هرکسی که وقت خود را با یک چاپگر سه بعدی گذرانده است، احساس غرق شدن را می داند: شما در نیمه راه چاپ طولانی هستید، اکسترودر شروع به ایجاد صدای کلیک وحشتناک می کند و رشته از نازل خارج نمی شود. محفظه را باز می کنید، و حتی با وجود اینکه فن هاتند هنوز در حال چرخش است، گرما از قبل به اندازه کافی جمع شده است که فیلامنت داخل هیت بریک را نرم کرده و باعث متورم شدن و جامد شدن آن می شود. این مشکل به‌ویژه زمانی رایج است که چاپ مواد با دمای بالا مانند ABS، PC، یا دمای نایلون-هتند 260 درجه یا بالاتر معمول است و اگر خنک‌سازی نتواند ادامه یابد، گرفتگی تقریباً اجتناب‌ناپذیر است.
اولین غریزه اکثر مردم این است که یک پنکه بزرگتر بزنند یا کانال را دوباره طراحی کنند. اما صادقانه بگوییم، وقتی صحبت از ظرفیت خنک‌کننده به میان می‌آید، پنکه‌ها سقف سختی دارند - به‌ویژه در داخل یک محفظه چاپ مهر و موم شده که دمای محیط از قبل بین 45 تا 55 درجه است. فن فقط هوای گرم را به گردش در می آورد. در واقع گرما را از سیستم حذف نمی کند. راه حل واقعی حرکت از خنک کننده هوا به خنک کننده مایع است. و در قلب هر حلقه خنک‌کننده مایع، پمپ مخصوصاً یک پمپ پریستالتیک است که تعیین می‌کند آیا سیستم شما برای سال‌ها به طور قابل اعتماد کار می‌کند یا به یک سردرد تعمیر و نگهداری تبدیل می‌شود.
دقیقاً چه اتفاقی می افتد زمانی که هاتند شما بیش از حد گرم می شود؟
قبل از فرو رفتن در راه حل ها، بیایید توضیح دهیم که چرا گرمای بیش از حد چیزی بیش از یک آزار گاه به گاه است:
خرابی چاپ و فیلامنت هدر رفته- گرفتگی چاپ را خراب می‌کند و مواد متورم اغلب نیاز به جدا کردن قسمت داغ و استفاده از تفنگ حرارتی برای پاک کردن آن دارد.
کیفیت سطح پایین- حتی اگر گرفتگی کامل رخ ندهد، نوسانات دما باعث جریان ناسازگار می شود که منجر به خطوط قابل مشاهده لایه، زیر اکستروژن و قطعات ضعیف می شود.
طول عمر هوتند کوتاه شده است- عملکرد مداوم در دماهای بالا باعث تسریع خستگی در بلوک بخاری، ترمیستور و هیت سینک می شود. هاتندی که می تواند دو سال دوام بیاورد ممکن است در شش ماه دیگر شکست بخورد.
زمان از دست رفته- پاک کردن گرفتگی و راه اندازی مجدد چاپ می تواند نیمی از روز را بخورد. برای استودیوهای چاپ کوچک برای اجاره، این به طور مستقیم به درآمد از دست رفته ترجمه می شود.
من سال‌هاست که با پرینترهای سه بعدی کار می‌کنم، از Ender 3 شروع کردم و در نهایت Voron 2.4 ساختم. تغییر از خنک کننده هوا به مایع یکی از تاثیرگذارترین ارتقاهایی بود که تا به حال انجام دادم. برای مدت طولانی به فن های استوک چسبیده بودم، اما تاب خوردگی و گرفتگی مداوم هنگام چاپ ABS مرا از لبه خارج کرد. هنگامی که یک حلقه خنک کننده آب نصب کردم، دمای هاتند به طور کامل تثبیت شد و میزان موفقیت من از تقریباً 70٪ به بیش از 90٪ رسید.
چرا خنک کننده هوا کوتاه می شود
فیزیک ساده است: هوا ظرفیت گرمایی ویژه کمی دارد، بنابراین جابجایی گرما به جریان هوای زیادی نیاز دارد. برای به دست آوردن آن، فن ها باید سریع بچرخند - و این به معنای سر و صدا است. یک فن توربو 60 میلی متری با سرعت کامل به راحتی از 60 دسی بل تجاوز می کند که در محیط اداری یا زندگی ناخوشایند است. علاوه بر این، فشار فن محدود است. اگر پره های هیت سینک بیش از حد متراکم باشند، هوا نمی تواند به آن نفوذ کند و راندمان خنک کننده به شدت کاهش می یابد.
اگر در حال چاپ ABS یا سایر موادی هستید که نیاز به محفظه بسته دارند (که تقریباً اجباری است)، دمای محفظه اغلب در حدود 45-55 درجه باقی می ماند. در آن نقطه، فن هوای گرم را به داخل می کشد، بنابراین کارایی آن بیشتر کاهش می یابد. به همین دلیل است که بسیاری از کاربران ABS متوجه می‌شوند که بستن درب باعث افزایش گرفتگی می‌شود. این است که خنک کننده هوا به سادگی در یک محفظه گرم مشکل دارد.
خنک کننده آب این را به زیبایی حل می کند. آب بیش از چهار برابر گرمای ویژه هوا دارد، بنابراین می تواند گرمای بسیار بیشتری را در هر واحد جریان منتقل کند. با این حال، حلقه آب می تواند گرما را به خارج از محفظه از طریق رادیاتوری که در هر کجا که مایلید قرار داده شده هدایت کند - بدون محدودیت فضای داخلی یا دمای چاپگر. با راه اندازی مناسب، دمای هیت سینک تنها چند درجه بالاتر از محیط باقی می ماند و نوسان دمای هاتند از 5± درجه به 1± درجه یا کمتر کاهش می یابد. بهبود کیفیت چاپ چشمگیر است.
یک حلقه کامل خنک کننده آب به چه چیزی نیاز دارد؟
یک حلقه اولیه خنک کننده آب برای یک پرینتر سه بعدی پرینتر شامل موارد زیر است:
بلوک آب- روی هیت سینک نصب می شود، با کانال های داخلی برای عبور آب.
پمپ پریستالتیک- آب را از طریق حلقه به گردش در می آورد. این قلب سیستم است.
رادیاتور- گرما را از آب به هوا پخش می کند، معمولاً با کمک فن.
مخزن- مایع خنک کننده را نگه می دارد و به تخلیه حباب های هوا کمک می کند.
لوله و اتصالات- همه اجزاء، معمولاً لوله نرم ID 6 یا 8 میلی متری را وصل کنید.
در این میان، پمپ نادیده گرفته‌ترین اما مسلماً حیاتی‌ترین جزء است. بسیاری از علاقه مندان بر روی رادیاتور یا بلوک آب تمرکز می کنند و تصور می کنند هر پمپی که آب را جابجا می کند این کار را انجام می دهد. اما در واقعیت، عملکرد پمپ مستقیماً کارایی خنک کننده را دیکته می کند - جریان بسیار کم و گرما به اندازه کافی سریع از بین نمی رود. فشار و جریان ناکافی به شدت از طریق بلوک و خمیدگی لوله کاهش می یابد.
چرا یک پمپ پریستالتیک مخصوصاً برای خنک کردن پرینتر سه بعدی مناسب است؟
پمپ های پریستالتیک با فشردن یک لوله انعطاف پذیر با غلتک های چرخان کار می کنند و مایع را به جلو می راند. این طراحی چندین مزیت را به همراه دارد که کاملاً با نیازهای خنک کننده پرینت سه بعدی مطابقت دارد:
سیال فقط با قسمت داخلی لوله تماس دارد- این بزرگترین تمایز است. مایع خنک‌کننده هرگز به قطعات فلزی پمپ برخورد نمی‌کند، بنابراین خطر آلودگی یا واکنش‌های شیمیایی که می‌تواند زباله‌ها را به داخل حلقه بریزد، وجود ندارد. با گذشت زمان، این بدان معنی است که ذرات بسیار کمتری برای مسدود کردن بلوک آب یا رادیاتور، کاهش قابل توجهی تعمیر و نگهداری.
قابلیت خود پر کردن عالی- پمپ های پریستالتیک، پمپ هایی با جابجایی مثبت هستند، بنابراین می توانند مایع و هوا را به هم بکشند. هنگامی که برای اولین بار حلقه را پر می کنید یا بعد از تعمیر و نگهداری آن را پر می کنید، نیازی به تخلیه دقیق هوا از سر پمپ ندارید - با خوشحالی مایع را همراه با هر حباب حرکت می دهد. این باعث می‌شود که فرآیند پرایمینگ و خونریزی بسیار کمتر باشد.
تحمل ذرات ریز و حباب- لوله نرم دارای خاصیت خاصی است، بنابراین اگر لکه کوچکی از زباله یا حباب وارد لوله شود، غلتک می تواند بدون توقف در اطراف آن تغییر شکل دهد. این در تضاد با پمپ‌های دنده‌ای یا پیستونی است که می‌توانند از ذرات جامد ریز گیر کرده یا آسیب ببینند.
کنترل جریان متناسب و ثابت- سرعت جریان با سرعت موتور نسبت مستقیم دارد. اگر برد اصلی چاپگر شما دارای خروجی PWM یدکی است، می توانید به راحتی با چرخه کاری متفاوت، جریان را شماره گیری کنید. اگر می خواهید پایداری دمای هاتند را به خوبی تنظیم کنید، این سطح از کنترل مفید است.
مقرون به صرفه و ساده- پمپ‌های پریستالتیک کوچک از نظر مکانیکی ساده، به طور گسترده در دسترس هستند و عموماً ارزان‌تر از پمپ‌های با محرک مغناطیسی یا دنده‌ای مشابه هستند. برای علاقه مندان با بودجه، این یک مزیت واقعی است.
پارامترهای کلیدی که باید در پمپ پریستالتیک جستجو کنید
بر اساس تجربه شخصی من و رویه رایج جامعه، در اینجا مشخصاتی وجود دارد که بیشترین اهمیت را دارند:
نرخ جریان و تعادل فشار
جریان تعیین می کند که چه مقدار گرما را می توان در واحد زمان حذف کرد. برای یک حلقه هوتند پرینتر سه بعدی، سرعت جریان در محدوده 20 تا 50 میلی لیتر در دقیقه کاملاً کافی است. این محدوده به خوبی آزمایش شده است - خیلی کم است و خنک کننده آسیب می بیند. بیش از حد بالا است و تلاطم، سر و صدا و فرسودگی اضافی در پمپ خواهید داشت.
فشار کمتر در مورد پمپ های پریستالتیک نگران کننده است زیرا آنها فشار متوسطی ایجاد می کنند، اما برای راه اندازی های معمولی با لوله های زیر 1 متر و فقط چند خم، فشار موجود بیش از حد کافی است. نکته کلیدی این است که اطمینان حاصل شود که جریان واقعی، با توجه به مقاومت حلقه، در آن نقطه شیرین باقی می ماند.
سر و صدا
تا زمانی که چاپگر شما در اتاق خواب یا دفتر مشترک شما زندگی کند، به راحتی می توان نویز را دست کم گرفت. سپس یک پمپ آرام در مقابل یک پمپ زمزمه کننده تفاوت را ایجاد می کند. صدای پمپ پریستالتیک عمدتاً از فشار موتور و غلتک‌ها به لوله می‌آید. واحدهای خوب طراحی شده با بلبرینگ های با کیفیت و عملکرد غلتکی صاف می توانند بسیار کم صداتر و اغلب بی صداتر از موتورهای پله ای چاپگر باشند.
طول عمر لوله
این لوله یک ماده مصرفی در پمپ پریستالتیک است زیرا غلتک ها به طور مکرر آن را فشار می دهند. با گذشت زمان، لوله خاصیت ارتجاعی خود را از دست می دهد، ممکن است یک ست دائمی بگیرد و در نهایت ممکن است ترک بخورد. بنابراین هنگام ارزیابی پمپ، به مواد لوله و عمر مورد انتظار آن توجه کنید. لوله سیلیکونی یا فارمد خوب می تواند هزاران ساعت در شرایط عادی دوام بیاورد. لوله های جایگزین ارزان است، بنابراین نگه داشتن بخش یدکی در دسترس یک راه کم هزینه برای اطمینان از قابلیت اطمینان طولانی مدت است.
ولتاژ
اکثر مادربردهای چاپگر سه بعدی خروجی های 12 ولت یا 24 ولت را ارائه می دهند. اکثر پمپ های پریستالتیک مینیاتوری 12 ولت هستند، بنابراین می توانند مستقیماً به یک هدر فن یا یک پورت کنترل شده با ماسفت متصل شوند. اگر چاپگر شما با ولتاژ 24 ولت کار می کند، به پمپی نیاز دارید که از ولتاژ ورودی گسترده پشتیبانی کند یا از مبدل کاهنده برای تغذیه 12 ولت آن استفاده کنید.
نکات نصب عملی از استفاده در دنیای واقعی
اگر تصمیم به خنک کردن مایع دارید، چند درس از جامعه می تواند شما را از ناامیدی نجات دهد:
رادیاتور را خارج از محفظه قرار دهید.این مهم است. اگر رادیاتور در داخل بماند، گرما در محفظه محبوس می ماند و هدف را از بین می برد. لوله را از طریق یک گذر کابل یا یک سوراخ کوچک حفر شده به بیرون بکشید. از لوله های سیلیکونی ID 6 میلی متری استفاده کنید - فقط از خم شدن های تیز که می تواند جریان را محدود کند اجتناب کنید.
خون ریزی هوا با پمپ پریستالتیک راحت تر است.از آنجایی که پمپ به خودی خود پر می شود، لازم نیست سر پمپ را از قبل پر کنید. تا زمانی که آب در جایی در حلقه وجود داشته باشد که بتواند به لوله برسد، پمپ آب و هوا را به امتداد هدایت می کند. حباب ها به تدریج در مخزن جمع می شوند و فرار می کنند. تکان دادن یا کج شدن ملایم چاپگر به جدا شدن حباب های هوای محبوس شده کمک می کند.
به جهت بلوک آب توجه کنید.برخی از بلوک های آبی دارای پورت های ورودی و خروجی هستند. معکوس کردن آنها می تواند مقاومت را افزایش دهد یا جریان را به طور کامل مسدود کند. قبل از اتصال، برگه داده بلوک را دوباره بررسی کنید.
مایع خنک کننده را عوض کنید و لوله ها را به صورت دوره ای بررسی کنید.از آب مقطر با یک بیوسید یا یک خنک کننده هدفمند استفاده کنید، آب شیر حاوی مواد معدنی و میکروب هایی است که در نهایت کانال های میکرو را مسدود می کند. تعویض مایعات هر شش ماه تا یک سال یک تمرین خوب است. در حالی که در حال انجام آن هستید، لوله پمپ را فشار دهید تا از بین رفتن خاصیت ارتجاعی آن بررسی شود. اگر احساس می‌کنید نرم است یا برنمی‌گردد، آن را تعویض کنید.
توصیه های مناسب برای کاربران مختلف
سرگرمی گاه به گاه (بیشتر PLA و PETG)
خنک‌کننده هوا اغلب کافی است، اما اگر می‌خواهید کار آرام‌تری داشته باشید یا در آب و هوای گرم زندگی کنید، یک حلقه آب پایه با یک پمپ پریستالتیک 12 ولت و یک رادیاتور 120 میلی‌متری یک ارتقاء خوب و بدون شکستگی است.
کاربر مکرر ABS / ASA / نایلون
حتماً با آب خنک شوید و مطمئن شوید که رادیاتور خارجی است. دستاوردهای ثبات و قابلیت اطمینان ارزش تلاش را دارد. تحمل پمپ پریستالتیک در برابر ذرات یک نکته بزرگ است که چاپ های طولانی (20+ ساعت) به پمپی نیاز دارند که در برابر زباله های میکروسکوپی متوقف نشود.
کارگاه کوچک با چاپگرهای متعدد
پایداری و نگهداری کم به اولویت های اصلی تبدیل می شوند. در یک مدل پمپ استاندارد کنید و یک انبار لوله جایگزین نگه دارید. از آنجایی که بدنه پمپ به ندرت از کار می افتد، فقط باید لوله ها را تعویض کنید - کاری یک دقیقه ای که نیازی به تخلیه کل حلقه ندارد. چندین چاپگر که به طور همزمان کار می کنند نیز از سطح نویز کمتر پمپ های پریستالتیک با طراحی خوب بهره مند می شوند.
سوالات متداول
س: آیا حلقه نشت نمی کند و به چاپگر من آسیب نمی رساند؟
این اولین نگرانی همه است. با اتصالات با کیفیت و نصب مناسب، نشتی بسیار نادر است. از اتصالات خاردار با گیره شلنگ یا کانکتورهای فشاری استفاده کنید و برای اطمینان از ایمن بودن آنها را به آرامی بکشید. حتی اگر یک نشتی کوچک ایجاد شود، خنک کننده نارسانا است (آب مقطر یا خنک کننده تخصصی)، و معمولاً هیچ PCB در معرض مستقیمی در زیر گرمایش وجود ندارد. همچنین می توانید یک پد کوچک جاذب را در زیر بلوک آب قرار دهید تا خیالتان راحت شود.
س: آیا می توانم نرخ جریان را تنظیم کنم؟
بله، با تغییر ولتاژ پمپ یا استفاده از کنترل کننده سرعت PWM. با این حال، تا زمانی که جریان شما بین 20 تا 50 میلی لیتر در دقیقه باقی بماند، دویدن با سرعت کامل خوب است. پمپ به اندازه کافی بی صدا است و حداکثر فضای خنک کننده را دریافت می کنید.
س: آیا می توانم پمپ را از برد اصلی چاپگرم تغذیه کنم؟
کاملا. یک پمپ 12 ولت فقط جریان متوسطی (در بیشتر موارد زیر 200 میلی آمپر) می کشد که در حد ظرفیت یک هدر فن معمولی یا خروجی کمکی است.
س: هر چند وقت یکبار باید لوله را تعویض کنم؟
بستگی به استفاده داره اگر روزانه چندین ساعت چاپ کنید، ممکن است لوله حدود یک سال دوام بیاورد. برای علاقمندان آخر هفته، دو سال یا بیشتر معمول است. یک بررسی ساده: قسمتی را که با غلتک ها تماس دارد، بررسی کنید. اگر صاف شدن دائمی نشان می دهد، حالت نرمی دارد یا شکل گرد خود را از دست داده است، وقت آن است که یک قطعه جدید را انتخاب کنید.
افکار نهایی
افزودن خنک کننده آب به یک چاپگر سه بعدی یک مد اجباری نیست، اما تعداد کمی از کسانی که آن را امتحان کرده اند به عقب برمی گردند. نرخ موفقیت بالاتر، پرداخت سطح بهتر، سر و صدای کمتر، و رهایی از نگرانی های دائمی گرفتگی - این بهبودهای کیفیت زندگی به سرعت جمع می شوند.
در داخل حلقه، پمپ پریستالتیک به دلیل مزایای منحصر به فردش سزاوار توجه ویژه است: خود پرایمینگ، تحمل ذرات، تعمیر و نگهداری ساده (فقط لوله را تعویض کنید، نه کل پمپ)، و جریان ثابت و قابل کنترل. این یک انتخاب ثابت و مقرون به صرفه است که دقیقاً با اخلاق DIY جامعه چاپ سه بعدی مطابقت دارد.
اگر گرمای بیش از حد هاتند چاپ های شما را آزار می دهد، یک سیستم خنک کننده آب با یک پمپ پریستالتیک در هسته آن در نظر بگیرید. برای مشخصات دقیق پمپ های مناسب و قیمت، صفحات محصول ما را بررسی کنید. و اگر سؤالی در مورد نصب دارید، تیم پشتیبانی فنی ما همیشه خوشحال است که به شما کمک کند.