Die Bedeutung der Infill-Stärke im 3D-Druck: Einfluss auf Stabilität und Druckergebnisse

Der 3D-Druck ist eine faszinierende Technologie, die es ermöglicht, komplexe Bauteile schnell und kosteneffizient herzustellen. Einer der wichtigsten Parameter, die beim 3D-Druck eingestellt werden können, ist die sogenannte Infill-Stärke. Dabei handelt es sich um den Prozentsatz des inneren Volumens eines gedruckten Objekts, der mit Material gefüllt ist. In diesem Blogbeitrag schauen wir uns an, wie die Infill-Stärke die Stabilität und Eigenschaften eines Druckobjekts beeinflusst, und beleuchten die verschiedenen Infill-Strukturen und ihre möglichen Einsatzgebiete.

Was bedeutet Infill und wie beeinflusst es den 3D-Druck?

Infill bezeichnet das Materialmuster, das den Innenraum eines 3D-gedruckten Objekts ausfüllt. Während die Außenschicht (auch "Shell" genannt) die optische Erscheinung und eine gewisse Grundstabilität bestimmt, sorgt das Infill für die nötige strukturelle Festigkeit. Die Infill-Stärke wird in Prozent angegeben, wobei 0 % einen komplett hohlen Druck und 100 % einen vollständig massiven Druck beschreibt.

Die Wahl der Infill-Stärke hat direkten Einfluss auf folgende Parameter:

• Stabilität: Höhere Infill-Stärken sorgen für robustere Bauteile.
• Materialverbrauch: Niedrigere Stärken sparen Material.
• Druckzeit: Geringes Infill reduziert die Druckzeit.
• Gewicht: Weniger Infill bedeutet ein leichteres Endprodukt.

Einfluss der Infill-Stärke: Analyse bei verschiedenen Infillstärken

1. 0 % Infill (Hohler Druck):
   Ein komplett hohles Objekt wird nur durch seine äußeren Schichten zusammengehalten. Diese Einstellung eignet sich für reine Anschauungsmodelle oder Prototypen, bei denen Stabilität keine Rolle spielt und es nur um das äußere Erscheinungsbild geht.
2. 5 % Infill:
   Diese geringe Füllung bietet kaum strukturelle Stabilität, ist aber ideal für Leichtbauteile oder visuelle Modelle (Prototypen), die lediglich Form und Optik testen sollen.
3. 10 % Infill:
   Mit 10 % Infill erhöht sich die Stabilität minimal. Diese Einstellung ist gut für Modelle, die leichte Belastungen aushalten müssen, wie etwa kleine Dekorationen oder Gehäuse.
4. 20 % Infill:
   Eine der meistgenutzten Einstellungen im 3D-Druck. Sie bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Stabilität, Materialverbrauch und Druckzeit. Diese Einstellung eignet sich für Funktionsprototypen oder Bauteile mit mittlerer Belastung.
5. 25 % Infill:
   Für Modelle, die etwas stärker belastet werden, ist eine Erhöhung auf 25 % eine gängige Option. Hier beginnt das Bauteil deutlich stabiler zu wirken, ohne das Gewicht drastisch zu erhöhen.
6. 30 % Infill:
   Diese Stärke ist ideal für technische Bauteile, die mechanischen Belastungen standhalten müssen. Sie wird oft verwendet, wenn Funktionalität eine zentrale Rolle spielt.
7. 40 % Infill:
   Ab 40 % wird das Bauteil sehr stabil und kann größere Kräfte aushalten. Dies ist nützlich für Objekte, die im praktischen Einsatz mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
8. 70 % Infill:
   Eine hohe Füllung von 70 % bietet extreme Stabilität, wird aber oft nur bei Bauteilen verwendet, die extremen Kräften standhalten müssen. Der Materialverbrauch und die Druckzeit steigen hier deutlich an.
9. 100 % Infill (Vollmaterial):
   Bei einem vollmassiven Druck ist das Bauteil maximal stabil, aber auch sehr schwer und materialintensiv. Diese Einstellung eignet sich für Werkzeuge oder Komponenten, die hohen Belastungen oder stärkster Abnutzung standhalten müssen.

Verschiedene Infill-Strukturen und ihre Einsatzgebiete

Neben der Infill-Stärke spielt auch die gewählte Infill-Struktur eine wichtige Rolle. Je nach Druckanwendung und 3D-Drucker stehen unterschiedliche Muster zur Verfügung:

1.      Linear:
Ein einfaches Streifenmuster, das schnell zu drucken ist. Es eignet sich für einfache Modelle und Prototypen, bei denen keine extremen Belastungen auftreten.

2.      Grid (Gitternetz):
Diese Struktur bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Stabilität und Materialverbrauch. Sie wird oft für funktionale Teile genutzt.

3.      Tri-hexagonal (Wabenmuster):
Das Wabenmuster ist sehr stabil und leicht. Es wird bevorzugt für Bauteile verwendet, bei denen Gewicht eine Rolle spielt, etwa im Modellbau.

4.      Gyroid:
Eine komplexe, geschwungene Struktur, die optimale Stabilität bei geringem Materialverbrauch bietet. Sie ist besonders für mechanisch belastete Bauteile geeignet.

5.      Concentric (Konzentrisch):
Diese Struktur folgt der Kontur des Bauteils und eignet sich gut für flexible Materialien oder dekorative Anwendungen.

6.      Cubic (Würfelmuster):
Eine dreidimensionale Struktur, die sehr stabil ist und oft für mechanische Bauteile eingesetzt wird.

7.      Triangle (Dreiecksmuster):

Diese Struktur besteht aus einer Anordnung von Dreiecken, die eine hohe Festigkeit bietet. Sie wird häufig für technische Teile oder Anwendungen verwendet, bei denen Stabilität in mehrere Richtungen wichtig ist.

8.      Zig-Zag (Zickzack-Muster):

Dieses Muster besteht aus einer einfachen Hin-und-Her-Bewegung, die eine schnelle Druckzeit ermöglicht. Es bietet eine gute Balance zwischen Stabilität und Materialeinsparung und eignet sich besonders für Prototypen oder weniger belastete Bauteile. Das Zickzack-Muster ist eine effiziente Wahl, wenn Einfachheit und Zeitersparnis im Vordergrund stehen.

9.      Symmetrisch wellige Linien:

Ein elegantes, wellenförmiges Muster, das Stabilität und Flexibilität kombiniert. Es sorgt für eine gleichmäßige Lastverteilung und eignet sich für Modelle, bei denen Leichtbau und Festigkeit gefragt sind. Ideal für dekorative Objekte und funktionale Prototypen.

Welche Kombination ist die richtige?

Die ideale Kombination aus Infill-Stärke und Struktur hängt von der geplanten Nutzung des Bauteils ab:

• Anschauungsmodelle: 0-10 % Infill, lineares, Zig Zag oder konzentrisches Muster.
• Leichte Funktionsteile: 20-30 % Infill, Grid- oder Wabenmuster.
• Mechanische Bauteile: 40-70 % Infill, Gyroid- oder Cubic-Struktur.
• Hochbelastete Komponenten: 70-100 % Infill, Waben- oder Gyroid-Struktur.

Fazit

Die Infill-Stärke und die gewählte Struktur sind entscheidende Faktoren für die Qualität und Funktionalität eines 3D-gedruckten Objekts. Ein Verständnis dieser Parameter ermöglicht es, das Beste aus Ihrem 3D-Drucker herauszuholen – sei es durch das Sparen von Material, das Reduzieren der Druckzeit oder das Optimieren der Stabilität.