Infill Economics: Quantifying the Relationship Between Density, Pattern, and Mechanical Performance in FDM Parts

Infill adalah mekanisme utama FDM untuk menghemat material dan waktu tanpa mengorbankan terlalu banyak kekuatan. Namun, hubungan antara densitas infill dan kekuatan mekanik bukan linear — dan pilihan pola infill dapat mengubah kekuatan hingga 40% pada densitas yang sama. Kami menganalisis data dari lima studi independen untuk memberikan panduan kuantitatif.

Hubungan Densitas Infill dan Kekuatan

DAAAM 30th Symposium (2019) memberikan dataset paling komprehensif tentang hubungan ini untuk PLA. Temuan kuncinya:

Lompatan terbesar terjadi antara 90% dan 100% infill — sekitar 40% peningkatan kekuatan. Sebaliknya, dari 50% ke 75% hanya menambah ~10% kekuatan (Protolabs Network). Ini berarti untuk sebagian besar aplikasi, 50–70% infill adalah sweet spot — Anda mendapatkan 50–70% kekuatan solid dengan penghematan material 30–50%.

“If the designer wants to save time and amount of material, and decrease infill density from 100% to 90%, the difference in strength is about 40%.”

Pola Infill: Grid untuk Kekuatan, Honeycomb untuk Kekakuan

MDPI Polymers (2026) melakukan investigasi komprehensif terhadap empat pola infill pada PLA:

• Grid: Ultimate tensile strength tertinggi
• Honeycomb: Young's modulus tertinggi (paling kaku)
• Rectilinear: Performa intermediate
• Adaptive Cubic: Terendah di kedua metrik

Untuk beban bending, MDPI (2025) pada 11 filament berbeda menemukan bahwa gyroidsecara konsisten meningkatkan bending stiffness sebesar +15% hingga +28% dibanding 3D-honeycomb. Untuk kompresi, gyroid memberikan peningkatan +10–18%.

Catatan Penting: Layer Height Mempengaruhi Efektivitas Infill

Breški et al. (dikutip dalam PMC 2023) menemukan bahwa pada layer height minimum, densitas infill hampir tidak berpengaruh terhadap tensile strength — temuan yang kontra-intuitif. Ini menunjukkan bahwa pada layer yang sangat tipis, bonding antar-layer sudah sangat baik sehingga kontribusi infill menjadi kurang signifikan.