer, ahorra aún más material que el cúbico de soporte al rellenar solo una fracción del volumen bajo las superficies que realmente necesitan apoyo. Estos patrones son adecuados para piezas grandes y poco cargadas, en las que un patrón de relleno estándar solo aumentaría el tiempo de impresión sin un beneficio real. La contrapartida es que ninguno de los dos patrones está pensado para piezas que vayan a flexarse o a soportar una carga mecánica fuerte, ya que la estructura interna dispersa que ahorra material también ahorra resistencia.

Relleno en piezas flexibles

Para piezas impresas en un filamento flexible como el TPU, la documentación de PrusaSlicer recomienda patrones como el concéntrico o las cuerdas de Arquímedes, que siguen el contorno de la pieza en lugar de cruzarlo en líneas rectas. Esa orientación ayuda a que la pieza conserve su flexibilidad en lugar de rigidizarse por líneas de relleno que atraviesan todo el volumen en una dirección fija.

Un patrón pensado para la velocidad o la máxima resistencia, como el rectilíneo o el cúbico, suele volver más rígida la impresión de este tipo de material, lo que va en contra del motivo mismo de usar un filamento flexible. Elegir un patrón depende tanto del material como del uso previsto de la pieza.

Anclajes, capas combinadas y capas sólidas: los ajustes que rodean al relleno

El relleno no vive aislado de las paredes. Según la documentación de PrusaSlicer, cada línea de relleno empieza con un anclaje, un segmento corto de perímetro interior que se convierte en la línea de relleno: hace la estructura más sólida y es necesario con algunos materiales, el PETG en particular, para estabilizar el flujo de extrusión al inicio de cada línea. Poner esa longitud a cero imprime el relleno independientemente de las paredes, a costa de una pieza más débil.

Hay dos funciones que ahorran tiempo sin afectar al acabado. La combinación automática de relleno imprime el relleno en varias capas a la vez, por ejemplo a 0.3 mm mientras los perímetros se mantienen a 0.1 mm, dentro del límite de aproximadamente el 80 por ciento del diámetro de la boquilla fijado por la altura de capa. También existe la opción de forzar una capa sólida cada X capas, pero PrusaSlicer señala que añadir perímetros o subir la densidad sigue siendo mejor camino para ganar resistencia.

Por último, las capas sólidas superiores se puentean básicamente sobre el relleno: cuanto menor es la densidad, mayor es el vano y más se hunden las primeras líneas sólidas. PrusaSlicer sugiere al menos tres capas superiores, y más con alturas de capa finas para alcanzar el mismo grosor. Una superficie superior rugosa o con pequeños agujeros se corrige, por tanto, normalmente con capas sólidas adicionales, no con más relleno.

Patrones, paredes y capas sólidas: lo que más importa

En resumen, la densidad y el patrón del relleno siguen siendo ajustes secundarios frente al número de paredes perimetrales en lo que respecta a la resistencia global de una pieza, pero tienen su propio papel en la resistencia a la compresión, el apoyo de las capas superiores y el tiempo de impresión. Elegir un patrón rápido para un prototipo, un patrón isótropo para una pieza mecánica o un patrón que ahorre material para un volumen grande adapta el ajuste al uso real, en lugar de mantener el mismo relleno predeterminado en todos los archivos.

Antes de subir la densidad del relleno para reforzar una pieza que se sigue rompiendo, conviene comprobar primero el número de paredes y el grosor de las capas sólidas superiores e inferiores, ya que estos determinan la mayor parte de la resistencia mecánica de una pieza según la documentación de PrusaSlicer.

Fuentes y límites

• Base de conocimiento de Prusa: patrones de relleno
• Base de conocimiento de Prusa: relleno
• Wiki de OrcaSlicer: ajustes de resistencia del relleno
• Wiki de OrcaSlicer: patrones de relleno

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