Como reduzir significativamente sua conta de energia de impressão 3D

A potência média consumida por uma impressora 3D varia de 120 a 300 watts por hora, dependendo principalmente do tamanho da cama aquecida. Os componentes restantes, como placa-mãe, tela, motores de passo e ventiladores, geralmente consomem menos de 50 watts por hora. A eficiência energética inerente desses componentes não deixa margem para melhorias, infelizmente.

No entanto, modificar o leito aquecido para eficiência tem o potencial de gerar uma redução significativa no consumo de energia. Veja como você pode reduzir a pegada de carbono da sua impressora 3D com uma modificação simples e barata da cama.

Por que sua impressora 3D é terrível em termos de eficiência de energia?

Embora a impressão 3D seja, sem dúvida, sofisticada no nível comercial, as impressoras 3D de consumo são projetos relativamente mais simples, combinados com componentes prontos para uso. A maioria desses componentes envolve eletrônicos e motores de passo que são inerentemente otimizados para baixo consumo de energia. Nada de errado nesse departamento.

Infelizmente, as camas das impressoras 3D são um assunto completamente diferente. Para economizar custos e reduzir a complexidade da produção, quase todas as impressoras 3D de consumo não possuem isolamento térmico na cama. Essa é uma má ideia, porque uma cama sem isolamento irradiará calor da parte superior e das superfícies inferiores. Em outras palavras, quase metade do calor irradiado é desperdiçado no fundo de uma cama aquecida.

Quanto maior a quantidade de calor desperdiçado, mais tempo o aquecedor da cama deve operar no nível máximo de potência para manter a temperatura da cama predefinida. A cama aquecida de uma impressora 3D típica, como a Creality Ender-3, consome mais de 250 watts de potência na inclinação total, então o ideal é isolar a cama para evitar que o aquecedor entre em ação muitas vezes. Veja como fazer isso da maneira correta.

Isolar termicamente uma cama de impressora 3D envolve desmontar parcialmente a impressora para extrair a cama. Isso não é uma grande preocupação porque quase todas as impressoras 3D de consumo são enviadas em kits desmontados repletos de manuais do usuário e as ferramentas necessárias para montar tudo. As mesmas ferramentas podem ser reutilizadas para esta finalidade.

Acertar na escolha do material de isolamento é a nossa principal preocupação. As camas aquecidas na maioria das impressoras 3D de consumo são boas até 250°F. Isso está bem abaixo da temperatura de ignição da maioria dos materiais, o que torna os materiais de isolamento mais comuns seguros o suficiente para nosso propósito.

No entanto, temperaturas tão altas ainda introduzem os problemas de empenamento, fusão e desgaseificação. Plásticos como acrílicos e materiais de isolamento de espuma começarão a se deformar no tipo de temperatura do leito recomendada para impressão em ABS. Na verdade, alguns materiais de espuma podem até emitir gases potencialmente nocivos. Dê uma olhada no nosso Guia de segurança alimentar de impressão 3D aprender mais.

Os melhores materiais, portanto, são a cortiça (a cortiça emborrachada também funciona) e o silicone. As folhas de cortiça são baratas e facilmente disponíveis, além de serem capazes de suportar temperaturas muito além do que a maioria das impressoras 3D de consumo podem alcançar.

As folhas de silicone são a melhor escolha simplesmente devido ao seu limiar térmico significativamente mais alto. Escolha a opção que cabe no seu orçamento. O que não é opcional, no entanto, são estas ferramentas:

1. Régua para medição
2. Superfície de corte adequada
3. Faca de serviço público, ou qualquer outro tipo de lâmina
4. Selante de silicone RTV de alta temperatura
5. Ferramenta de perfuração, ou formão
6. Martelo
7. Luvas de látex ou borracha nitrílica (sem pó)

Etapa 1: remover a plataforma de compilação

As etapas exatas variam de acordo com a marca e o modelo da sua impressora 3D, mas o processo é praticamente o mesmo para a Ender-3 ou outras variantes da impressora. Prusa i3 design “defletor de cama”. A primeira etapa invariavelmente envolve a remoção da plataforma de construção, também conhecida como base da impressora.

O manual de montagem da sua impressora 3D terá instruções detalhadas, mas geralmente envolve estas etapas:

• Desligando a impressora.
• Retirar a ficha de alimentação da tomada de parede.
• Desconectando os fios do aquecedor da cama e do termistor da cama.
• Desapertando os botões de ajuste da cama.
• E, finalmente, levantando a cama do chassi da impressora 3D.

Mantenha a cama de lado por enquanto e passe para a próxima etapa.

Etapa 2: corte o material isolante ao tamanho

Coloque sua folha de isolamento térmico na superfície de corte e coloque a cama em cima. Use um estilete ou uma faca X-Acto para cortar o lençol nas dimensões exatas da cama. Uma lâmina cega tornará a tarefa dolorosamente lenta e tediosa, portanto, certifique-se de usar uma lâmina nova e afiada.

Uma camada isolante mais espessa retém melhor o calor, mas materiais de alta densidade, como o silicone, adicionam uma quantidade considerável de peso. Não é aconselhável exagerar na espessura do isolamento para impressoras como Prusa i3 e Creality Ender-3 que empregam camas móveis.

É absolutamente importante que a espessura da folha isolante não exceda o comprimento das molas da cama quando comprimidas. Por exemplo, se as molas da cama de 20 mm de comprimento forem comprimidas para 10 mm no ajuste, é mais sensato limitar a espessura do isolamento a 6 mm ou menos.

Etapa 3: Corte os furos para os parafusos da cama

Coloque a cama na folha de isolamento e marque os orifícios destinados aos parafusos da cama. Você pode usar um furador para cortar um furo circular de diâmetro apropriado ou usar um cinzel e um martelo para cortar quadrados limpos.

Falando em tamanho de furo apropriado, eles devem ser grandes o suficiente para acomodar as molas da cama sem tocá-las ou prendê-las.

Você também pode recorrer a um estilete ou faca X-Acto em uma pitada, se não tiver acesso às ferramentas mencionadas. No entanto, os cortes não serão tão limpos ou precisos.

Etapa 4: sua cama tem uma parte inferior plana?

As camas aquecidas em praticamente todas as impressoras 3D empregam aquecedores de PCB. Essas camas tendem a ter partes inferiores planas. Se for esse o caso da sua impressora 3D, pule esta etapa.

No entanto, aqueles que construíram suas próprias impressoras 3D DIY, como a Voron (saiba mais em nosso Guia para iniciantes de Voron) ou Rat Rig, têm que lidar com superfícies de fundo irregulares em suas camas de bricolage, devido a componentes adicionais, como fusíveis térmicos, termistores de cama e cabeamento.

Usar várias folhas de isolamento mais finas com recortes para acomodar esses componentes salientes faz o truque, seguido por uma camada final de isolamento para cobrir quaisquer lacunas.

Etapa 5: prepare a superfície da cama

Antes de podermos colar a folha isolante na parte inferior da cama, as superfícies de contato devem ser completamente limpas de óleos e impurezas para uma adesão confiável. Água destilada/filtrada morna e uma gota de detergente funcionam para limpar a cama, mas o álcool isopropílico é uma escolha melhor.

Recomendamos o uso de luvas de borracha nitrílica ou de látex sem pó, pois os dedos e as palmas das mãos nus podem deixar óleo e sujeira nas superfícies limpas. Se você usou água para limpar a cama, espere pelo menos 15 a 20 minutos para que ela seque antes de passar para a próxima etapa.

O material isolante também deve ser limpo. Evite água se você optou por um material poroso, como cortiça ou espuma, que pode absorver ou reter água. Estes são melhor limpos com uma escova para remover poeira e contaminantes. No entanto, materiais resistentes à água, como o silicone, podem ser limpos com um lenço umedecido com água destilada/filtrada.

Uma vez que a superfície da cama esteja limpa, você pode opcionalmente aplicar fita adesiva para evitar que o adesivo de silicone migre dentro do perímetro.

Passo 6: Juntando tudo

Aplique uma camada fina mas consistente de selante de silicone RTV de alta temperatura na parte inferior da cama. Você pode optar por aplicar o adesivo em todos os lugares ou apenas no perímetro. Este último está perfeitamente bem porque, mesmo que uma lacuna de ar se formasse no centro, isso apenas melhoraria o isolamento térmico.

Alinhe cuidadosamente a folha de isolamento térmico e cole-a na cama. O adesivo de silicone começa a curar imediatamente após ser exposto ao ar, mas a maioria das formulações permite o ajuste por 10 a 15 minutos. Se você estiver usando várias folhas de isolamento, repita o processo para todas as folhas.

Coloque algum peso na cama, enquanto a descansa em uma superfície plana onde ela possa ficar sem ser perturbada. A maioria dos adesivos de silicone leva entre 24 e 48 horas para curar. No entanto, atingir a força adesiva total pode levar até uma semana, dependendo da formulação do adesivo. Consulte as instruções do fabricante para maior clareza. Idealmente, evite remover o peso ou perturbar a cama por pelo menos dois dias.

Etapa 7: reinstale a cama

Com sua cama adequadamente isolada, agora você pode remontar os parafusos e as molas da mesa e reinstalar a cama na impressora. A montagem é o inverso do processo de desmontagem que você seguiu anteriormente.

Aproveite a economia de energia

Uma cama de impressora 3D bem isolada não apenas aquece mais rápido, mas também reduz significativamente o consumo de energia. Isso é ainda mais aparente em impressões mais longas, onde a perda de calor tende a aumentar ao longo do tempo.

A economia de energia é ainda mais pronunciada em impressoras 3D modernas que usam a técnica PWM (modulação por largura de pulso) para controlar a potência do aquecedor de cama.

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