Kõik, kes on 3D-printeriga aega veetnud, teavad vajumise tunnet: olete pika väljatrükkimise poole peal, ekstruuder hakkab tegema seda kardetavat klõpsatust ja hõõgniit lakkab otsikust välja tulema. Avate korpuse ja kuigi hotendi ventilaator ikka veel pöörleb, on kuumust juba piisavalt kogunenud, et pehmendada kuumutuspaagi sees olevat hõõgniidi, põhjustades selle paisumise ja ummistumise. See probleem on eriti levinud kõrge temperatuuriga materjalide (nt ABS, PC või nailonist kuumusega 260-kraadise või kõrgema temperatuuriga) printimisel ja kui jahutus ei suuda püsida, on ummistus peaaegu vältimatu.
Enamiku inimeste esimene instinkt on suurem ventilaator külge lüüa või toru ümber kujundada. Kuid ausalt öeldes on ventilaatoritel jahutusvõimsuse osas kõva lagi – eriti suletud prindikambris, kus ümbritseva õhu temperatuur on juba 45–55 kraadi. Ventilaator lihtsalt tsirkuleerib sooja õhku; see ei eemalda tegelikult süsteemist soojust. Tõeline lahendus on liikuda õhkjahutiselt vedelikjahutusele. Ja iga vedelikjahutusahela keskmes on pump, täpsemalt peristaltiline pump, mis määrab, kas teie süsteem töötab aastaid usaldusväärselt või muutub hoolduspeavalu.
Mis täpselt juhtub, kui teie Hotend üle kuumeneb?
Enne lahendustesse sukeldumist selgitame, miks ülekuumenemine on midagi enamat kui lihtsalt aeg-ajalt häiriv:
Prinditõrked ja hõõgniit raisku– Ummistus rikub trükise ja paisunud materjal nõuab sageli hotendi lahtivõtmist ja selle eemaldamiseks kuumapüstoli kasutamist.
Halb pinna kvaliteet– Isegi kui täielikku ummistumist ei teki, põhjustavad temperatuurikõikumised ebaühtlast voolu, mis põhjustab nähtavaid kihijooni, alamekstrusiooni ja nõrku osi.
Lühendatud hotendi eluiga– Pidev töötamine kõrgel temperatuuril kiirendab kütteploki, termistori ja jahutusradiaatori väsimist; kaks aastat kestnud hotend võib kuue kuu pärast ebaõnnestuda.
Kaotatud aeg– Ummistuse eemaldamine ja printimise taaskäivitamine võib ära süüa pool päeva. Väikeste trükiste rendistuudiote puhul tähendab see otseselt saamata jäänud tulu.
Olen aastaid nokitsenud 3D-printerite kallal, alustades Ender 3-st ja lõpuks ehitades Voron 2.4. Õhkjahutiselt vedelikjahutusele üleminek oli üks mõjukamaid uuendusi, mida ma kunagi teinud olen. Pikka aega jäin aktsiafännide juurde, kuid pidev kõverdumine ja ummistumine ABS-i printimisel ajas mind üle ääre. Kui ma vesijahutuskontuuri paigaldasin, stabiliseerus hotendi temperatuur täielikult ja minu edukuse määr hüppas umbes 70% pealt üle 90%.
Miks õhkjahutus jääb lühikeseks?
Füüsika on lihtne: õhul on madal erisoojusmaht, mistõttu soojuse ümberpaigutamine nõuab palju õhuvoolu. Selle saavutamiseks peavad fännid kiiresti pöörlema ja see tähendab müra. 60mm turboventilaator täiskiirusel ületab kergesti 60 dB, mis on kontoris või eluruumis ebameeldiv. Lisaks on ventilaatori rõhk piiratud; kui jahutusradiaatori ribid on liiga tihedad, ei pääse õhk sisse ja jahutuse efektiivsus langeb.
Kui prindite ABS-i või muid materjale, mis nõuavad suletud kambrit (mis on peaaegu kohustuslik), jääb kambri temperatuur sageli vahemikku 45–55 kraadi. Sel hetkel tõmbab ventilaator sooja õhku sisse, nii et selle tõhusus langeb veelgi. See on põhjus, miks paljud ABS-i kasutajad märkavad, et ukse sulgemine suurendab ummistumist – asi pole selles, et hotend sellega hakkama ei saaks; see on see, et soojas korpuses on õhkjahutus lihtsalt hädas.
Vesijahutus lahendab selle elegantselt. Vee erisoojus on rohkem kui neli korda suurem kui õhu erisoojus, seega suudab see vooluühiku kohta palju rohkem soojust ära kanda. Veelgi parem, veesilmus võib suunata soojust kambrist väljapoole radiaatori kaudu, mis on paigutatud kõikjale, kuhu soovite – seda ei piira printeri siseruum või temperatuur. Õige seadistuse korral püsib jahutusradiaatori temperatuur vaid mõne kraadi võrra kõrgem ümbritsevast ja hotendi temperatuurikõikumine kahaneb ±5 kraadilt ±1 kraadini või vähem. Trükikvaliteedi paranemine on dramaatiline.
Mida vajab täielik vesijahutussilmus?
3D-printeri hotendi põhiline vesijahutusahel koosneb:
Veeplokk– kinnitatakse jahutusradiaatorile, sisemiste kanalitega vee voolamiseks.
Peristaltiline pump– ringleb vett läbi ahela; see on süsteemi süda.
Radiaator– hajutab soojuse veest õhku, tavaliselt abistab ventilaator.
Veehoidla– hoiab jahutusvedelikku kinni ja aitab õhumulle välja lasta.
Torud ja liitmikud– ühendage kõik komponendid, tavaliselt 6 mm või 8 mm läbimõõduga pehmed torud.
Nende hulgas on pump kõige tähelepanuta jäetud, kuid vaieldamatult kõige olulisem komponent. Paljud entusiastid keskenduvad radiaatorile või veeplokile ja eeldavad, et iga vett liigutav pump sobib. Kuid tegelikkuses dikteerib pumba jõudlus otseselt jahutuse efektiivsust – liiga väike vooluhulk ja soojust ei kanta piisavalt kiiresti; ebapiisav rõhk ja vool langevad järsult läbi ploki ja torude painde.
Miks peristaltiline pump sobib eriti hästi 3D-printerite jahutamiseks?
Peristaltilised pumbad töötavad pöörlevate rullikutega painduva toru pigistamisega, lükates vedeliku edasi. Sellel disainil on mitmeid eeliseid, mis sobivad ideaalselt 3D-printimise jahutusvajadustega:
Vedelik puutub kokku ainult toru sisemusega– See on suurim erinevus. Jahutusvedelik ei puuduta kunagi pumba metallist osi, seega pole saastumise ega keemiliste reaktsioonide ohtu, mis võivad prahti ahelasse leostuda. Aja jooksul tähendab see palju vähem tahkeid osakesi, mis ummistavad veeploki või radiaatorit, vähendades oluliselt hooldust.
Suurepärane iseimemisvõime– Peristaltilised pumbad on mahuga pumbad, nii et need suudavad vedelikku ja õhku kokku tõmmata. Silmuse esmakordsel täitmisel või pärast hooldust täiendades ei pea te pumbapeast õhku hoolikalt välja tõmbama – see liigutab koos mullidega vedelikku rõõmsalt. See muudab kruntimise ja veritsusprotsessi palju vähem tülikaks.
Tolerantne väikeste osakeste ja mullide suhtes– Pehmel torul on veidi mõju, nii et kui torusse satub väike prahi või mull, võib rull selle ümber deformeeruda ilma kinnijäämiseta. See erineb hammasratas- või kolbpumpadest, mis võivad kinni kiiluda või väikeste tahkete osakeste tõttu kahjustuda.
Ühtlane, proportsionaalne vooluhulk– Vooluhulk on otseselt võrdeline mootori kiirusega. Kui teie printeri emaplaadil on varu PWM-väljund, saate töötsüklit muutes hõlpsasti voolu sisse valida. See juhtimistase on mugav, kui soovite hotendi temperatuuri stabiilsust täpsustada.
Taskukohane ja lihtne– Väikesed peristaltilised pumbad on mehaaniliselt lihtsad, laialdaselt kättesaadavad ja üldiselt odavamad kui võrreldavad magnetajamiga või hammasrattaga pumbad. Eelarvega harrastajatele on see tõeline pluss.
Peamised parameetrid, mida peristaltilises pumbas otsida
Tuginedes minu enda kogemusele ja levinud kogukonna tavadele, on siin kõige olulisemad spetsifikatsioonid.
Voolukiirus ja rõhu tasakaal
Vooluhulk määrab, kui palju soojust saab ajaühikus eemaldada. 3D-printeri hotend-silmuse jaoks on voolukiirus vahemikus 20–50 ml/min täiesti piisav. See vahemik on hästi testitud – liiga madal ja jahutus kannatab; liiga kõrge ja tekitate tarbetut turbulentsi, müra ja pumba täiendavat kulumist.
Rõhk on peristaltiliste pumpade puhul vähem muret tekitav, kuna need tekitavad mõõdukat rõhku, kuid tüüpiliste seadistuste puhul, mille torud on alla 1 meetri ja ainult mõne käänakuga, on saadaolev rõhk enam kui piisav. Võti on tagada, et tegelik vool, arvestades silmuse takistust, jääks selle magusa koha piiresse.
Müra
Müra on lihtne alahinnata, kuni teie printer elab teie magamistoas või ühises kontoris. Siis teeb vahet vaikne pump võrreldes sumiseva pumbaga. Peristaltilise pumba müra tuleneb peamiselt mootorist ja rullikutest, mis suruvad vastu toru. Hästi disainitud kvaliteetsete laagrite ja sujuva rullikuga seadmed võivad olla väga vaiksed – sageli vaiksemad kui printeri samm-mootorid.
Toru eluiga
Toru on peristaltilise pumba kulumaterjal, kuna rullid pigistavad seda korduvalt. Aja jooksul kaotab toru elastsuse, see võib muutuda püsivaks ja lõpuks võib see puruneda. Seega pöörake pumba hindamisel tähelepanu toru materjalile ja selle eeldatavale elueale. Hea silikoon- või PharMedi toru võib tavatingimustes vastu pidada tuhandeid tunde. Asendustorud on odavad, seega on varuosa käepärast hoidmine odav viis pikaajalise töökindluse tagamiseks.
Pinge
Enamik 3D-printerite emaplaate pakuvad 12V või 24V väljundit. Enamik miniatuurseid peristaltilisi pumpasid on 12 V, nii et neid saab ühendada otse ventilaatori päisesse või MOSFET-juhitavasse porti. Kui teie printer töötab 24 V pingega, vajate pumpa, mis toetab laia sisendpinget, või kasutage 12 V toiteks alammuundurit.
Praktilised paigaldusnõuanded tegelikust kasutamisest
Kui otsustate kasutada vedelikjahutust, võivad mõned kogukonna õppetunnid teid pettumusest säästa.
Asetage radiaator korpusest väljapoole.See on kriitiline. Kui radiaator jääb sisse, jääb soojus kambrisse lõksu, rikkudes eesmärgi. Viige torud läbi kaabli läbipääsu või väikese puuritud augu. Kasutage 6 mm läbimõõduga silikoontoru – vältige teravaid painutusi, mis võivad voolu piirata.
Peristaltilise pumbaga on õhu väljalaskmine lihtsam.Kuna pump on iseimev, ei pea te pumbapead eeltäitma. Kuni ahelas on kuskil vett, mis võib toruni jõuda, surub pump nii vett kui ka õhku mööda. Mullid kogunevad järk-järgult reservuaari ja väljuvad. Printeri õrn raputamine või kallutamine aitab eemaldada kinni jäänud õhutaskuid.
Pöörake tähelepanu veeploki suunale.Mõnedel veeplokkidel on määratud sisse- ja väljalaskeavad; nende ümberpööramine võib suurendada takistust või blokeerida voolu täielikult. Enne ühendamist kontrollige veelkord ploki andmelehte.
Vahetage jahutusvedelikku ja kontrollige torusid perioodiliselt.Kasutage destilleeritud vett koos biotsiidiga või spetsiaalselt valmistatud jahutusvedeliku kraanivett, mis sisaldab mineraale ja mikroobe, mis lõpuks mikrokanalid ummistavad. Vedelikuvahetus iga kuue kuu kuni aasta tagant on hea tava. Kui olete asja juures, pigistage pumba toru, et kontrollida elastsuse kadu; Kui see tundub pehme või ei vetru tagasi, vahetage see välja.
Kohandatud soovitused erinevatele kasutajatele
Juhuslik harrastaja (enamasti PLA ja PETG)
Tihti piisab ka õhkjahutusest, aga kui soovid vaiksemat tööd või elad soojas kliimas, siis 12V peristaltilise pumba ja ühe 120mm radiaatoriga põhiline veesilmus on mõnus uuendus ilma panka lõhkumata.
Sage ABS / ASA / nailoni kasutaja
Kasutage kindlasti vesijahutust ja veenduge, et radiaator oleks väline. Järjepidevuse ja usaldusväärsuse suurendamine on pingutust väärt. Peristaltilise pumba taluvus tahkete osakeste suhtes on siin suureks plussiks – pikad väljatrükid (20+ tundi) vajavad pumpa, mis ei seiskuks mikroskoopilise prahi tõttu.
Väike töötuba mitme printeriga
Peamised prioriteedid on stabiilsus ja vähene hooldus. Standardige ühe pumbamudeli jaoks ja hoidke varu torusid. Kuna pumba korpus ise ebaõnnestub harva, peate vaid torusid vahetama – see on üheminutiline töö, mis ei nõua kogu ahela tühjendamist. Mitu samaaegselt töötavat printerit saavad kasu ka hästi läbimõeldud peristaltiliste pumpade madalamast müratasemest.
Korduma kippuvad küsimused
K: Kas silmus ei leki ega kahjusta minu printerit?
See on igaühe esimene mure. Kvaliteetsete liitmike ja õige paigalduse korral on lekked väga haruldased. Kasutage voolikuklambrite või push-fit pistikutega okastliitmikke ja tõmmake õrnalt, et veenduda, et need on paigas. Isegi kui tekib väike leke, ei ole jahutusvedelik elektrit juhtiv (destilleeritud vesi või spetsiaalne jahutusvedelik) ja tavaliselt ei ole otse hotendi all katmata PCB-sid. Meelerahu lisamiseks võid veeploki alla asetada ka väikese imava padjakese.
K: Kas ma saan voolukiirust reguleerida?
Jah – muutes pumba pinget või kasutades PWM-kiiruse regulaatorit. Kuid seni, kuni teie vooluhulk jääb vahemikku 20–50 ml/min, on täiskiirusel töötamine hea; pump on piisavalt vaikne ja saate maksimaalse jahutusruumi.
K: Kas ma saan pumpa toita printeri emaplaadilt?
Absoluutselt. 12 V pump võtab vaid tagasihoidlikku voolu (enamikul juhtudel alla 200 mA), mis jääb tavapärase ventilaatori päise või lisaväljundi mahu piiresse.
K: Kui sageli peaksin torusid vahetama?
Oleneb kasutusest. Kui prindite iga päev mitu tundi, võib toru kesta umbes aasta. Nädalavahetuse harrastajate jaoks on tavaline kaks aastat või rohkem. Lihtne kontroll: kontrollige rullidega kokkupuutuvat sektsiooni. Kui see näitab püsivat lamenemist, tundub pudrune või on kaotanud oma ümara kuju, on aeg uus tükk.
Viimased Mõtted
Vesijahutuse lisamine 3D-printerile pole kohustuslik, kuid vähesed, kes seda proovivad, lähevad tagasi. Suurem edukuse määr, parem pinnaviimistlus, madalam müra ja pidev ummistusmured – need elukvaliteedi täiustused lisanduvad kiiresti.
Kontuuris väärib peristaltiline pump erilist tähelepanu oma ainulaadsete eeliste tõttu: iseimemine, osakeste taluvus, lihtne hooldus (lihtsalt vahetage toru, mitte kogu pump) ja ühtlane, juhitav vool. See on tõestatud ja taskukohane valik, mis sobib 3D-printimise kogukonna DIY-eetosega.
Kui hotendi ülekuumenemine on teie väljatrükke vaevanud, kaaluge vesijahutuse seadistust, mille keskmes on peristaltiline pump. Sobivate pumpade ja hindade üksikasjalikud andmed leiate meie tootelehtedelt. Ja kui teil on installimisega seotud küsimusi, aitab meie tehnilise toe meeskond alati hea meelega.