Odhlučněná skříň (box) pro 3D tiskárnu
Obsah
-
Proč je potřeba odhlučnění 3D tiskárny?
-
Řešení odhlučnění a snížení vibrací 3D tiskárny
-
Ventilace skříně a chlazení elektronických součástí 3D tiskárny
-
Měření hlučnosti 3D tiskárny po provedení opatření ke snížení hluku
-
Optimalizace vnitřního prostoru odhlučněné skříně pro 3D tiskárnu
-
Další užitečné informace
Proč je potřeba odhlučnění 3D tiskárny?
Bambu Lab A1 je velmi rychlá a přitom tichá tiskárna, možná jedna z nejtišších ve srovnání s konkurencí a vyššími modely Bambu Lab. Výrobce uvádí hlučnost 48 dB(A) po kalibraci hluku a vibrací tiskárny a zapnutí režimu Silent.
V mém případě je tiskárna umístěna v obytné místnosti, takže tichý a rychlý provoz byl při výběru klíčovým faktorem.
Režim Silent skutečně výrazně snižuje hluk během tisku, ale zároveň snižuje rychlost tisku o 50 %. Jednou z výhod je lepší kvalita tisku.
Ventilátor je také znatelně hlučný při tisku podpěr.
Ani v režimu Silent však pro mě nebyl hluk tiskárny přijatelný. Rušil mě při čtení a sledování televize.
Řešením by mohl být tisk v noci za zavřenými dveřmi v režimu Silent, ale to je nepohodlné a rychlou tiskárnu jsem si nekupoval proto, abych tiskl pomalu. Problém s hlukem tedy bylo nutné vyřešit.
Další výhody uzavřeného boxu:
-
Omezení průvanu, který může zhoršovat kvalitu tisku snížením přilnavosti k podložce a způsobovat warping.
-
Menší usazování prachu na tiskárně, zejména na extruderu, což může časem vést k ucpání a nutnosti poměrně náročného čištění metodou cold-pull.
Řešení odhlučnění a snížení vibrací 3D tiskárny
Řešení odhlučnění je na první pohled jednoduché - tiskárnu je potřeba umístit do samostatné skříně uzavřené ze všech stran. Háček byl v tom, že jsem jako skříň zvažoval výhradně standardní nábytek IKEA, protože výroba nábytku na míru přímo pro tiskárnu byla mimo můj rozpočet.
Také jsem chtěl vytvořit řešení, které by mohl zopakovat někdo další, takže bylo potřeba použít co nejstandardnější a snadno dostupné kusy nábytku.
Skříň navíc musela být kompaktní, protože mám v bytě velmi omezený volný prostor.
Po prostudování katalogu IKEA se ukázalo, že žádná z kompletně uzavřených skříní IKEA rozměrově nevyhovuje. Maximální vnitřní hloubka byla 53.5cm, zatímco tiskárna má pohyblivou tiskovou podložku a za tiskárnou je navíc potřeba ponechat prostor pro připojení kabelů. Chybělo doslova několik centimetrů. Otočení tiskárny ve skříni o 90 stupňů by zase zhoršilo přístup k tiskárně a zároveň jsem potřeboval poblíž umístit systém AMS Lite pro vícebarevný tisk.
Při hledání na Redditu jsem narazil na článek s velmi dobrým nápadem využít nábytek z kuchyňské řady IKEA METOD, která je o něco hlubší než standardní skříně. Pro americký trh lze použít velmi podobnou řadu SEKTION, která je o něco užší, ale má stejnou hloubku. Nevýhodou použití spodních kuchyňských skříněk pro tento účel je, že skříně IKEA METOD. nemají vlastní "strop". Počítá se u nich s instalací společné pracovní desky, jejíž výroba na míru je nejen drahá, ale také časově náročná.
Rozměry skříně 80x60x80cm s vnitřní hloubkou 58cm však přesně vyhovovaly mému účelu, a proto jsem tuto skříň použil jako základ budoucí odhlučněné skříně.
Pro skříň jsem zvolil prosklená dvířka IKEA ENKÖPING (40x80cm), abych mohl vizuálně sledovat průběh tisku.
K dvířkům jsem dokoupil 2 sady po 2 závěsech IKEA UTRUSTA 110° a 1 sadu se 2 ocelovými madly IKEA KALLRÖR 213mm, která se instalují vyvrtáním otvorů do dvířek.
Samotná skříň k dosažení maximálního odhlučnění nestačí, proto jsem navíc koupil 6 automobilových odhlučňovacích desek o rozměrech 70x50cm z butylkaučuku (Alubutyl). Polepil jsem jimi všechny plochy skříně včetně dvířek, s výjimkou skla.
Pro další omezení nízkofrekvenčního hluku a vibrací jsem pod tiskárnu umístil sendvič ze dvou materiálů s různou hustotou: lisované pryže a pěnové houby. Sendvič jsem zabalil do pevné fólie, protože pryž měla výrazný zápach.
Pro účely odhlučnění se považuje za účinnější umístit sendvič hustší vrstvou nahoru.
Otázku "střechy" skříně jsem vyřešil instalací nejjednodušších hladkých dvířek IKEA VEDDINGE (60x80cm), která rozměrově perfektně seděla. Připevnil jsem je 4 šrouby o délce 12-15mm ke kovovým lištám skříně, ve kterých již byly otvory určené k upevnění horní desky.
Ke skříni jsem navíc použil polici IKEA UTRUSTA (80x60cm), dodávanou jako sada 2 kusů. Jednu polici jsem umístil dovnitř do spodní části skříně, čímž jsem tiskárnu zvedl. Nejenže se s ní díky tomu pohodlněji pracuje, ale vznikl také prostor pro uložení příslušenství a filamentu a pro skrytí kabelů.
Druhou polici jsem položil na podlahu, aby se zlepšilo odhlučnění a celá skříň se mírně zvedla.
Pro další odhlučnění jsem použil netkaný materiál IKEA STOPP FILT. Jednu vrstvu jsem položil na podlahu, další mezi polici na podlaze a skříň a jednu také na vnitřní polici.
Mezi polici na podlaze a skříň jsem navíc vložil ještě jednu automobilovou odhlučňovací desku.
Zadní stěnu skříně jsem otočil o 180° tak, aby čtvercové otvory byly dole. Díky tomu se oba otvory schovaly za polici a jeden z nich jsem mohl použít pro vedení napájecího kabelu.
Dalším prvkem odhlučnění je gumové těsnění TESA s profilem E, instalované po obvodu skříně na straně dvířek, aby se odstranily mezery mezi dvířky a skříní. Použil jsem 3 metry dvojitého profilu.
Uvnitř skříně můžete na fotografii níže kromě tiskárny Bambu Lab A1 a systému AMS Lite vidět následující prvky:
-
Obdélníkový bílý plastový rám, na kterém stojí AMS Lite (odkaz na model)
-
Nízkoprofilový šedý stojan pro AMS Lite (odkaz na model), který nahrazuje původní stojan.
-
DryBox pro dvě cívky je umístěný pod AMS Lite uvnitř rámu. Je vytvořen z nádoby IKEA 365+ 10.6L (odkaz na model).
-
Vlevo od tiskárny jsou ke stěně skříně přišroubovány šrouby 3.5x25mm bílé panely kompatibilní se systémem IKEA SKADIS (odkaz na model). Panely jsou uspořádány ve dvou řadách s následujícími rozměry (šířka x výška):
-
první řada: 3x7, 11x9, 11x9
-
druhá řada: 6x11, 5x11, 7x11
-
-
Vlevo dole vedle tiskárny je kompaktní nádoba na odpad z tisku, která nezakrývá ventilační otvory v krytu (odkaz na model)
-
Za tiskárnou je umístěna police (odkaz na model), na které stojí DryBox pro jednu cívku vytvořený z nádoby Vtopmart 4L (odkaz na model). Na tuto polici lze také umístit aktivní sušičku Sunlu S2. Alternativně lze tuto sušičku postavit na hlavní polici skříně před DryBox pro dvě cívky.
-
Za tiskárnou je na stěně nalepen čtverec bílé PTFE fólie pro snížení tření kabelu spojujícího tiskárnu s vyhřívanou podložkou o stěnu skříně.
-
Nádoby na drobné příslušenství jsou umístěny na panelu kompatibilním se systémem IKEA SKADIS (odkaz na model).
-
Pro AMS Lite používám dva typy adaptérů pro cívky SUNLU/JAYO: pro rozebíratelné a nerozebíratelné cívky.
-
V levém horním rohu skleněných dvířek skříně je umístěn teploměr-vlhkoměr Xiaomi. Jde o velmi kvalitní model s mobilní aplikací. Tyto vlhkoměry používám ve všech svých DryBoxech a vlhkost sleduji přes aplikaci Mi Home. Historie hodnot se ukládá, takže lze sledovat jejich vývoj v čase. Měření ukázala, že teplota uvnitř skříně během tisku nepřekročila 39°C v létě a 31°C v zimě. Největší rozdíl mezi teplotou v místnosti a uvnitř skříně byl 13°C.
-
Osvětlení je řešeno pomocí LED pásku Auxmer 12V 4000K 95CRI 14.4W/metr o délce 40cm. Deklarovaný výkon pásku odpovídá skutečnosti a 40cm pásku vyžaduje 6W při 12V a 4W při 11V. Pásek je napájen třemi sériově zapojenými Li-Ion akumulátory Liitokala 18650 s integrovanou ochranou BMS. Akumulátory jsou vloženy do držáku. Jako alternativu používám sestavu ze 4 akumulátorů formátu AA se zvyšovacím (boost) modulem na 12V. Světlo se zapíná tlačítkem zapojeným do obvodu mezi LED páskem a zdrojem napájení. LED pásek je instalován na dvou lištách se sklonem 45° (odkaz na model). Lišty jsem vytiskl z PETG, protože PLA není vhodné kvůli měknutí při vyšší teplotě. Původní model lišt jsem musel upravit na výšku 12mm a šířku 12mm, protože LED pásek se do původních drážek zasouval příliš těsně.
Na pravé vnější straně skříně jsem instaloval držák tiskových podložek (odkaz na model).
Na horní části skříně, což je vidět na první fotografii na začátku článku, jsou umístěny 2 držáky cívek. Každý je určen pro 6 cívek a dalších 6 cívek lze položit ještě na jeho horní část (odkaz na model).
Ventilace skříně a chlazení elektroniky 3D tiskárny
Přestože teplota uvnitř odhlučněné skříně během tisku, včetně tisků delších než 9 hodin, nepřekračovala teplotu v místnosti o více než 13 °C, rozhodl jsem se konstrukci vylepšit a provést následující změny:
-
Do otvoru v levém dolním rohu skříně jsem instaloval ventilátor Noctua NF-A6x25 60x25mm 12V, přičemž jsem otvor předem rozšířil. Ventilátor je upevněn na platformě (odkaz na model) dvěma šrouby M3x12mm. Použil jsem 2 místo 4 šroubů, aby platforma mohla přiléhat ke stěně bez vzduchových mezer.
-
Na tělo tiskárny jsem u ventilačních otvorů instaloval 3 ventilátory Noctua NF-A4x20 40x20mm 12V. Jeden přivádí vzduch zprava a dva odvádějí vzduch zleva. Výfukové ventilátory jsou vlevo, aby nenasávaly odpad z tisku, protože právě na levé straně se nachází odpadní koš a probíhá čištění trysky. Ventilátory jsou přišroubovány k platformám (odkaz na model) upevněným na tiskárně. Na pravý sací ventilátor jsem přidal ochrannou mřížku (odkaz na model) upevněnou 4 šrouby M3x10mm. Instalace dvou ventilátorů vlevo vyžadovala menší odpadní koš. Upravený model je publikován v samostatném tiskovém profilu.
Ventilátory Noctua jsem zvolil kvůli vysokému výkonu a zároveň nízké hlučnosti, která je pro tento projekt zásadní.
Při plném výkonu nejsou ventilátory Noctua NF-A4x20 při zavřených dvířkách a běžící tiskárně vůbec slyšet. Noctua NF-A6x25 je slyšitelný, protože vyfukuje vzduch mimo skříň. Proto jsem Noctua NF-A6x25 připojil přes dodávaný L.N.A. adaptér (Low Noise Adapter). Ten snižuje výkon a otáčky přibližně o třetinu a zároveň výrazně snižuje hlučnost. Ve vzdálenosti 1 metr tak zůstala hlučnost 36.5 dB(A). Ve vzdálenosti 2 metrů vzrostla pouze o 0.4 dB(A) na 36.32 dB(A) oproti variantě bez ventilátorů.
Všechny ventilátory jsou propojeny Y-adaptéry a jedním prodlužovacím kabelem. Veškeré potřebné kabely a adaptéry byly součástí balení ventilátorů. Pokud neplánujete používat ventilátory Noctua, mohou být potřeba další adaptéry a prodlužovací kabely.
Ventilátory jsou napájeny napětím 12V z AC-DC napájecího adaptéru.
Pro připojení ventilátorů k AC-DC adaptéru jsem použil také adaptér DC 5521.
Aby se ventilátory zapínaly právě v okamžiku, kdy jsou při růstu teploty nejvíce potřeba, přesunul jsem teploměr-vlhkoměr Xiaomi Mijia Bluetooth 2 instalovaný na skle skříně před ventilátory odvádějící vzduch. V aplikaci Mi Home jsem jej propojil s chytrou zásuvkou Xiaomi Smart Plug 2 Wi-Fi, ke které je připojen výše uvedený AC-DC napájecí adaptér, a vytvořil následující automatizace:
-
při dosažení teploty 33°C zapnout chytrou zásuvku
-
při dosažení teploty 32°C chytrou zásuvku vypnout
Ventilátory se tak zapínají pouze při dosažení nastavené teploty, k čemuž dochází během provozu tiskárny. Díky podmínce pro vypnutí není potřeba řešit jejich ruční vypnutí po skončení tisku a ochlazení vzduchu v okolí tiskárny. Uvedené hodnoty teploty pro zapnutí a vypnutí jsem experimentálně stanovil konkrétně pro své podmínky. Ve vašem případě mohou být prahové hodnoty jiné, protože závisí na tepelné izolaci skříně, umístění ventilátorů a teploměru, podmínkách tisku a termistoru uvnitř teploměru.
Díky pokročilým možnostem automatizace chytrých zařízení Xiaomi lze také vytvořit scénář se zapínáním a vypínáním podle časového plánu, zařízení vzdáleně ovládat a v aplikaci Mi Home sledovat hodnoty vlhkosti a teploty.
Naměřený celkový příkon ventilátorů při 12V byl 1.7W:
-
Noctua NF-A4x20 - 0.4W x3
-
Noctua NF-A6x25 - 0.5W (připojen přes adaptér L.N.A. pro snížení otáček, a tím i hlučnosti)
Závěry k ventilaci:
-
Provoz Noctua NF-A6x25 v režimu sníženého výkonu a hlučnosti s L.N.A. adaptérem snižuje celkovou teplotu uvnitř skříně o 1.4 °C. Pokud vám hluk ventilátoru nevadí, doporučuji jej používat bez L.N.A. adaptéru. Pod polici se větší ventilátor nevejde, 60mm je maximální použitelná velikost.
-
3 ventilátory Noctua NF-A4x20 zajišťují cirkulaci vzduchu a chlazení základní desky tiskárny. Jejich použití dává smysl, protože teplota odváděného vzduchu je o 9 °C vyšší než teplota vzduchu uvnitř skříně. Toto řešení snižuje riziko přehřátí vnitřních komponent tiskárny.
-
Změna hlučnosti po instalaci ventilátorů je popsána níže.
Měření hlučnosti 3D tiskárny po provedení opatření ke snížení hluku
Hlučnost běžící tiskárny jsem měřil přístrojem UNI-T UT353BT. Měření probíhala v desetiminutových intervalech a zaznamenávala se průměrná hodnota. Během měření jsem byl v jiné místnosti. Naměřené hodnoty se přes Bluetooth přenášely do aplikace v telefonu.
Výsledky ve vzdálenosti 1 metr:
-
režim Standard: 36.5 dB(A)
-
režim Standard se zapnutými 4 ventilátory: 36.5 dB(A) (bez změny hlučnosti)
-
režim Silent: 35.77 dB(A)
-
režim Silent se zapnutými 4 ventilátory: 36.17 dB(A) (+0.6 dB(A))
Výsledky ve vzdálenosti 2 metrů:
-
režim Standard: 35.92 dB(A)
-
režim Standard se zapnutými 4 ventilátory: 36.32 dB(A) (+0.4 dB(A))
-
režim Silent: 35.59 dB(A)
-
režim Silent se zapnutými 4 ventilátory: 36.17 dB(A) (+0.58 dB(A))
Hladina hluku na pozadí v bytě v noci byla 35.30 dB(A).
Výše popsaná opatření ke snížení hluku přinesla výborný výsledek. Bambu Lab A1 může uvnitř odhlučněné skříně tisknout v režimu Standard plnou rychlostí. Odhlučnění funguje tak dobře, že z druhého konce místnosti někdy ani neslyším, zda tiskárna běží, a musím se k ní jít podívat.
Optimalizace vnitřního prostoru odhlučněné skříně pro 3D tiskárnu
Po půl roce používání odhlučněné skříně jsem dospěl k závěru, že prostor napravo od tiskárny není využit optimálně. Také výměna vzdálenějších cívek s filamentem v AMS Lite (pozice 1 a 4) nebyla příliš pohodlná.
Našel jsem vhodný model držáku pro základní desku a systém podávání filamentu AMS Lite, který se zároveň může otáčet. Držák jsem přišrouboval ke stropu skříně šrouby 3.5x25mm a cívky s filamentem umístil na panely kompatibilní s IKEA SKADIS.
Toto uspořádání mi umožnilo odstranit velký rám, který sloužil jako stojan pro AMS Lite.
Uvolněný prostor umožnil umístit více DryBoxů (v mém případě 1 box pro 2 cívky + 2 boxy po 1 cívce, viz fotografie níže) kromě DryBoxu, který už byl umístěn na polici za tiskárnou. Později jsem přešel na používání 4 samostatných boxů po 1 cívce.
Výrazně se zjednodušily instalace nové cívky a její připojení k AMS Lite. Otočný držák na stropě skříně zároveň usnadňuje údržbu a v případě potřeby umožňuje AMS Lite snadno sejmout.
Na panely SKADIS jsem nainstaloval PTFE hub organizér s fitinky, který pomáhá nejen uspořádat PTFE trubičky a filament, ale v případě potřeby také umožňuje podávat filament přímo z DryBoxu bez kontaktu se vzduchem.
Použití snadno odnímatelných držáků cívek s filamentem na panelech SKADIS poskytuje volnost pro další přestavby a optimalizace. Pokud například používáte převážně DryBoxy a nepotřebujete všechny 4 cívky na panelu SKADIS, lze uvolněné místo využít pro různé police a příslušenství.
3D tištěné modely a materiály použité při této úpravě:
-
Na pravé stěně skříně jsou vytištěné bílé panely kompatibilní se systémem IKEA SKADIS (odkaz na model). Panely jsou přišroubované šrouby 3.5x25mm. Dvě řady panelů mají následující rozměry (šířka x výška):
-
první řada: 3x7, 11x9, 11x9
-
druhá řada: 3x10, 11x10, 11x10
-
-
DryBox pro dvě cívky je založen na kontejneru IKEA 365+ 10.6L (odkaz na model).
-
DryBox pro jednu cívku je založen na kontejneru Vtopmart 4L (odkaz na model).
-
PTFE hub organizér pro 8 fitinků (4 nahoře a 4 dole) (odkaz na model).
-
Držák cívky pro panel SKADIS (rovnoběžně s panelem) (odkaz na model).
-
Držák cívky pro panel SKADIS (kolmo k panelu) (odkaz na model).
-
Držák pro AMS Lite (odkaz na model). Budete potřebovat šrouby a matice M3, které najdete zde.
-
Adaptér AMS Lite pro upevnění PTFE trubiček na straně přívodu filamentu. (odkaz na model).
-
Vedení PTFE trubiček propojující AMS Lite a tiskárnu pro ochranu mechanismu AMS Lite (odkaz na model).
-
Kulová vedení filamentu umožňují pohodlně uspořádat dráhu filamentu (odkaz na model)
-
Držák na imbusové šroubováky (odkaz na model)
-
Držák na nástrčné šroubováky (odkaz na model)
Výše popsaná optimalizace prostoru výrazně usnadnila práci s tiskárnou a AMS Lite a doporučuji tuto úpravu provést také.
Další užitečné informace
-
Doporučuji navštívit stránku o 3D tisku. Najdete tam mnoho souvisejících informací a odkazů na užitečné články, upgrady tiskárny a příslušenství.
-
Může se vám hodit také podrobný přehled technologií a standardů rychlého nabíjení přes USB.