Infill im 3D-Druck – Wie Füllstrukturen Stabilität und Druckzeit beeinflussen

Im 3D-Druck gibt es viele Parameter, die die Qualität, Stabilität und Druckdauer eines Objekts beeinflussen. Eine besonders wichtige Rolle spielt dabei der Infill – die innere Füllstruktur eines Modells. Die Infill-Einstellungen haben direkten Einfluss auf die Stabilität, das Gewicht und die Druckzeit eines Teils und sind entscheidend, um das gewünschte Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Effizienz zu finden.

In diesem Artikel erfährst du, wie Infill den 3D-Druck beeinflusst, welche verschiedenen Infill-Muster es gibt und welche Vor- und Nachteile die 5 wichtigsten Infill-Arten bieten.

Was ist Infill?

Infill bezeichnet das Muster und den Prozentsatz, mit dem das Innere eines 3D-gedruckten Objekts gefüllt wird. Der Infill ist unsichtbar, da er von den Außenwänden (Perimetern) umschlossen wird. Er dient hauptsächlich dazu, die Festigkeit und Stabilität des Druckobjekts zu erhöhen, ohne es vollständig massiv zu drucken. Zudem trägt der Infill zur Verteilung von Kräften innerhalb des Objekts bei.

• Infill-Dichte: Dies bezieht sich auf den Prozentsatz des Volumens, der mit Füllmaterial bedeckt ist. Ein niedriger Infill-Prozentsatz (z.B. 10-20 %) spart Material und Zeit, ist aber weniger stabil. Ein hoher Prozentsatz (z.B. 50 % oder mehr) erhöht die Festigkeit, aber auch den Materialverbrauch und die Druckzeit.
• Infill-Muster: Verschiedene geometrische Muster bieten unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Stabilität, Flexibilität und Druckgeschwindigkeit. Der Slicer bietet oft eine Auswahl an vordefinierten Mustern, die für verschiedene Zwecke optimiert sind.

Wie beeinflusst Infill die Stabilität und Druckzeit?

1. Stabilität und Festigkeit:

   • Höhere Infill-Dichte: Ein höherer Infill-Prozentsatz sorgt für mehr Material im Inneren des Objekts, was zu erhöhter Stabilität und Festigkeit führt. Dies ist wichtig für Teile, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, wie z.B. funktionale Bauteile oder Werkzeuge.
   • Niedrigere Infill-Dichte: Ein geringerer Infill-Anteil spart Material und Gewicht, was für Teile sinnvoll ist, bei denen Festigkeit nicht die höchste Priorität hat, wie z.B. bei dekorativen Objekten.

2. Druckzeit:

   • Niedriger Infill-Prozentsatz: Der Drucker benötigt weniger Zeit, um das Innere des Objekts zu füllen, was die Druckzeit erheblich reduziert. Dies ist besonders nützlich für große Druckobjekte, bei denen eine vollständige Füllung unnötig wäre.
   • Hoher Infill-Prozentsatz: Höhere Füllstufen verlängern die Druckzeit, da der Drucker mehr Material aufbringen muss. Dies sollte nur dann gewählt werden, wenn die zusätzliche Festigkeit wirklich erforderlich ist.

Die 5 wichtigsten Infill-Arten und ihre Vor- und Nachteile

1. Rechteckig (Rectilinear)

   • Beschreibung: Dieses Muster besteht aus sich kreuzenden geraden Linien, die ein einfaches Raster bilden. Es ist eine der am häufigsten verwendeten Infill-Arten.

   • Vorteile:

     • Einfach und schnell zu drucken.
     • Gutes Verhältnis von Festigkeit und Materialverbrauch.
     • Verhindert Verzug bei vielen Materialien.

   • Nachteile:

     • Weniger stabil bei hohen mechanischen Belastungen.
     • Nicht ideal für sehr schwere oder tragende Teile.

2. Waben (Honeycomb)

   • Beschreibung: Dieses Muster ist von der natürlichen Struktur von Bienenwaben inspiriert und bietet eine hervorragende Stabilität mit minimalem Materialeinsatz.

   • Vorteile:

     • Sehr stark in Bezug auf Druck- und Zugkräfte.
     • Hohe Materialeffizienz.
     • Ideal für leichte, aber stabile Bauteile.

   • Nachteile:

     • Längere Druckzeiten im Vergleich zu einfacheren Mustern wie rectilinear.
     • Etwas komplexer zu drucken, was zu leichten Druckproblemen führen kann, insbesondere bei hoher Geschwindigkeit.

3. Dreieckig (Triangular)

   • Beschreibung: Das dreieckige Infill-Muster bietet aufgrund seiner geometrischen Stabilität eine hohe Festigkeit und wird oft für tragende Strukturen verwendet.

   • Vorteile:

     • Extrem stabil bei Belastungen, da Dreiecke strukturell sehr stark sind.
     • Geeignet für Teile, die Druck- oder Zugkräften ausgesetzt sind.

   • Nachteile:

     • Höherer Materialverbrauch.
     • Verlängerte Druckzeiten im Vergleich zu weniger komplexen Mustern.

4. Gyroid

   • Beschreibung: Gyroid ist ein komplexes, mathematisch generiertes Muster, das sich durch eine wellenartige Struktur auszeichnet. Es wird zunehmend beliebter aufgrund seiner einzigartigen Kombination aus Flexibilität und Stabilität.

   • Vorteile:

     • Hervorragende Gleichmäßigkeit in allen Richtungen, was es ideal für Teile macht, die multidirektionalen Kräften ausgesetzt sind.
     • Spart Material, während es gleichzeitig eine hohe Festigkeit bietet.
     • Flexibler und leichter als Waben oder Dreiecke, was es ideal für leichtgewichtige, aber dennoch stabile Teile macht.

   • Nachteile:

     • Etwas länger zu drucken als einfachere Muster wie rechteckig.
     • Komplexer für den Slicer und den Drucker zu berechnen.

5. Konzentrisch (Concentric)

   • Beschreibung: Das konzentrische Muster besteht aus sich wiederholenden Konturen, die die Außenwände des Modells nach innen spiegeln. Es wird oft für flexible Teile verwendet.

   • Vorteile:

     • Gut geeignet für flexible Materialien (z.B. TPU), da es eine gleichmäßige Dehnung ermöglicht.
     • Spart Material und bietet eine gleichmäßige Kraftverteilung.

   • Nachteile:

     • Weniger stabil bei hohen mechanischen Belastungen.
     • Nicht ideal für tragende oder stark beanspruchte Teile.