Вентиляторы для 3D-принтеров: вы знаете, что они есть, но, возможно, не знаете, зачем они нужны. В этом кратком и простом руководстве мы расскажем о каждом типе вентиляторов для 3D-принтеров и о том, для чего они используются в наших 3D-принтерах.
Вентиляторы — это круто. В буквальном смысле. Вентиляторы предназначены для движения воздуха. Они либо нагнетают холодный воздух на горячие компоненты, либо вытягивают горячий воздух из замкнутых пространств. В любом случае они создают эффект охлаждения.
Применительно к 3D-принтерам существует пять областей, где обычно используется вентилятор:
- Плата управления: Вентиляторы используются для охлаждения основных микросхем принтера, таких как процессор и драйверы двигателей. Сохранение этих компонентов в холодном состоянии необходимо для длительного срока службы.
- Хотенд: Вентиляторы находятся вблизи холодного конца или радиатора горячей части принтера. Они используются для того, чтобы все, кроме печного блока и сопла, не перегревалось во время печати.
- Обдув отпечатка: Вентиляторы охлаждения отпечатка нагнетают поток холодного воздуха прямо под сопло, охлаждая свежевыдавленный пластик.
- Источник питания: Вентиляторы не дают мощным трансформаторам, транзисторам и резисторам в блоке питания перегреваться под нагрузкой.
- Шаговый двигатель: Вентиляторы встречаются гораздо реже, но в некоторых случаях шаговые двигатели 3D-принтера могут иметь радиатор или вентилятор для поддержания оптимальной рабочей температуры.
Вопрос в том, нужен ли вам вентилятор на принтере?
- Короткий ответ: Конечно. Все вышеперечисленные детали за исключением двигателей, обычно должны иметь вентилятор. Обратите внимание, что блоки питания обычно являются автономными и не требуют модификации, поэтому вам не нужно беспокоиться о наличии вентилятора в них.
- Длинный ответ: Продолжайте читать, поскольку мы разберем каждую область и объясним, где может потребоваться охлаждение.
Проверить цену вентиляторов на сайте:
Плата управления
Плата управления является неотъемлемой частью работы принтера. Это означает, что в ваших интересах обеспечить бесперебойную работу этого компонента.
Источники тепла:
- Драйверы двигателей — это то, что заставляет все двигаться в принтере. Эти микросхемы (иногда находящиеся в небольших съемных «дочерних платах») отвечают за передачу энергии на катушки каждого шагового двигателя. Это приводит к склонности к перегреву, поэтому многие из них поставляются с небольшими радиаторами.
- MOSFET-транзисторы на плате управления отвечают за управление нагревательными элементами принтера, и через них передается большое количество энергии. Часть этой энергии при прохождении через них преобразуется в тепло, в результате чего эти компоненты сильно нагреваются.
- Процессор 3D-принтера может выполнять до нескольких сотен тысяч вычислений в секунду, чтобы все различные детали работали синхронно, выполняя команды для позиционирования, нагрева и обмена данными, обычно одновременно. Все эти электроны летают туда-сюда, поэтому может выделяться много тепла.
Необходим вентилятор(ы)? Конечно.
Для чего необходим вентилятор?
Итак, учитывая все эти источники тепла, вы можете задаться вопросом, почему плата управления еще не загорелась.
Как правило, драйверы двигателей и MOSFET-транзисторы имеют радиаторы, которые отводят тепло в окружающую атмосферу. Что касается процессора, то выделяемое тепло на самом деле довольно минимально и поглощается самой печатной платой, поэтому процессор обычно лишь незначительно теплее на ощупь, чем окружающие его микросхемы. Добавление радиатора к процессору практически гарантирует, что он никогда не перегреется при нормальном использовании.
Так чем же поможет вентилятор? Хотя большинство горячих компонентов имеют радиаторы, они, как правило, довольно маленькие. Это означает, что со временем тепло будет накапливаться быстрее, чем отводиться, что в конечном итоге приведет к перегреву чипа. В зависимости от качества и эффективности вашего оборудования, это может произойти или не произойти за время обычной печати. Вентилятор помогает, проталкивая (или втягивая) больше воздуха через радиаторы, помогая рассеивать тепло гораздо быстрее, чем это было бы возможно в противном случае.
Для более коротких периодов использования или для плат управления с большими радиаторами (или более эффективными компонентами) вентилятор может не понадобиться. Тем не менее, его наличие все равно является хорошей идеей, а в случае с меньшими радиаторами и более дешевыми компонентами он просто необходим. Учитывая это, мы настоятельно рекомендуем установить вентилятор на вашей плате управления.
Хотенд
Хотенд — это часть 3D-принтера FDM, отвечающая за разогрев и нанесение пластика на стол. Поэтому он должен генерировать достаточно тепла, чтобы эффективно расплавлять филамент, а также оставаться достаточно холодным в верхней части, где приводные шестерни проталкивают филамент. (Вы когда-нибудь пробовали использовать шестерни для приведения в движение жидкости? Это называется «затор»).
Источник тепла:
- Картридж нагревателя, обычно расположенный в блоке нагревателя, может достигать и поддерживать температуру свыше 350 °C. Это создает значительную проблему охлаждения, поскольку сопло и блок нагревателя должны поддерживать свою высокую температуру, в то время как остальная часть хотенда должна быть значительно холоднее. Другими словами, все, что не должно быть горячим, должно быть максимально охлаждено.
Необходим вентилятор(ы)? Конечно.
Для чего необходим вентилятор?
Как же осуществляется охлаждение? На большинстве хотендов есть очень тонкая металлическая трубка, соединяющая тепловой блок и радиатор. Цель этой трубки, известной как термобарьер — минимизировать количество тепла, передаваемого в радиатор.
Конструкция самого радиатора может варьироваться от принтера к принтеру — это не имеет решающего значения для его работы. Важно, чтобы тепло отводилось как можно быстрее. Это устраняет проблему «тепловой ползучести», когда материал, ожидающий экструзии, плавится, не доходя до сопла, что приводит к нежелательным засорам и неравномерной экструзии.
По этой причине очень, очень хорошей идеей является наличие вентилятора, охлаждающего радиатор. Альтернативой может быть водяное охлаждение хотенда. Но в этом случае вентилятор все равно используется для охлаждения установленного снаружи водяного радиатора.
Обдув отпечатка
Существует гораздо больше вариантов того, нужен ли вентилятор обдува или нет. Все сводится к типу материалов, которые вы обычно используете и настройкам, которые вы используете для их печати.
Источник тепла:
- Расплавленный пластик укладывается слоями на стол и поверх ранее уложенного пластика. Перед нанесением каждого слоя предыдущий слой должен остыть, чтобы модель сохранила свою форму.
Необходим вентилятор(ы)? Конечно.
Для чего необходим вентилятор?
Вентилятор обдува отвечает за охлаждение свежевыпущенного пластика, как только он выходит из сопла. Это устраняет коробление и различные другие проблемы печати. Однако при использовании определенных материалов — ABS, мы смотрим на вас — вентилятор частичного охлаждения фактически усугубляет проблемы. Поэтому для таких материалов вентиляторы обычно отключаются или работают на малой мощности.
Для других материалов вентилятор с частичным охлаждением может потребоваться лишь частично. В таких случаях можно изменить некоторые настройки, чтобы печать завершалась вообще без вентилятора. Например замедление при печати очень сложных деталей может дать отпечатку достаточно времени для самостоятельного охлаждения перед следующим слоем без помощи вентилятора.
Однако во многих случаях 3D-принтер используется как многоцелевое устройство, когда пользователи переходят от одного материала к другому по мере необходимости. В таких сценариях лучше иметь охлаждающий вентилятор и не нуждаться в нем, чем не иметь охлаждающий вентилятор и нуждаться в нем.
Кроме того в принтерах с системами экструзии большого объема, таких как хотенд E3D Volcano, для оптимальной работы может потребоваться два вентилятора обдува.
В большинстве случаев обдув отпечатка настоятельно рекомендуется, если только ваш принтер не предназначен для печати одного материала, который не требует обдува во время печати.
Блок питания
Блок питания отвечает за преобразование переменного тока из сети в более полезный постоянный ток при более безопасном напряжении.
Источники тепла:
- Транзисторы, трансформаторы и резисторы в блоке питания значительно нагреваются под нагрузкой. Другими словами, когда через них проходит много энергии они нагреваются.
Необходим вентилятор(ы)? Нет.
Для чего необходим вентилятор?
Блоки питания обычно представляют собой большие металлические коробки с рядом винтовых клемм на одном конце. По словам производителей, их вообще не следует открывать. Поэтому, если блок питания поставляется с вентилятором внутри, лучше оставить его там, как и было задумано.
Из блоков питания, поставляемых без вентиляторов, практически все они спроектированы таким образом, что не перегреваются. Единственная причина, по которой им может понадобиться внешний вентилятор, — это постоянное повышение температуры во время работы.
Поэтому для большинства пользователей добавление или удаление вентиляторов из блоков питания не рекомендуется и не требуется.
Шаговый двигатель
Шаговые двигатели отвечают за перемещение компонентов принтера, включая печатающую головку и оси.
Источники тепла:
- Катушки внутри каждого двигателя подвергаются сильноточным импульсам электричества, которые подаются по схеме, чтобы заставить двигатель вращаться с точным шагом. Этот пульсирующий ток выделяет тепло, которое затем передается в металлический корпус двигателя.
Необходим вентилятор(ы)? Нет.
Для чего необходим вентилятор?
В большинстве случаев двигатели никогда не достигают температуры, при которой требуется вентилятор. Это связано с тем, что большинство шаговых двигателей рассчитаны на безопасную работу при температуре до 100 °C. Тем не менее, есть определенные случаи, когда двигатели нагреваются настолько, что требуется дополнительное охлаждение, например в приложениях с высоким крутящим моментом, таких как экструдеры. Однако во многих случаях достаточно простого радиатора, дополнительные вентиляторы не нужны.
