Preenchimento na impressão 3D: padrões e densidade por caso de uso

O que o preenchimento realmente muda em uma peça

Segundo a documentação do PrusaSlicer, a resistência geral de um modelo impresso depende principalmente do número de paredes de perímetro, e não do preenchimento: adicionar mais perímetros muitas vezes faz mais pela resistência do que aumentar a densidade do preenchimento. O preenchimento tem uma função diferente e mais específica: ele sustenta principalmente as camadas sólidas do topo acima dele, que de outra forma teriam de fazer ponte sobre um espaço vazio por conta própria, e melhora a resistência da peça à compressão.

Essa distinção muda a forma de abordar a configuração: para uma peça que precisa sobretudo resistir a um impacto ou a uma flexão, ajustar o número de paredes antes da densidade do preenchimento costuma dar melhores resultados. O preenchimento continua sendo importante, porém, principalmente em peças que suportam carga por compressão, como um suporte de apoio ou um pé.

Densidade: qual porcentagem para qual uso

A documentação do PrusaSlicer afirma que a maioria dos modelos imprime bem com 10 a 15 por cento de preenchimento, sendo possíveis impressões totalmente ocas com 0 por cento, mas não recomendadas em peças com geometria superior complexa. Raramente é preciso uma densidade acima de 30 por cento, mesmo em peças que devem ser bem resistentes, e ir além disso aumenta principalmente o tempo de impressão e o consumo de material, e não a resistência percebida.

Com densidade de 100 por cento, o preenchimento muda automaticamente para um padrão retilíneo, independentemente do padrão escolhido, o que pode prejudicar o acabamento da superfície em algumas peças. Entre esses dois extremos, aumentar a densidade em passos de 5 a 10 pontos é a forma mais simples de chegar a uma configuração adequada para um uso específico, em vez de pular direto para uma porcentagem alta.

Padrões feitos para velocidade

O retilíneo alterna um ângulo de 90 graus entre as camadas, sem trajetórias que se cruzam, o que o torna um dos padrões mais rápidos de imprimir, segundo a documentação do PrusaSlicer. A grade segue uma lógica parecida, cruzando duas camadas de linhas retas perpendiculares: continua sendo uma das opções mais simples e rápidas, embora o acúmulo de material nos pontos de cruzamento possa gerar um pouco mais de ruído na impressão.

Segundo a wiki do OrcaSlicer, o padrão de linhas segue uma lógica de velocidade semelhante à do retilíneo, usando trajetórias paralelas ligeiramente deslocadas de uma camada para outra, em vez de alternar em 90 graus. Esses padrões servem para peças sem exigência particular de resistência direcional, como protótipos ou objetos decorativos impressos rapidamente. Nenhum desses padrões voltados à velocidade é uma má escolha por padrão; eles apenas trocam um pouco de resistência direcional por tempos de impressão menores, o que muitas vezes é a decisão certa para uma peça que nunca será submetida a esforço mecânico.

Padrões feitos para resistência em todas as direções

O gyroid é uma superfície matemática isotrópica, com resistência comparável em todas as direções segundo a wiki do OrcaSlicer; ele não se cruza dentro de uma mesma camada, o que limita pontos fracos localizados, e a documentação do PrusaSlicer o inclui entre os melhores padrões disponíveis para esse tipo de uso. O cúbico empilha cubos em três dimensões para distribuir a carga em todas as direções, com alta resistência tanto na horizontal quanto na vertical, segundo a mesma fonte.

O favo de mel (honeycomb) também oferece boa resistência mecânica graças à sua estrutura hexagonal sem cruzamentos, mas a documentação do PrusaSlicer observa que ele usa cerca de 25 por cento mais material do que os padrões mais simples e pode levar até o dobro do tempo para imprimir. Esses três padrões servem para peças mecânicas ou gabaritos que precisam suportar carga de várias direções, ao custo de uma impressão mais longa do que com um padrão voltado à velocidade.

Padrões que economizam material em peças grandes

O cúbico adaptativo concentra a densidade do preenchimento perto das paredes e a reduz em direção ao centro da peça, diminuindo o consumo de material em cerca de um quarto em comparação com o retilíneo simples, segundo a documentação do PrusaSlicer, e mantendo resistência suficiente para grandes volumes. O cúbico de suporte (support cubic) vai além, buscando o menor consumo de material e o menor tempo de impressão entre os padrões disponíveis.

O preenchimento lightning, disponível tanto no PrusaSlicer quanto no OrcaSlicer, economiza ainda mais material do que o cúbico de suporte, preenchendo apenas uma fração do volume sob as superfícies que realmente precisam de apoio. Esses padrões servem para peças grandes e pouco solicitadas, em que um padrão de preenchimento comum só aumentaria o tempo de impressão sem um benefício real. A contrapartida é que nenhum dos dois padrões é indicado para peças que vão flexionar ou receber uma carga mecânica pesada, já que a estrutura interna esparsa que economiza material também economiza resistência.

Preenchimento em peças flexíveis

Para peças impressas em um filamento flexível como o TPU, a documentação do PrusaSlicer recomenda padrões como o concêntrico ou as cordas de Arquimedes, que acompanham o contorno da peça em vez de cruzá-la com linhas retas. Essa orientação ajuda a peça a manter sua flexibilidade, em vez de ser enrijecida por linhas de preenchimento que atravessam todo o volume em uma direção fixa.

Um padrão voltado à velocidade ou à resistência máxima, como o retilíneo ou o cúbico, geralmente deixa a impressão desse tipo de material mais rígida, o que contraria o próprio objetivo de usar um filamento flexível. A escolha do padrão depende tanto do material quanto do uso pretendido da peça.

Âncoras, camadas combinadas e camadas sólidas: as configurações que cercam o preenchimento

O preenchimento não vive isolado das paredes. Segundo a documentação do PrusaSlicer, cada linha de preenchimento começa com uma âncora, um curto segmento do perímetro interno que se transforma na linha de preenchimento: ela deixa a estrutura mais firme e é necessária com alguns materiais, o PETG em particular, para estabilizar o fluxo de extrusão no início de cada linha. Definir esse comprimento como zero imprime o preenchimento de forma independente das paredes, ao custo de uma peça mais fraca.

Dois recursos economizam tempo sem afetar o acabamento. A combinação automática de preenchimento imprime o preenchimento em várias camadas de uma vez, por exemplo a 0.3 mm enquanto os perímetros ficam em 0.1 mm, dentro do limite de cerca de 80 por cento do diâmetro do bico definido pela altura de camada. Também existe a opção de forçar uma camada sólida a cada X camadas, mas o PrusaSlicer observa que adicionar perímetros ou aumentar a densidade continua sendo o melhor caminho para ganhar resistência.

Por fim, as camadas sólidas do topo fazem essencialmente ponte sobre o preenchimento: quanto menor a densidade, maior o vão e mais as primeiras linhas sólidas cedem. O PrusaSlicer sugere pelo menos três camadas superiores, e mais camadas em alturas de camada finas para chegar à mesma espessura. Uma superfície superior áspera ou com pequenos furos costuma, portanto, ser corrigida com camadas sólidas extras, e não com mais preenchimento.

Padrões, paredes e camadas sólidas: o que mais importa

Em resumo, a densidade e o padrão do preenchimento continuam sendo configurações secundárias em comparação com o número de paredes de perímetro para a resistência geral de uma peça, mas ainda têm sua própria função na resistência à compressão, no apoio às camadas superiores e no tempo de impressão. Escolher um padrão rápido para um protótipo, um padrão isotrópico para uma peça mecânica ou um padrão que economiza material para um grande volume adapta a configuração ao uso real, em vez de manter um único preenchimento padrão em todos os arquivos.

Antes de aumentar a densidade do preenchimento para reforçar uma peça que não para de quebrar, vale verificar primeiro o número de paredes e a espessura das camadas sólidas do topo e da base, pois são elas que determinam a maior parte da resistência mecânica de uma peça, segundo a documentação do PrusaSlicer.

Fontes e limites

• Prusa Knowledge Base — Infill patterns
• Prusa Knowledge Base — Infill
• OrcaSlicer Wiki — Infill strength settings
• OrcaSlicer Wiki — Infill patterns

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