Los softwares de impresión 3D ofrecen una amplia variedad de patrones de relleno, los cuales influyen en la resistencia, el peso y el tiempo de impresión de una pieza. Además, es posible configurar de manera independiente el patrón de relleno interno y el de las capas superior e inferior.
Ejemplos de distintos patrones de relleno en una pieza:
Ejemplos de patrones de relleno en la cara superior/inferior:
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.
Además del tipo de relleno, otra configuración clave es la «Densidad de Relleno», que define el porcentaje de material dentro de la pieza.
- Un 0% de densidad genera una pieza hueca.
- Un 100% la rellena por completo, sin importar el patrón de relleno seleccionado.
Elegir la densidad adecuada optimiza la aplicación, ayudando a reducir el consumo de material, el tiempo de impresión, los costos y el peso del producto final.
¿Cuál es el relleno ideal para tu impresión?
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.
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.
1. Concéntrico
El relleno concéntrico traza las líneas del perímetro del modelo y las hace más pequeñas hacia el centro. En otras palabras: si imprimes un cilindro, el relleno concéntrico creará círculos concéntricos dentro de ese cilindro. Esto puede ser útil con piezas transparentes o modelos flexibles (neumáticos RC, por ejemplo). La principal desventaja es el tiempo que se tarda en imprimir. El consumo de material no es mayor que los tipos de patrones de relleno anteriores.
2. Rectilíneo
Rectilíneo es uno de los patrones de relleno básicos. Crea una cuadrícula rectilínea imprimiendo una capa en una dirección, la siguiente capa rotada 90°, etc. De esta manera, ahorra filamento y no acumula material en los cruces (a diferencia de la cuadrícula). Es uno de los rellenos que se imprimen más rápido.
En comparación con el patrón de cuadrícula , Rectilíneo tiene el doble de soporte para las capas superiores utilizando la misma cantidad de material.
Este tipo de relleno es el único recomendado para impresiones con un 100 % de relleno.
3. 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.
4. Lineal
La línea es uno de los rellenos que no presenta ningún cruce de caminos en una capa. Sus caminos son similares a los del relleno rectilíneo, pero no son paralelos entre sí, sino que se imprimen en un ángulo agudo. Como era de esperar, este relleno es similar al rectilíneo en lo que respecta al tiempo de impresión y al consumo de material.
5. Cúbico
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.
6. Triángulos
Este relleno funciona de manera similar al relleno de cuadrícula: los trazos se cruzan en una capa, pero esta vez se imprimen en tres direcciones y forman una estructura triangular. El consumo de material y tiempo es casi idéntico al de la cuadrícula.
7. Tri-hexágono
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.
8. Giroide
Es uno de los mejores rellenos. Es una de las pocas estructuras 3D que brindan un gran soporte en todas las direcciones. Además, se imprime relativamente rápido, ahorra material, no se cruza en una capa y tiene un aspecto excelente. La forma especial de este relleno permite rellenarlo con resina u otro líquido.
- Es tridimensional, lo que le otorga la misma resistencia en todas las direcciones.
- Se puede imprimir con bastante rapidez.
- No se cruza en la misma capa.
- Tiene una buena relación resistencia/peso.
- Permite rellenarlo con resina u otro líquido.
9. Panal de abeja
Este relleno imprime una cuadrícula formada por hexágonos. Su principal ventaja es la resistencia mecánica y los recorridos óptimos sin cruces. Las principales desventajas son un mayor consumo de material (aproximadamente un 25% más) en comparación con otros rellenos y un tiempo de impresión que puede llegar a ser el doble que el de las opciones descritas anteriormente.
10. Cubico 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.
11. 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.
12. Panal 3D
El patrón en forma de panal en 3D imprime cuadrados y octógonos más grandes y más pequeños para crear columnas cuyo grosor aumenta o disminuye periódicamente. Nuevamente, este relleno no tiene líneas que se cruzan en una capa, sin embargo, debido a la forma en que establece los caminos, crea pequeños espacios entre las capas. El consumo de material y el tiempo de impresión son ligeramente peores en comparación con el patrón en forma de panal normal.
13. Curva de Hilbert
La curva de Hilbert crea un laberinto rectangular dentro del modelo. La principal ventaja de este relleno es su aspecto poco convencional, además de que se puede rellenar con bastante facilidad con resina epoxi u otro líquido: el modelo se divide en varias cavidades grandes, en lugar de una serie de pequeñas «burbujas». La principal desventaja de este relleno es el aumento del tiempo de impresión, que se sitúa en algún punto entre los rellenos en forma de panal y los rectilíneos. El consumo de material de la curva de Hilbert es similar al de la rectilínea.
14. Espiral de Arquímedes
Este relleno en espiral permite llenarlo con líquido más fácilmente. Esta forma simple ahorra material y tiempo (en comparación con el relleno rectilíneo). De manera similar al relleno concéntrico, las cuerdas de Arquímedes ayudan con la flexibilidad del modelo si lo imprimes con filamento flexible.
15. Octograma en espiral
La espiral de octograma permite llenar el objeto con líquido fácilmente debido a los compartimentos más grandes hechos con este tipo de relleno. Una espiral de octagrama también puede ayudar con la flexibilidad para ciertos modelos. Pero principalmente es para fines estéticos y soporte de la capa superior. El consumo de material es similar al de las cuerdas de Arquímedes, pero el tiempo de impresión es ligeramente mayor.
16. 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.
17. El Mejor Patrón de Relleno para ahorrar Material y Tiempo: Rayo
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.
18. Rayado cruzado
- Forma estructuras entrelazadas, parecidas a pequeños cubos o celdas abiertas.
- Buena distribución de fuerzas en varias direcciones.
- Proporciona resistencia sin un exceso de material.
- Excelente opción para piezas que requieren rigidez sin llegar a ser totalmente sólidas.
¿Cómo Elegir el Mejor Patrón de Relleno?
Resistencia:
Para piezas que deben soportar grandes cargas o estrés mecánico, los patrones triangulares, hexagonales y Giroide son las mejores opciones debido a su alta resistencia estructural.
Tiempo:
Si el tiempo de impresión es un factor crucial, los patrones de línea recta, cuadrícula, zigzag o lightning (rayo) ofrecen una impresión más rápida sin comprometer demasiado la integridad de la pieza.
Material:
El patrón hexagonal es eficiente en términos de material, proporcionando una buena resistencia con un uso mínimo de filamento. El patrón giroide también es eficiente, especialmente para piezas que requieren una combinación de fuerza y flexibilidad.
Flexibilidad:
Imprimir con materiales flexibles, como TPU, 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.
- Giroide: 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.
Pruebas realizadas con distintos patrones de relleno:
Como es de esperar, al incrementar el porcentaje de relleno, la fuerza que puede soportar una pieza es mayor. La relación entre relleno y resistencia es directamente proporcional.
Prueba con .stl genérico:
1️⃣ ¿Qué mide cada columna?
- Densidad de Relleno 30%: Se usó el mismo porcentaje de relleno en todas las pruebas.
- Tiempo (h:m:s): Tiempo total que tomó imprimir la pieza de prueba.
- Material (g): Cantidad de material utilizado en la impresión.
- Minutos: Tiempo en minutos (conversión del tiempo en horas).
- Eficiencia (%): Relación entre la cantidad de material utilizado y el tiempo de impresión (mayor eficiencia significa menor uso de material y menor tiempo de impresión).
2️⃣ ¿Qué patrones podemos observar?
- Mayor eficiencia:
- Rayo (69.84%) es la opción más eficiente: consume poco material y tiene un tiempo de impresión relativamente bajo.
- Giroide (68.33%) también es una opción eficiente, aunque requiere más tiempo y material.
- Menor eficiencia:
- Lineal (38.23%), Rectilíneo (38.52%) y Tri-hexágono (39.71%) son los menos eficientes, ya que requieren mucho material y tiempo.
- Opciones con menor tiempo de impresión (rápidas de imprimir):
- Rayo (1:14:00)
- Soporte Cúbico (1:25:00)
- Cubico Adaptativo (1:27:00)
- Opciones con menor consumo de material (uso más eficiente del filamento):
- Soporte Cúbico (34.48 g)
- Rayo (22.32 g)
- Cubico Adaptativo (44.51 g)
3️⃣ ¿Qué opción elegir?
📌 «Rayo» es la mejor opción general: eficiente, rápido y con bajo consumo de material.
📌 «Soporte Cúbico» es una buena alternativa si quieres consumir menos material.
📌 Evita «Tri-hexágono», «Rectilíneo» y «Lineal» si buscas eficiencia y rapidez.
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.
Diego Manuel Luna Baldwin
Autor
Bibliografía:
- impresoras3d.com El mejor patrón de relleno para Impresión 3D – impresoras3d.…
- Prusa3D Infill patterns | Prusa Knowledge Base
- EngineerDog.com 3D Printing a 3D Honeycomb Infill concept.
- Slant 3D From 10% to 100%: Infill Compression Strength
- Slant 3D Which Infill Pattern is the STRONGEST? | 3D Printing Testing…
