Jak znacznie obniżyć rachunki za energię w druku 3D?

Średnia moc zużywana przez drukarkę 3D waha się od 120 do 300 watów na godzinę, głównie w zależności od wielkości podgrzewanego stołu. Pozostałe komponenty, takie jak płyta główna, wyświetlacz, silniki krokowe i wentylatory, zwykle pobierają mniej niż 50 watów na godzinę. Nieodłączna sprawność energetyczna tych komponentów nie pozostawia niestety możliwości poprawy.

Jednak modyfikacja podgrzewanego stołu pod kątem wydajności może potencjalnie przynieść znaczne zmniejszenie zużycia energii. Oto, w jaki sposób możesz zmniejszyć ślad węglowy drukarki 3D za pomocą prostej i niedrogiej modyfikacji łóżka.

Dlaczego Twoja drukarka 3D jest okropna przy wydajności energetycznej?

Podczas gdy drukowanie 3D jest niewątpliwie wyrafinowane na poziomie komercyjnym, konsumenckie drukarki 3D są stosunkowo prostszymi konstrukcjami, połączonymi z gotowymi komponentami. Większość z tych komponentów obejmuje elektronikę i silniki krokowe, które są z natury zoptymalizowane pod kątem niskiego zużycia energii. Nic złego w tym dziale.

Niestety łóżka do drukarek 3D to zupełnie inna sprawa. Aby obniżyć koszty i zmniejszyć złożoność produkcji, prawie wszystkie konsumenckie drukarki 3D nie mają izolacji termicznej łóżka. To zły pomysł, ponieważ nieizolowane łóżko będzie emitować ciepło zarówno z górnej, jak i dolnej powierzchni. Innymi słowy, prawie połowa wypromieniowanego ciepła jest marnowana z dna ogrzewanego łóżka.

Im większa ilość traconego ciepła, tym dłużej podgrzewacz stołu musi działać na maksymalnym poziomie mocy, aby utrzymać zadaną temperaturę stołu. Podgrzewany stół typowej drukarki 3D, takiej jak Creality Ender-3, zużywa ponad 250 watów moc przy pełnym pochyleniu, więc najlepiej izolować łóżko, aby zapobiec uderzeniu grzejnika często. Oto, jak zrobić to we właściwy sposób.

Izolacja termiczna stołu drukarki 3D polega na częściowym demontażu drukarki w celu wyjęcia stołu. Nie jest to ogromny problem, ponieważ prawie wszystkie konsumenckie drukarki 3D są dostarczane w zestawach zawierających instrukcje obsługi i narzędzia potrzebne do złożenia wszystkiego w całość. W tym celu można ponownie wykorzystać te same narzędzia.

Naszym głównym celem jest dobranie właściwego materiału izolacyjnego. Podgrzewane łóżka w większości konsumenckich drukarek 3D są dobre do 250 ° F. To znacznie poniżej temperatury zapłonu większości materiałów, co sprawia, że ​​większość popularnych materiałów izolacyjnych jest wystarczająco bezpieczna dla naszych celów.

Jednak tak wysokie temperatury nadal stwarzają problemy związane z wypaczaniem, topnieniem i odgazowaniem. Tworzywa sztuczne, takie jak akryle i materiały izolacyjne z pianki, zaczną się deformować w temperaturach stołu zalecanych do drukowania z ABS. W rzeczywistości niektóre materiały piankowe mogą nawet emitować potencjalnie szkodliwe gazy. Spójrz na nasze Przewodnik dotyczący bezpieczeństwa żywności w druku 3D uczyć się więcej.

Najlepsze materiały to korek (również gumowany korek) i silikon. Arkusze korkowe są tanie i łatwo dostępne, a jednocześnie są w stanie wytrzymać temperatury znacznie przekraczające to, co może osiągnąć większość konsumenckich łóżek do drukarek 3D.

Arkusze silikonowe są najlepszym wyborem po prostu ze względu na ich znacznie wyższy próg termiczny. Wybierz opcję, która pasuje do Twojego budżetu. To, co nie jest opcjonalne, to jednak te narzędzia:

1. Linijka do pomiaru
2. Odpowiednia powierzchnia cięcia
3. Nóż uniwersalny, lub jakikolwiek inny rodzaj ostrza
4. Uszczelniacz silikonowy do wysokich temperatur RTV
5. Narzędzie do dziurkowania, lub dłuto
6. Młot
7. Rękawice lateksowe lub z kauczuku nitrylowego (bez pudru)

Krok 1: Usuń platformę do budowania

Dokładne kroki różnią się w zależności od marki i modelu drukarki 3D, ale proces jest mniej więcej taki sam w przypadku Ender-3 lub innych wariantów Prusa i3 projekt „odrzucający łóżko”. Pierwszym krokiem niezmiennie jest usunięcie platformy roboczej zwanej inaczej łożem drukarki.

Instrukcja montażu drukarki 3D będzie zawierała szczegółowe instrukcje, ale zazwyczaj obejmuje następujące kroki:

• Wyłączanie drukarki.
• Wyjęcie wtyczki zasilania z gniazdka ściennego.
• Odłączanie grzałki łóżka i przewodów termistora łóżka.
• Odkręcenie pokręteł regulacji łóżka.
• I wreszcie podniesienie łóżka z obudowy drukarki 3D.

Na razie odłóż łóżko na bok i przejdź do następnego kroku.

Krok 2: Przytnij materiał izolacyjny do odpowiedniego rozmiaru

Połóż arkusz izolacji termicznej na powierzchni cięcia i umieść łóżko na górze. Użyj noża do kartonów lub noża X-Acto, aby przyciąć prześcieradło do dokładnych wymiarów łóżka. Tępe ostrze sprawi, że zadanie będzie boleśnie powolne i żmudne, więc używaj świeżego, ostrego ostrza.

Grubsza warstwa izolacyjna lepiej zatrzymuje ciepło, ale materiały o dużej gęstości, takie jak silikon, znacznie zwiększają wagę. Nie zaleca się przesadzania z grubością izolacji w przypadku drukarek takich jak Prusa i3 i Creality Ender-3, które wykorzystują ruchome łóżka.

Absolutnie ważne jest, aby grubość arkusza izolacyjnego nie przekraczała długości sprężyn łóżka podczas ich ściskania. Na przykład, jeśli sprężyny łóżka o długości 20 mm są ściśnięte do 10 mm po dostrojeniu, rozsądniej jest ograniczyć grubość izolacji do 6 mm lub mniej.

Krok 3: Wytnij otwory na śruby łóżka

Umieść łóżko na arkuszu izolacyjnym i zaznacz otwory przeznaczone na śruby łóżka. Możesz użyć dziurkacza, aby wyciąć okrągły otwór o odpowiedniej średnicy, lub użyć dłuta i młotka, aby wyciąć czyste kwadraty.

Mówiąc o odpowiednim rozmiarze otworu, powinny one być wystarczająco duże, aby pomieścić sprężyny łóżka bez dotykania ich lub zaczepiania o nie.

Możesz także skorzystać z noża do kartonów lub noża X-Acto w szczypie, jeśli nie masz dostępu do wyżej wymienionych narzędzi. Jednak cięcia nie będą tak czyste i precyzyjne.

Krok 4: Czy Twoje łóżko ma płaski spód?

Podgrzewane stoły w praktycznie wszystkich drukarkach 3D wykorzystują grzałki PCB. Takie łóżka mają zazwyczaj płaski spód. Jeśli tak jest w przypadku Twojej drukarki 3D, możesz pominąć ten krok.

Jednak ci, którzy zbudowali własne drukarki 3D dla majsterkowiczów, takie jak Voron (dowiedz się więcej w naszym Przewodnik dla początkujących Voron) lub Rat Rig, muszą zmagać się z nierównymi powierzchniami dna swoich łóżek do samodzielnego montażu, ze względu na dodatkowe elementy, takie jak bezpieczniki termiczne, termistory łóżka i okablowanie.

Użycie wielu cieńszych arkuszy izolacyjnych z wycięciami, aby pomieścić te wystające elementy, załatwia sprawę, a następnie ostatnia warstwa izolacji, aby zakryć wszelkie szczeliny.

Krok 5: Przygotuj powierzchnię łóżka

Zanim będziemy mogli przykleić arkusz izolacyjny do spodu łóżka, współpracujące powierzchnie muszą zostać dokładnie oczyszczone z olejów i zanieczyszczeń, aby zapewnić niezawodną przyczepność. Ciepła destylowana/przefiltrowana woda i kropla płynu do naczyń sprawdzają się do czyszczenia łóżka, ale alkohol izopropylowy jest lepszym wyborem.

Zalecamy noszenie rękawiczek z lateksu lub kauczuku nitrylowego bez pudru, ponieważ gołe palce i dłonie mogą pozostawiać olej i brud na czyszczonych powierzchniach. Jeśli do czyszczenia łóżka użyłeś wody, odczekaj co najmniej 15 do 20 minut, aż wyschnie, zanim przejdziesz do następnego kroku.

Należy również wyczyścić materiał izolacyjny. Unikaj wody, jeśli wybrałeś materiał porowaty, taki jak korek lub pianka, który może wchłaniać lub w inny sposób zatrzymywać wodę. Najlepiej czyścić je szczotką, aby usunąć kurz i zanieczyszczenia. Jednak materiały wodoodporne, takie jak silikon, można czyścić chusteczką zwilżoną wodą destylowaną/przefiltrowaną.

Gdy powierzchnia łóżka jest czysta, możesz opcjonalnie nakleić taśmę maskującą, aby zapobiec migracji kleju silikonowego wewnątrz obwodu.

Krok 6: Łączenie wszystkiego razem

Nałóż cienką, ale spójną warstwę silikonowego uszczelniacza RTV do wysokich temperatur na spód łóżka. Możesz nałożyć klej wszędzie lub tylko na obwodzie. To ostatnie jest w porządku, ponieważ nawet gdyby w środku powstała szczelina powietrzna, to tylko poprawiłoby izolację termiczną.

Ostrożnie wyrównaj arkusz termoizolacyjny i przyklej go do łóżka. Klej silikonowy zaczyna utwardzać się natychmiast po wystawieniu na działanie powietrza, ale większość preparatów pozwala na regulację przez 10-15 minut. Jeśli używasz wielu arkuszy izolacyjnych, powtórz proces dla wszystkich arkuszy.

Połóż trochę ciężaru na łóżku, opierając je na płaskiej powierzchni, na której może leżeć w spokoju. Utwardzanie większości klejów silikonowych trwa od 24 do 48 godzin. Jednak osiągnięcie pełnej siły klejenia może zająć nawet tydzień, w zależności od składu kleju. Proszę zapoznać się z instrukcjami producenta dla jasności. Najlepiej unikać zdejmowania ciężaru lub w inny sposób niepokojenia łóżka przez co najmniej dwa dni.

Krok 7: Zainstaluj ponownie łóżko

Gdy łóżko jest odpowiednio izolowane, możesz teraz ponownie zamontować śruby i sprężyny łóżka oraz ponownie zainstalować łóżko w drukarce. Montaż jest odwrotnością procesu demontażu, który zastosowałeś wcześniej.

Ciesz się oszczędnością energii

Dobrze ocieplone łóżko drukarki 3D nie tylko szybciej się nagrzewa, ale także znacznie zmniejsza zużycie energii. Jest to tym bardziej widoczne w przypadku dłuższych wydruków, gdzie utrata ciepła ma tendencję do nasilania się w miarę upływu czasu.

Oszczędność energii jest jeszcze bardziej widoczna w nowoczesnych drukarkach 3D, które wykorzystują technikę PWM (modulacja szerokości impulsu) do sterowania mocą podgrzewacza stołu.

Dlaczego przejście na wytłaczarkę z napędem bezpośrednim często prowadzi do niskiej jakości druku 3D?

Przejście z Bowdena na wytłaczarkę z napędem bezpośrednim ma pewne zalety, ale wiąże się z kilkoma problemami z jakością druku.

Czytaj dalej

O autorze