Der vollständige Leitfaden zum 3D-Drucken von Füllungen: Von leer zu stabil

1. Einleitung: Die verborgene Struktur

Warum sind die meisten 3D-gedruckten Objekte nicht vollständig massiv? Diese Frage verdeutlicht einen der nützlichsten und zugleich missverstandensten Aspekte des 3D-Drucks. Die Antwort liegt in einer verborgenen inneren Struktur – einem geheimen Gerüst, das die Stabilität, das Gewicht, die Druckdauer und die Kosten eines Drucks steuert. Diese innere Struktur wird als Füllung bezeichnet.

Die Füllung ist die musterbasierte Struktur, die Ihr 3D-Drucker innerhalb der festen Außenwände eines Objekts aufbaut. Stellen Sie sich das wie das Holzgerüst in einem Haus oder das Knochengerüst im menschlichen Körper vor. Es handelt sich nicht um einen massiven Kunststoffblock, sondern um ein sorgfältig gestaltetes Raster, das Stabilität und Festigkeit bietet, ohne viel Material oder Zeit zu verbrauchen.

Die richtige Anwendung der Füllstruktur kann Ihren 3D-Druck grundlegend verändern. Sie ermöglicht Ihnen die präzise Steuerung des Verhältnisses zwischen Stabilität und Produktionsgeschwindigkeit sowie -kosten. Die Füllstruktur bildet die wichtige Stützbasis für die flachen Oberflächen Ihres Modells, verhindert deren Einsinken und sorgt für ein sauberes Erscheinungsbild. Zudem können Sie Gewicht und Flexibilität Ihres fertigen Bauteils direkt beeinflussen.

Dieser Leitfaden vermittelt Ihnen alles Wissenswerte. Wir führen Sie durch alle Aspekte der Fülltechnik, von den Grundlagen bis hin zu fortgeschrittenen Methoden. Am Ende werden Sie vom Anfänger zum Experten und bestens gerüstet sein, um die perfekte Fülltechnik für jedes erdenkliche Projekt auszuwählen.

2. Grundlegende Füllideen

Das Verständnis von Infill beim 3D-Druck lässt sich auf zwei Haupteinstellungen zurückführen, die Sie in Ihrer Slicer-Software steuern: Fülldichte und Füllmuster. Jede Entscheidung bezüglich der Füllung beeinflusst eine oder beide dieser Einstellungen.

Verständnis der Fülldichte

Die Fülldichte ist die am einfachsten zu verstehende Einstellung. Sie wird in Prozent angegeben und bestimmt, wie viel Kunststoff für die innere Struktur verwendet wird. Bei 0 % entsteht ein komplett hohles Objekt mit nur Außenwänden. 100 % ergibt ein vollständig massives, schweres Objekt ohne Hohlraum im Inneren.

Stellen Sie sich vor, Sie drucken einen einfachen Würfel. Bei 10 % Füllung bestünde das Innere größtenteils aus Luft mit einer dünnen Gitterstruktur. Bei 50 % wäre dieses innere Gitter deutlich dichter und stabiler. Bei 100 % gäbe es gar kein Gitter mehr, sondern nur noch massives Plastik von Wand zu Wand. Die meisten Drucke verwenden eine Füllung zwischen 10 % und 50 %, da dieser Bereich die beste Balance der Eigenschaften bietet.

Praktischer Dichteleitfaden

Nutzen Sie diese Tabelle als Kurzübersicht zur Wahl Ihrer Ausgangsdichte.

Fülldichte	Anwendungsfall	Eigenschaften
0 % (Hohl)	Reine Dekorationsmodelle, Vasen (im "Vasenmodus"), schnelle Prototypen.	Schnellste Druckzeit, spart am meisten Material, sehr zerbrechlich.
10-25% (Entwurf)	Standardisierte visuelle Prototypen, Figuren, nicht funktionsfähige Teile.	Ausgezeichnete Balance zwischen Geschwindigkeit und moderater Unterstützung für Oberflächen.
25-50% (Funktional)	Teile, die leichter Belastung oder regelmäßigem Gebrauch standhalten (wie Halterungen, Handyhalterungen).	Ein guter Ausgangspunkt für Teile, die robust und steif sein müssen.
50-75 % (Stark)	Teile unter mechanischer Belastung, tragende Teile, Werkzeuggriffe.	Sehr robust und steif, benötigt aber längere Druckzeit.
100 % (fest)	Maximale Festigkeit und maximales Gewicht.	Oftmals führt dies zu abnehmendem Nutzen. Das Hinzufügen weiterer Wände ist in der Regel besser für die Stabilität.

Die Form der Stärke

Das Füllmuster ist die geometrische Form des inneren Rasters. Ihr Slicer füllt das Bauteil nicht einfach zufällig, sondern folgt einem bestimmten, sich wiederholenden Muster. Diese Wahl ist genauso wichtig wie die Dichte, denn die Form der Füllung bestimmt, wie sich die Kräfte im Bauteil verteilen.

Unterschiedliche Druckmuster verleihen dem Bauteil einzigartige Eigenschaften. Einige sind auf maximale Druckgeschwindigkeit ausgelegt, andere sorgen für gleichmäßige Stabilität in alle Richtungen. Manche ermöglichen sogar Flexibilität und Biegsamkeit. Das richtige Druckmuster auszuwählen bedeutet, die innere Geometrie an den äußeren Zweck des Drucks anzupassen.

3. Ein genauer Blick auf Füllmuster: Der vollständige Leitfaden für 2025

Nicht alle Muster sind gleich. Mit der Verbesserung der Slicer-Software ist auch die Auswahl an verfügbaren Füllmustern gewachsen. Dieser Abschnitt hilft Ihnen, das richtige Werkzeug für Ihre Anwendung zu finden, gruppiert nach ihrer Hauptfunktion.

Muster für Geschwindigkeit

Wenn es Ihnen vor allem darauf ankommt, ein Bauteil so schnell wie möglich von der Bauplatte zu lösen, sind diese Muster die beste Wahl. Sie eignen sich gut für visuelle Modelle und Entwurfszeichnungen, bei denen die Festigkeit weniger wichtig ist.

Linien

• Beschreibung: Dies ist das schnellste verfügbare Füllmuster. Der Drucker druckt in einer Schicht parallele Linien in einer Richtung (z. B. entlang der X-Achse) und in der nächsten Schicht Linien in der anderen Richtung (Y-Achse).
• Vorteile: Unschlagbare Druckgeschwindigkeit, sehr geringer Materialverbrauch.
• Nachteile: Bietet Festigkeit fast nur in zwei Dimensionen. Es ist sehr schwach gegenüber Kräften, die senkrecht zu den Linien wirken.
• Ideal für: Visuelle Modelle, schnelle Prototypen und alle Objekte, die keine strukturelle Festigkeit benötigen.

Netz

• Beschreibung: Ein klassisches, schnelles Muster, das auf jeder Schicht ein 2D-Gitter druckt. Es handelt sich im Grunde um das Linienmuster, das in beide Richtungen auf derselben Schicht gedruckt wird.
• Vorteile: Schneller als 3D-Muster, bietet eine bessere 2D-Stabilität als Linien.
• Nachteile: Die Düse muss an den Kreuzungspunkten bereits gedruckte Linien überfahren. Dies kann zu Materialansammlungen an der Düse führen und unter Umständen einen Druckfehler verursachen, wenn die Düse im Füllmaterial hängen bleibt.
• Ideal für: Schnelle Drucke, bei denen eine gewisse Grundfestigkeit in der XY-Ebene erforderlich ist.

Blitz

• Beschreibung: Ein revolutionäres, intelligentes Muster, das in den letzten Jahren entwickelt wurde. Es analysiert das Modell und fügt eine verzweigte Innenstruktur hinzu, die nur dort vorhanden ist, wo sie zur Stützung der Druckoberflächen unbedingt erforderlich ist. Der größte Teil des Inneren bleibt hohl.
• Vorteile: Extrem kurze Druckzeiten und enorme Materialeinsparungen, oft vergleichbar mit dem Drucken eines Hohlkörpers.
• Nachteile: Verleiht kaum zusätzliche innere Stärke. Es dient lediglich der Unterstützung.
• Ideal für: Dekorative Büsten, aufwendige Figuren und alle Modelle, bei denen die innere Stabilität keine Rolle spielt und eine gute Oberfläche das einzige Ziel ist.

Muster für Stärke

Wenn Ihr Bauteil Belastungen standhalten, Lasten tragen oder einfach nur langlebig sein muss, benötigen Sie ein Füllmuster, das auf mechanische Belastbarkeit ausgelegt ist. Diese Muster erzeugen 3D-Strukturen, die Kräfte effektiver verteilen.

Kubisch

• Beschreibung: Dieses Muster erzeugt eine dreidimensionale Struktur aus gestapelten Würfeln, die um 45 Grad geneigt sind. Die Neigung trägt dazu bei, die Kräfte in mehrere Richtungen zu verteilen.
• Vorteile: Bietet eine ausgezeichnete, ausgewogene Stärke über alle drei Achsen (X, Y und Z).
• Nachteile: Deutlich langsamer beim Drucken als bei 2D-Mustern wie Raster oder Linien.
• Am besten geeignet für: Allzweck-Funktionsbauteile, die eine gute isotrope (in alle Richtungen gleiche) Festigkeit erfordern.

Gyroid

• Beschreibung: Ein einzigartiges, faszinierendes 3D-Muster, das eine durchgehende, wellenartige Struktur erzeugt. Es ist aus gutem Grund ein absoluter Favorit, da es keine sich kreuzenden Linien auf derselben Ebene aufweist.
• Vorteile: Bietet nahezu isotrope Festigkeit, ist für ein 3D-Muster bemerkenswert schnell und widersteht Scherkräften und Druckkräften außergewöhnlich gut. Durch die nicht-überschneidende Struktur wird der Druckvorgang leiser und das Risiko von Düsenkollisionen reduziert.
• Nachteile: Die Berechnung kann bei einigen älteren Slicern etwas komplexer sein, bei moderner Software ist dies jedoch selten ein Problem.
• Ideal für: Das Standardmuster für die meisten funktionalen 3D-Drucke. Wenn Sie sich bei der Wahl des richtigen Musters für ein mechanisches Bauteil unsicher sind, beginnen Sie mit Gyroid.

Kubische Unterteilung

• Beschreibung: Eine weiterentwickelte Version des kubischen Musters. Es fungiert als intelligentes Festigkeitsmuster, das große innere Hohlräume mit einer kubischen Füllung geringerer Dichte füllt und die Dichte automatisch erhöht, je näher es den Oberflächen des Bauteils kommt.
• Vorteile: Erreicht eine gute Festigkeit bei wesentlich besserer Materialeffizienz und kürzeren Druckzeiten als ein Standard-Kubikmuster bei hoher Dichte.
• Nachteile: Der Druckvorgang ist langsamer als bei einem Standardmuster mit niedriger Dichte.
• Ideal für: Große Funktionsteile, bei denen Sie Material und Zeit sparen möchten, ohne Schwachstellen in Oberflächennähe zu erzeugen.

Muster für Flexibilität

Beim Drucken mit flexiblen Materialien wie TPU ist das Ziel oft nicht Steifigkeit, sondern kontrolliertes Biegen. Das Füllmuster spielt eine entscheidende Rolle dafür, wie „weich“ oder biegsam ein Bauteil ist.

Konzentrisch

• Beschreibung: Dieses Muster zeichnet die Außenwände des Teils nach und erzeugt so innere Linien, die parallel zum Umfang verlaufen.
• Vorteile: Ermöglicht ein gleichmäßiges Biegen und Zusammendrücken des Bauteils, da keine Kreuzschraffur vorhanden ist, die der Bewegung entgegenwirkt.
• Nachteile: Bietet nur sehr geringe strukturelle Festigkeit und kann die Druckzeit verlängern.
• Ideal für: Drucken mit flexiblen Materialien (TPU, TPE) zur Herstellung von Teilen, die weich, biegsam sein oder als Federn fungieren sollen.

4. Wie man die richtige Füllung auswählt

Mit einem klaren Verständnis von Dichte und Mustern wird die Auswahl des richtigen Füllmaterials zu einem systematischen Prozess und nicht zu einer bloßen Vermutung.

Ihr 3-stufiger Auswahlprozess

1. Schritt 1: Definieren Sie Ihr Ziel. Bevor Sie Ihren Slicer überhaupt öffnen, stellen Sie sich die wichtigste Frage: Wozu dient dieses Teil? Ist es ein schnelles visuelles Modell (Ziel: Geschwindigkeit)? Eine stabile mechanische Halterung (Ziel: Stabilität)? Oder eine flexible Handyhülle (Ziel: Flexibilität)?
2. Schritt 2: Beginnen Sie mit einer Basisdichte. Nutzen Sie den „Praktischen Dichteleitfaden“ aus Abschnitt 2, um einen Startprozentsatz zu wählen. Für ein visuelles Modell beginnen Sie mit 15 %. Für ein funktionales Bauteil beginnen Sie mit 30 %. Sie können den Wert später jederzeit anpassen.
3. Schritt 3: Wähle ein Muster entsprechend deinem Ziel. Ordne deine Bedürfnisse den Musterkategorien aus Abschnitt 3 zu. Wenn dein Ziel Geschwindigkeit war, wähle Blitz oder Linien. Wenn es Kraft war, wähle Gyroid oder Kubisch. Wenn es Flexibilität war, wähle Konzentrisch.

Die ultimative Vergleichstabelle für Füllmaterialien

Diese Tabelle bietet einen direkten Vergleich der gängigsten Füllmuster, damit Sie schnell und fundiert entscheiden können.

Mustername	Festigkeit (isotrop)	Druckgeschwindigkeit	Materialverwendung	Unterstützung der oberen Oberfläche	Primärer Anwendungsfall
Linien	Sehr niedrig	Schnellste	Sehr niedrig	Arm	Visuelle Entwürfe, Schnelldruck
Netz	Niedrig	Sehr schnell	Niedrig	Gut	Schnelle Funktionsprototypen
Blitz	Fast keine	Schnellste	Niedrigster	Gut	Dekorative Modelle, Figuren
Dreiecke	Mittel (2D)	Schnell	Niedrig-Mittel	Gut	Funktionsteile, die 2D-Festigkeit benötigen
Kubisch	Hoch	Medium	Medium	Sehr gut	Universelle Funktionsteile
Gyroid	Sehr hoch	Mittelschnell	Medium	Exzellent	Die beste Allround-Funktionsfüllung
Kubische Unterteilung.	Hoch	Langsam	Mittel-Niedrig	Exzellent	Große, materialeffiziente Funktionsteile
Konzentrisch	Sehr niedrig	Langsam	Niedrig-Mittel	Arm	Flexible (TPU) Teile

5. Fortgeschrittene Fülltechniken

Sobald Sie die Grundlagen beherrschen, können Sie diese Techniken auf Expertenniveau nutzen, um Ihre Drucke hinsichtlich Leistung und Effizienz weiter zu optimieren.

Variable Fülldichte

Die meisten modernen Slicer ermöglichen es, unterschiedliche Fülldichten auf verschiedene Bereiche desselben Modells anzuwenden. Dies geschieht häufig mithilfe von „Modifikatoren“ oder „Stützblöcken“, die Sie im Slicer auf Ihrem Modell platzieren.

Diese Technik ist unglaublich effektiv. Stellen Sie sich vor, Sie drucken eine Halterung mit Schraubenlöchern. Der Bereich um die Löcher herum ist stark beansprucht, der Rest der Halterung jedoch nicht. Sie können einen Modifikatorblock um die Löcher platzieren und dessen Füllung auf 70 % Gyroid einstellen, während Sie den Rest des Modells mit einem schnellen Druck von 20 % Raster belassen. Dadurch erhalten Sie gezielte Festigkeit genau dort, wo sie benötigt wird, was Ihnen Stunden an Druckzeit und eine erhebliche Menge Material spart.

Füllung und Wandumfänge

Hier ist eine der wichtigsten Lektionen für alle, die nach Stabilität suchen: Mehr Wände sind oft effektiver als eine Erhöhung des Füllgrades. Die Steifigkeit und Zugfestigkeit eines Bauteils resultieren hauptsächlich aus seiner Außenhülle, also seinen „Umfangswänden“.

Ein Bauteil mit 4 Wänden und 25 % Füllung ist fast immer stabiler als das gleiche Bauteil mit 2 Wänden und 50 % Füllung und lässt sich oft schneller drucken.

Eine gute Faustregel für stabile Bauteile ist, zunächst die Anzahl der Wände von den standardmäßigen 2 auf mindestens 3 oder 4 zu erhöhen. Erst danach sollte man die Fülldichte deutlich erhöhen.

Auffüllung vor Perimeter

In den Einstellungen Ihres Slicers finden Sie möglicherweise eine Option, die Füllung vor den Konturen zu drucken. Standardmäßig ist es üblicherweise umgekehrt. Das Drucken der Füllung zuerst kann eine stärkere Verbindung zwischen Füllung und Innenwand erzeugen und so die Gesamtstabilität des Bauteils erhöhen. Allerdings können dabei manchmal kleine Artefakte an der Außenfläche entstehen, da die Extruderbewegung durchscheint. Für eine optimale Oberflächengüte und Maßgenauigkeit ist es daher generell vorzuziehen, zuerst die Konturen zu drucken.

6. Fehlerbehebung bei Füllproblemen

Wenn beim Füllen etwas schiefgeht, kann das einen ansonsten perfekten Druck ruinieren. Hier erfahren Sie, wie Sie die häufigsten Probleme beim Füllen beheben.

Problem: Schwache oder faserige Füllung

Das sieht aus wie durchhängende, unterextrudierte Spaghetti im Inneren Ihres Drucks. Die Füllstruktur ist schwach und voller Lücken.
* Ursachen: Unzureichende Kühlung des Bauteils, zu schnelles Drucken der Füllung oder allgemeine Unterextrusion.
Lösung: Erhöhen Sie die Lüfterdrehzahl für die Bauteilkühlung. Reduzieren Sie in Ihrem Slicer die „Fülldruckgeschwindigkeit“. Prüfen Sie den Extruder auf Verstopfungen und stellen Sie sicher, dass die Extrusion korrekt kalibriert ist.

Problem: Schattenbildung bei der Füllung von Wänden

Das Füllmuster ist auf den glatten Außenflächen Ihres Ausdrucks schwach erkennbar.
* Ursachen: Die schnellen, ruckartigen Bewegungen des Fülldruckprozesses verursachen Vibrationen, die sich auf die Außenwände übertragen oder „echoen“.
Lösung: Die beste Lösung ist, die Anzahl der Wandperimeter zu erhöhen (z. B. von 2 auf 3). Dadurch wird die Wandstärke erhöht und Vibrationen werden absorbiert. Alternativ können Sie versuchen, die äußeren Perimeter zuletzt zu drucken oder die Druckgeschwindigkeit insgesamt zu reduzieren.

Problem: Klappern im Inneren des Drucks

Das fertige Teil macht beim Schütteln ein rasselndes Geräusch, als ob sich kleine Kunststoffteile im Inneren lose befänden.
* Ursachen: Genau das passiert. Kleine Füllmaterialteile sind abgebrochen. Das kommt häufig bei Mustern wie Gitter oder Dreiecken vor, wo die Düse die Wege kreuzt und dabei möglicherweise eine schlecht haftende Linie löst.
* Lösung: Verwenden Sie ein nicht-überschneidendes Füllmuster wie Gyroid oder Linien. Achten Sie außerdem darauf, dass Drucktemperatur und Extrusionseinstellungen optimal eingestellt sind, um eine gute Haftung zwischen den Schichten zu gewährleisten.

Problem: Durchhängende Oberflächen

Die obersten, festen Schichten Ihres Drucks hängen durch, weisen Lücken auf oder sehen unordentlich aus.
* Ursachen: Die Fülldichte ist zu gering, wodurch große Lücken entstehen, die die erste feste Deckschicht nicht effektiv überbrücken kann.
Lösung: Am einfachsten lässt sich das Problem beheben, indem man die Fülldichte erhöht (z. B. von 15 % auf 25 %). Alternativ kann man die Anzahl der Deckschichten erhöhen (z. B. von 3 auf 5 oder 6). Dadurch erhalten die nachfolgenden Schichten eine bessere Grundlage und die Lücken werden kaschiert.

7. Wie geht es mit der Verfüllung weiter?

Mit Blick auf das Jahr 2025 wandelt sich das Konzept der einfachen, gleichmäßigen Füllung. Die Zukunft ist intelligent, optimiert und multifunktional.

Generative und KI-optimierte Füllung

Wir verabschieden uns von einheitlichen Mustern. Die nächste Generation von Slicer-Software nutzt generative Designprinzipien. Das bedeutet, die Software analysiert ein 3D-Modell hinsichtlich der zu erwartenden Belastungen und generiert automatisch eine einzigartige, ungleichmäßige Füllstruktur, die optimal auf die jeweilige Belastung des Bauteils abgestimmt ist. Anstelle eines sich wiederholenden Musters ähnelt das Innere eines Drucks eher einem Knochen, mit Dichte genau dort, wo sie benötigt wird, und reduziert an anderen Stellen.

Gitterstrukturen im Ingenieurwesen

Die Spitzentechnologie im Ingenieurwesen erweitert bereits die Grenzen des Machbaren im Infill-3D-Druck. In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizin werden komplexe Gitterstrukturen eingesetzt, um Bauteile extrem leicht zu gestalten und poröse medizinische Implantate herzustellen, die das Knochenwachstum fördern. Mit zunehmender Rechenleistung werden diese fortschrittlichen, mathematisch definierten Gittertypen auch für den Massendruck zugänglich.

Mehrmaterialfüllung

Dank der zunehmenden Verfügbarkeit von Multimaterial-3D-Druckern können wir nun die Eigenschaften der Hülle von denen der Füllung trennen. Stellen Sie sich vor, Sie drucken ein einzelnes Bauteil mit einem starren, schlagfesten PETG-Rahmen, der mit einer weichen, stoßdämpfenden TPU-Gyroid-Füllung gefüllt ist. Dies eröffnet eine völlig neue Welt funktionaler Bauteile mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften.

8. Fazit: Infill ist Ihre Superkraft

Die Füllung ist weit mehr als nur „Füllmaterial“. Sie ist ein leistungsstarkes Optimierungswerkzeug, das Ihnen als Designer präzise Kontrolle über das Druckergebnis ermöglicht. Indem Sie die Standardeinstellungen überdenken, können Sie ein einfaches Modell in ein Hochleistungsbauteil verwandeln.

Merken Sie sich diese wichtigsten Punkte:
* Die Füllung ist das Ergebnis eines ausgewogenen Verhältnisses zweier Variablen: Dichte (%) und Muster (Form).
* Der Zweck Ihres Drucks – Geschwindigkeit, Festigkeit oder Flexibilität – sollte immer die Wahl des Füllmaterials bestimmen.
* Im Zweifelsfall mit 20 % Gyroid beginnen, um einen rundum guten, funktionalen Druck zu erhalten.
* Nutzen Sie Lightning, um bei rein visuellen Modellen enorm viel Zeit und Material zu sparen.
* Vergessen Sie niemals, dass für die Stabilität die Erhöhung der Wandanzahl genauso wichtig, wenn nicht sogar wichtiger ist als die Erhöhung der Füllung.

Sie verfügen nun über das nötige Wissen, um bewusste und fundierte Entscheidungen über die verborgene Struktur Ihrer Drucke zu treffen. Gehen Sie über die Standardeinstellungen hinaus. Experimentieren Sie, testen Sie und nutzen Sie die Füllung als Ihr wichtigstes Werkzeug, um jedes einzelne Ihrer Drucke zu optimieren.