3D-printeri peristaltiline pump: vaikne mikrovedeliku toitejuhend

Peristaltiline pump sobib 3D-printerile, kui töö on täpne, väikesemahuline vedelikukäitlus, mitte hulgijahutus. Skoocom SC2201RPW liigub 3, 5 või 8 V alalisvoolu juures 20–50 ml/min, 30 cm juures mõõdab alla 60 dB ja tehase testimisel on tehtud 600 000 tarnetsüklit. See sobib üheahelalise jahutusvedeliku etteande, vaigu-lahusti ülekande ja pigmendi doseerimisega – ja see on vale pump suure vooluhulgaga hotendi või kambri jahutamiseks.

1. Miks vajavad lauaarvuti 3D-printerid vaikset ja täpset vedelikuvarustust

Lauaarvutite FDM- ja vaiguprinterid töötavad üha enam magamistubades, ühiskontorites ja õppelaborites, nii et iga alamsüsteemi akustiline signatuur on sama oluline kui selle voolukiirus. Vaikne veepump on nüüd pigem süsteemikomponent kui lisavarustus ning 3D-printeri peristaltilise pumba määramine ainuüksi voolukiiruse järgi jätab akustilise nõude määratlemata. Korpusesse paigaldatud pump kostub kaks korda: otse läbi õhu ja jälle konstruktsiooni vibratsioonina läbi raami ja paneelide.

Kaks vedelikuprobleemi juhivad pumba valikut. FDM-printimisel võib printer, mis töötab kuumutatud kambris ligikaudu 45–55 kraadi juures, kaotada oma termilise marginaali hotendi külmas otsas: hõõgniit pehmeneb sulamistsooni kohal ja ummistub printimise keskel, seda rikkerežiimi nimetatakse tavaliselt kuumaks roomamiseks. Vaiktrüki puhul on samaväärne tõrge üleöö tühjaks jooksev vaak, mis tekitab paagi põhjas nähtava kihijoone või märgistatud kile. Mõlemad probleemid lahendatakse väikese vedelikukoguse usaldusväärse liigutamisega, mitte suure koguse kiire liigutamisega.

Teine nõue on täpsus. Jahutusahel vajab ühtlast, korratavat voolu; doseerimisliin vajab korratavat mahtu. Peristaltilised pumbad saavad hakkama mõlemaga, kuna need on positiivse nihkega masinad: voolu määrab pigem toru ava ja rootori kiirus kui süsteemi vasturõhk ning vedelik puutub kokku ainult toru sisemusega. Seetõttu saab mikrovedeliku etteandepumba sulgeda printeri korpuse sees, ilma et vedelikku oleks hooldusrada.

2. SC2201RPW kontrollitud spetsifikatsioonid

3D-printeri peristaltilise pumba suuruse määramine algab silmusest, mitte pealkirjanumbrist. Kõik allolevad joonised on võetud SC2201RPW tootelehelt ja tootja avaldatud tehase testimise aruandest. Kui arv on tähenduslik ainult koos selle katsetingimusega, märgitakse tingimus samas reas, sest ilma selle tingimuseta esitatud voolukiirust või mürataset ei saa kasutada tehniliste otsuste tegemiseks.

Tabel 1. SC2201RPW spetsifikatsiooni kokkuvõte koos katsetingimustega.

Allikas: Skoocom SC2201RPW tooteleht ja tehase jõudluse testimise aruanne.

3. Mida "alla 60 dB" tegelikult printeri korpuses tähendab?

3D-printimise jahutussüsteemi puhul on avaldatud müratase alla 60 dB, mõõdetuna 30 cm juures 5 V DC juures, pumba alla asetatud 5 cm käsn vibratsiooni neelamiseks. Need kolm tingimust on olulisemad kui arv ise ja ostja peaks need hoolikalt läbi lugema, enne kui lisate väärtuse toote spetsifikatsiooni.

Sageduse kaalumist ei ole märgitud.Masinate akustilised andmed esitatakse tavaliselt A-kaalutud helirõhutasemena, dB(A), mis vähendab madala sagedusega toone, mida peristaltiline pump tekitab, kui iga rull haakub toruga. Tavaline dB arv ei ole võrreldav teiste tarnijate dB(A) näitajatega.

Mõõtekaugus on 30 cm, mitte 1 m.Helirõhutase langeb koos kaugusega, nii et käeulatuses tehtud näitaja näeb alati parem välja kui sama pump, mõõdetuna 1 m võrdluskaugusel, mida kasutavad tehnilised meetodid, nagu ISO 3744 ja ISO 11202.

Katses kasutati vibratsiooniisolatsiooni.5 cm käsn on osa mõõtmise seadistusest, mis kinnitab, et paigaldus on selle pumba puhul esmajärguline müramuutuja, mitte detail.

Konteksti jaoks käsitleb OSHA 85 dBA kui taset, mille juures töötaja peab häält tõstma, et teda kuuldakse umbes 3 jala kauguselt. Näit alla 60 dB on seega hästi väljaspool töökoha müra. Kasulik järeldus ei ole see, et pump on absoluutarvudes vaikne, vaid see, et väidet tuleb reaalses paigalduses uuesti kontrollida: paigaldage pump elastomeerist siibritele, hoidke seda eemal suurtest lamedatest paneelidest, mis kiirgavad heli, ja mõõtke kokkupandud masinas dB(A) 1 m kaugusel.

Kui vaikne töö on konstruktsiooninõue ja vaikset veepumpa tuleb tarnijate vahel võrrelda, küsige ühte numbrit: A-kaalutud helirõhutase 1 m kaugusel, mõõdetuna tühjal pumbal ja uuesti summutatud kinnitusel. Kaks võrreldavat arvu on rohkem väärt kui neli võrreldamatut.

4. SC2201RPW sobib kolmele rakendusele ja kolmele mitte

3D-printeri peristaltilise pumba rakenduse sobivuse määrab voolukiirus, rõhk ja keemia. Allpool olevad jaotised eraldavad ülesanded, mille puhul SC2201RPW on hea valik, nendest, mis vajavad teistsugust pumpa.

4.1 Üheahelaline hotendi jahutusvedeliku etteanne

3D-printimise jahutussüsteemis eemaldab silmus soojust massivoolu ja temperatuuri tõusuga määratud kiirusega. Vee erisoojusmaht on 20 kraadi juures 4184 J/(kg·K), seega on aritmeetika otsene: Q=massivool × 4184 × temperatuuri tõus.

Tabel 2. SC2201RPW veevooluhulga soojusülekandevõime.

Arvutatud Q=massivoolust × cp × ΔT, kasutades cp=4,184 J/(kg·K) (NIST).

Seetõttu kannab SC2201RPW võimsust ligikaudu 14–70 W, olenevalt sellest, kui palju temperatuuritõusu ahel talub. Seda saab kasutada ühe hotendi külma otsa jaoks, kus tuleb eemaldada ainult soojuspausist üles juhitud soojus, ja Skoocomi rakendusjuhised asetavad ühe hotendi ahela kiirusele 20–50 ml/min – täpselt see riba, mida see pump katab.

Seda ei saa kasutada millegi jaoks, millel on suurem soojuskoormus. Kahe kuumutusseadmega masin, soojendusega kamber, astmedraiverid või soojendusega voodi vajavad suurusjärgu võrra suuremat vooluhulka ning 6 psi (41 kPa) survelagi annab vähe ruumi pika torujooksu, piirava kiirlahutamisliitmiku või plaadi-uimega veeploki jaoks. Nende ülesannete jaoks on õige osa suurema vooluhulgaga SC2301CPW.

4.2 Vaik-lahusti käsitsemine SLA ja DLP töövoogude jaoks

Seda rakendust kirjeldatakse kõige sagedamini valesti. Vaigupesujaam ei puhasta osi, tsirkuleerides lahustit; see segab osi suures mahus. Näiteks Formlabs Form Wash kasutab magnetiliselt ühendatud tiivikut, mahutab 7–15 liitrit lahustit ja on määratud 120 väljatrükki isopropüülalkoholi täitmise kohta 10-minutilise vaikepesuga. Pump, mis liigub kiirusega 20–50 ml/min, ei suuda seda segamist tekitada ja trükis ei tohiks olla vastupidist väidet.

Väikese vooluhulgaga peristaltiline pump vaigu töövoos tõeliselt hästi toimib, on vedeliku logistika paagi ümber:

Ülekanne.Kasutatud lahusti dekanteerimine pesuämbrist ja värske lahusti sisse, pumbaga iseimemine ja vedeliku teekonna tihendita, et lekkida.

Täiendamine.Aurustumise tõttu kaotatud mahu asendamine pesukordade vahel - 50 ml võtab umbes 60 sekundit kiirusel 50 ml/min ja umbes 150 sekundit kiirusel 20 ml/min.

Filtreerimine ja retsirkulatsioon.Lahusti juhtimine läbi sisefiltri, et pikendada selle kasutusiga, mis on oma olemuselt väikese vooluga ülesanne.

Isopropüülalkoholi leekpunkt on avatud anumas (13 kraadi suletud anumas) 11,7 kraadi ja õhus plahvatusohtlikkus 2–12,7 mahuprotsenti, seega on see toatemperatuuril süttiv. Peristaltiline pump aitab, sest ainsaks märjaks saanud osaks on toru, kuid ventilatsioon, sidumine ja koostu sobivus jäävad integreerija vastutusalasse. Silikoon on väga inertne, kuid gaase oluliselt läbilaskvam kui teised kummid, mis on oluline, kui probleem on lahusti kadu.

4.3 Pigmendi ja lisandite doseerimine mitmevärvilistele printeritele

Doseerimine sobib selle pumba jaoks kõige paremini. Kiirusel 20–50 ml/min annab SC2201RPW 0,33–0,83 ml sekundis, mis on praktiline kiirus pigmendi, vaigu või lisandi lisamiseks segamispeasse mõõdetud sammuga, mitte raskusjõu abil. Kuna vedelik jääb torusse, eemaldab toru vahetamine ka värvidevahelise ristsaastumisriski ja pumba korpusesse ei saa koguneda kõvenenud vaiku.

Sel viisil kasutatavale mikrovedeliku toitepumbale kehtib kaks piirangut. 2,5 mm toruava piirab väga viskoosse pigmendi dispersioone ja peristaltilise pumba efektiivsus väheneb viskoossuse tõustes, seega vajab tugevalt koormatud pasta suuremat ava või teist tüüpi pumpa. Pigmenteeritud vedelikud, mis settivad, vajavad ka lühikest liinis viibimise aega või retsirkulatsiooni, kuna toru ei hoia tahkeid aineid suspensioonis.

4.4 Kuhu SC2201RPW ei kuulu

"Ekstruuderi pea mikromäärimine."Määrdeaine viimine hõõgniidi teele ei ole standardne FDM-i hooldus ning see võib saastada sulatit ja destabiliseerida ekstrusiooni. Kui printer vajab tõesti automaatset määrimist, on kulumispunktideks lineaarsed siinid ja juhtkruvid ning vedelik ei tohi kunagi hotendisse sattuda.

Soojendusega voodi, juhi või kambri jahutus.Vooluhulk on suurusjärgus liiga väike.

Iga silmus, mis vajab rohkem kui umbes 41 kPa.Kuus psi tühjendusrõhku on lagi; kontrollige kokkupandud kontuuri tegelikku rõhukadu enne sidumist.

5. Tsükli hinnangutest töötundideni

Tsükliloendus ei ole iseenesest kasulik, kuna tsüklil pole kindlat pikkust. SC2201RPW vastupidavusnäitajaid mõõdeti 5-sekundilisel jooksu- ja 3-sekundilisel peatumismustril, seega on üks tsükkel 8 sekundit. Avaldatud arvude teisendamine sissepumpamistundideks muudab need võrreldavaks enamiku tööstuslike pumpade puhul kasutatavate tunnipõhiste reitingutega ja toob esile arvu, mida ei tohiks korrata.

Tabel 3. Avaldatud tsüklihinnangud, mis on teisendatud sissepumpamistundideks.

Arvutatud tsüklite arvu ja tehase katsearuandes märgitud 5 s sees / 3 s väljalülitatud töötsükli põhjal.

480 000 tsükli näitaja on mitmes tootja enda artiklis, kuid mitte tootelehel, ja see on väiksem kui tehasekatsega saavutatud 600 000 tsüklit. See alahinnab dokumenteeritud vastupidavust ja seda ei saa jälgida katsearuandest. Avaldage kinnitatud 300 000 tsükli reiting koos selle töötsükliga, mainige registreeritud maksimumina 600 000 tsükli testi ja ärge korrake 480 000 tsüklit ilma selle aluseks oleva aruandeta.

Toru on kulumaterjal, mitte mootor. Silikoonkummil on madal tõmbetugevus ja halb kulumiskindlus ning iga tsükkel pigistab sama lühikest toruosa. Tootja eeldab, et silikoontorud töötavad jahutusvedelikuga töötamisel tuhandeid tunde, kuid vaiguga töötamisel vaid kuid kuni aasta, seega vahetage toru, kui see tundub pehme või tasane, ja projekteerige pump masinasse nii, et toru oleks ligipääsetav.

6. SC2201RPW võrreldes SC2301CPW-ga

Sama 3D-printeri jaoks kasutatakse regulaarselt kahte Skoocomi tootesarjas olevat peristaltilist pumpa ja need ei ole omavahel asendatavad. Valiku teeb see, kas masin vajab väikest mõõdetud mahtu või pidevat vooluhulka.

Tabel 4. Kahe Skoocomi peristaltilise pumba rakendusepõhine võrdlus.

Allikad: Skoocom SC2201RPW tooteleht; Skoocom SC2301CPW tooteartikkel.

Otsuse reegel on lihtne. Kui pump peab hoidma temperatuuri, liigutama liitrit või toitma teist hotendit, valige 24 V SC2301CPW. Kui see peab asetama teatud kohta väikese, korratava koguse vedelikku, valige SC2201RPW ja nõustuge, et see ammutab 0,8 W 5 V siinilt, mitte printeri peamisest 24 V toiteallikast.

7. Integratsiooni kontrollnimekiri printeritootjatele

Kontrollige pinget andmelehe, mitte lehe pealkirja alusel.Selle mudeli puhul on tarnija enda lehel tsiteeritud spetsifikatsioonilehel olevast erinevast pingevahemikust. Kinnitage 3/5/8 V või 3/6/12 V kirjalikult enne toite projekteerimist.

Planeerige toitetoru.5 V pumpa, mille pinge on alla 160 mA, on lihtne juhtida, kuid enamik lauaprintereid jaotab 24 V. Eelistage kas spetsiaalset 5 V toiteallikat või väikest kulumuundurit ja hoidke pump eemal kütteseadmega jagatud rööpast.

Paigaldada amortisaatoritele.Tehase müratestis kasutati 5 cm käsna, mis on otsene signaal, et isolatsioon muudab tulemust. Kasutage elastomeerist kinnitusi ja vältige suuri toetamata paneele.

Hoidke silmus lühike.Saadaval on 6 psi, toru pikkus, liitmike arv ja veeblokeeringu piirang. Mõõtke kokkupandud silmuse rõhulang või katsetage seda stendil.

Valige vedelik teadlikult.Biotsiidiga destilleeritud vesi või spetsiaalselt valmistatud jahutusvedelik. Vältige abrasiivseid ja agressiivseid vedelikke ning kontrollige lahustit pigem toru segu kui pumba korpuse vastu.

Kasutage isetäitumist.Pump täidab ennast ja talub väikseid mullikesi, mis lihtsustab uue ahela täitmist ja õhutamist. Ärge laske sellel pikka aega kuivada.

Laos varutoru.See on ainuke kulumaterjal, selle vahetamine võtab minuteid ja toru jaoks kasutusest väljas olev printer jääb kliendile meelde.

Võtmed kaasavõtmiseks

SC2201RPW on 3D-printeri peristaltiline pump, mille nimikiirus on 20–50 ml/min, 3/5/8 V DC, alla 160 mA, tühjendusrõhuga vähemalt 6 psi (umbes 41 kPa) ja korpusega 55,9 mm.

Selle mürataset alla 60 dB mõõdeti 30 cm kõrgusel 5 cm käsnal ilma sageduse kaalumiseta. Enne spetsifikatsioonis oleva numbri kasutamist katsetage seda uuesti dB(A)-na 1 m kõrgusel valmis masinas.

Vooluvõimsus 20-50 ml/min vastab umbes 14-70 W vee soojustranspordile, mis sobib ühele hotendi ahelale ja ei midagi suuremat.

Vaigupesujaamad segavad 7-15 L lahustit; see pump tegeleb lahusti ülekandmise, lisamise ja filtreerimisega, mitte segamisega.

Pigmendi ja lisandite doseerimine on kõige tugevam rakendus, kiirusega 0,33–0,83 ml sekundis, ilma ristsaastumiseta, kuna ainult toru on märjaks saanud.

Avaldage 300 000 kontrollitud tsüklit 5 s sees / 3 s väljalülitatud töötsükliga või 600 000 tsükli testi tulemus. Mõnes materjalis ringleva 480 000 tsükliga arvul pole ühtegi katsearuannet taga.

Vaikse veepumba ja mikrovedeliku etteandepumbana töötab see tunduvalt alla töökoha müraläve, kuid enne kliendile pakkumist tuleks akustiline näitaja kokkupandud 3D-printimise jahutussüsteemis uuesti mõõta.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on 3D-printerite vesijahutus?

See on suletud ahel, mis juhib soojuse komponendist – enamasti hotendi külmast otsast – vedeliku kaudu eemale, seejärel tõrjub selle soojuse korpusest väljaspool asuvas radiaatoris või reservuaaris. Vesi kannab massi järgi umbes neljakordset õhu erisoojust, nii et väike vedelikuvool kannab palju rohkem soojust kui sama õhumass, mistõttu vedelikjahutus suudab hoida düüsi temperatuuri ühtlasemalt kui ventilaator suletud kambris.

Kas 3D-printerid vajavad jahutusvedelikku?

Ei. Enamik lauaprintereid on õhkjahutusega ja ei vaja üldse vedelikku. Jahutusvedelik muutub vajalikuks siis, kui masin töötab köetavas kambris, kui hotend surutakse suurele voolukiirusele või kui korpus on piisavalt tihedalt suletud, et ventilaatorjahutus tsirkuleerib ainult sooja õhku. Sellistel juhtudel on silmus termilise stabiilsuse jaoks disainivalik, mitte kulumaterjal.

Kui vaikne SC2201RPW peristaltiline pump tegelikult on?

Tootja mõõtis alla 60 dB 30 cm juures 5 V alalisvoolu juures, kui pump toetus 5 cm käsnale. See on vaiksem kui tavaline vestlus ja tunduvalt alla 85 dBA taseme, kus töökoha müraprogrammid algavad. Kuna see arv on kaalumata ja võetud 30 cm, mitte 1 m kauguselt, küsige tarnijalt enne teise pumbaga võrdlemist A-kaalutud näitu 1 m kaugusel koos vibratsiooniisolatsiooniga ja ilma.

Kas 20–50 ml/min pump suudab hotendit üksi jahutada?

Ühele hotendile saab, sest veeplokk peab eemaldama vaid soojuspausilt üles juhitud soojuse. Kiirusel 50 ml/min ja temperatuuritõusul 10 K, mis on ligikaudu 35 W transpordivõimsusest, ning Skoocomi rakendusjuhised seavad ühe hotendi ahela kiirusele 20–50 ml/min. See ei suuda jahutada kahte hotendit, kambrit, juhte ega voodit; need vajavad suurema vooluhulgaga SC2301CPW-d.

Kui kaua SC2201RPW vastu peab, enne kui see hooldust vajab?

Pump läbis rohkem kui 300 000 tsüklit standardse eluea testiga ja kuni 600 000 tsüklit pikendatud testiga, nii 5-sekundilise töötamise kui ka 3-sekundilise seiskamismustriga. See on vastavalt umbes 667 tundi ja 1333 tundi pumpamist. Toru, mitte mootor, määrab, millal hooldust on vaja, ja tootja ootab silikoontorult tuhandeid tunde jahutusvedeliku töös, kuid vaid kuude kuni aastani vaiguga töötamisel.

Mis vahe on SC2201RPW ja SC2301CPW vahel?

SC2201RPW on kompaktne 3/5/8 V pump 20-50 ml/min doseerimiseks. SC2301CPW on 24 V pump, mille võimsus on 100 ml/min või rohkem ja rõhuga 40–150 kPa, ja mis on ette nähtud hotend jahutamiseks, automaatseks vaigu täitmiseks ja puhastusahelateks. Valige SC2201RPW, kui väike, korratav maht tuleb täpselt asetada; valige SC2301CPW, kui ahel peab hoidma temperatuuri või teenindama rohkem kui ühte hotendit.