Lydisoleret kabinet til 3D-printer af et IKEA-skab
Indholdsfortegnelse
-
Hvorfor er lydisolering nødvendig for en 3D-printer?
-
Løsning til lydisolering og dæmpning af vibrationer fra 3D-printeren
-
Ventilation af skabet og køling af 3D-printerens elektroniske komponenter
-
Måling af støj fra 3D-printeren efter støjdæmpning
-
Optimering af pladsen i 3D-printerens lydisolerede skab
-
Andre nyttige oplysninger
Hvorfor er lydisolering nødvendig for en 3D-printer?
Jeg placerede en Bambu Lab A1 i et skab af standardkøkkenmøbler fra IKEA METOD, beklædte det med lyddæmpningsmateriale til biler og tilføjede støjsvag ventilation med Noctua-ventilatorer. Resultatet var 36.5 dB(A) i 1 m afstand ved print med fuld hastighed, med en baggrundsstøj i lejligheden på 35.3 dB(A). Til sammenligning angiver producenten 48 dB(A) i Silent-tilstand uden skab.
Bambu Lab A1 er en meget hurtig og samtidig støjsvag printer (måske endda den mest støjsvage) sammenlignet med konkurrenterne og de større modeller fra Bambu Lab. Producenten angiver et støjniveau på 48 dB(A) efter kalibrering af printerens støj og vibrationer og aktivering af Silent-tilstand.
I mit tilfælde står printeren i et opholdsrum, så støjsvag og hurtig drift var afgørende for købet.
Silent-tilstand reducerer faktisk støjen mærkbart under print, men sænker samtidig printhastigheden med 50%. En positiv effekt er en forbedring af printkvaliteten.
Ventilatoren støjer også mærkbart, når der printes understøtninger.
Men selv i Silent-tilstand var støjen fra printeren uacceptabelt høj for mig; den forstyrrer, når jeg læser eller ser fjernsyn.
En mulighed kunne være at printe om natten bag en lukket dør i Silent-tilstand, men det er besværligt, og jeg købte ikke en hurtig printer for at printe langsomt. Derfor måtte støjproblemet løses.
Et lukket kabinet til printeren har også disse fordele:
-
Det fjerner træk, som kan forringe printkvaliteten ved at mindske vedhæftningen og forårsage warping
-
Det hjælper også med at mindske ophobningen af støv på printeren, især på ekstruderen. Med tiden kan støvet tilstoppe den, så en cold-pull-rensning bliver nødvendig, og det er ikke den letteste rengøring.
Løsning til lydisolering og dæmpning af vibrationer fra 3D-printeren
Løsningen på lydisoleringen virker umiddelbart enkel: printeren skal stå i et separat skab, der er lukket på alle sider. Men jeg ville kun bruge standardmøbler fra IKEA, da specialfremstillede møbler til printeren lå uden for budgettet.
Jeg ville også lave en løsning, som andre kunne gentage, og derfor skulle møblerne være så almindelige og tilgængelige som muligt.
Skabet skulle desuden være kompakt, fordi jeg har meget lidt ledig plads i min lejlighed.
Valg af skab
Da jeg gennemgik IKEAs møbelkatalog, viste det sig, at ingen af de helt lukkede IKEA-skabe passede i størrelsen (maksimal indvendig dybde 53.5cm). Printerens printplade bevæger sig, og der skal også være ekstra plads bag printeren til kablerne. Der manglede bogstaveligt talt nogle få centimeter. At vende printeren 90 grader og stille den på langs i skabet ville gøre det besværligt at bruge den, og jeg skulle desuden have plads til AMS Lite-systemet til flerfarveprint i nærheden.
En søgning på Reddit førte mig til et indlæg med en rigtig god idé om at bruge møbler fra køkkenserien IKEA METOD som netop er lidt dybere end almindelige skabe (til det amerikanske marked kan man bruge en meget lignende serie SEKTION, som er lidt smallere, men har samme dybde). Ulempen ved at bruge et gulvstående køkkenskab til dette formål er, at skabene i serien mangler et loft (IKEA METOD). Disse skabe er beregnet til en fælles, tilpasset bordplade ovenpå, og den er både dyr og tidskrævende at få fremstillet på bestilling.
Men skabets mål (80x60x80cm, indvendig dybde 58cm) passede perfekt til mit formål, så jeg brugte det som grundlag for det kommende lydisolerede skab.
Jeg valgte glaslåger til skabet IKEA ENKÖPING (40x80cm), så jeg kunne følge med i printprocessen.
Til lågerne købte jeg desuden 2 sæt med 2 hængsler hver, IKEA UTRUSTA 110° og 1 sæt med 2 stålgreb, IKEA KALLRÖR 213mm (monteres ved at bore i lågen).
For at opnå den bedst mulige lydisolering var skabet alene ikke nok, så jeg købte også plader (6 stk. 70x50cm) med lyddæmpningsmateriale til biler af butylgummi (Alubutyl), som jeg beklædte alle skabets flader med, også lågerne, men ikke glasset.
For yderligere at dæmpe lavfrekvent støj og vibrationer lagde jeg en sandwich af to materialer med forskellig tæthed under printeren: sammenpresset gummi og skumsvamp. Jeg pakkede sandwichen ind i tyk folie, fordi gummiet lugtede.
Det anses for mere effektivt til lydisolering at lægge sandwichen med den tungere, tættere del opad.
Problemet med skabets tag løste jeg ved at montere den enkleste glatte låge IKEA VEDDINGE (60x80cm), som passede perfekt i størrelsen. Jeg skruede den fast med 4 skruer (12-15mm) i skabets metalskinner, som har huller til fastgørelse af en topplade.
Som supplement til skabet købte jeg en hylde IKEA UTRUSTA (80x60cm) (et sæt med 2 stk.) og monterede den ene nederst inde i skabet. Det hævede printeren, gjorde den lettere at bruge og gav et rum til opbevaring af tilbehør og filament samt til at skjule kablerne.
Den anden hylde lagde jeg på gulvet for at forbedre lydisoleringen og hæve hele skabet lidt.
Jeg brugte også et ikke-vævet materiale til lydisolering, IKEA STOPP FILT, og lagde et lag på gulvet, endnu et mellem hylden (på gulvet) og skabet samt et lag på den indvendige hylde.
Jeg lagde desuden 1 ekstra plade lyddæmpningsmateriale til biler mellem hylden på gulvet og skabet.
Jeg vendte skabets bagplade 180° (med de firkantede åbninger nedad) for at skjule de to firkantede åbninger bag hylden og føre strømkablet igennem dem.
Et andet element i lydisoleringen er en TESA-gummitætningsliste med E-profil rundt langs skabets forside ved lågerne, så der ikke er sprækker mellem lågerne og skabet. Jeg brugte 3 m dobbeltprofil.
Inde i skabet
På billedet nedenfor kan du ud over Bambu Lab A1-printeren og AMS Lite se følgende ting inde i skabet:
-
En rektangulær hvid plastramme, som AMS Lite står på (link til modellen)
-
En lav grå holder til AMS Lite (link til modellen) i stedet for den originale.
-
En dry box til to spoler (den står under AMS Lite inde i rammen). Den er lavet af en beholder IKEA 365+ 10.6L (link til modellen).
-
Til venstre for printeren er der hvide paneler, som er printet og skruet fast på skabsvæggen med skruer på 3.5x25mm, og som er kompatible med IKEA SKADIS (link til modellen). To rækker paneler med følgende mål (bredde x højde):
-
Første række: 3x7, 11x9, 11x9
-
Anden række: 6x11, 5x11, 7x11
-
-
Nederst til venstre for printeren er der en kompakt beholder til printaffald, som ikke dækker ventilationsåbningerne i kabinettet (link til modellen)
-
Bag printeren er der monteret en hylde (link til modellen), hvor der står en dry box til 1 spole, lavet af en Vtopmart 4L beholder (link til modellen). På hylden kan man også placere en aktiv filamenttørrer Sunlu S2, eller man kan stille den på skabets hovedhylde foran beholderen til 2 spoler.
-
På væggen bag printeren har jeg også klæbet et kvadrat af hvid PTFE-film på for at mindske friktionen mellem skabsvæggen og kablet, der forbinder printeren med hotbed.
-
Beholdere til småt tilbehør er placeret på et IKEA SKADIS-kompatibelt panel (link til modellen).
-
Adaptere til AMS Lite til spoler SUNLU/JAYO af to typer: til delbare og ikke-delbare spoler.
-
I øverste venstre hjørne af skabets glaslåge er der monteret et Xiaomi-termometer og hygrometer. Det er en fremragende model af høj kvalitet med en mobilapp. Jeg sætter disse hygrometre i alle mine dry boxes og overvåger luftfugtigheden i Mi Home-appen, hvor målehistorikken gemmes, så man kan se udviklingen over tid. Temperaturmålinger viser, at temperaturen inde i skabet under print ikke kom over 39 °C om sommeren og 31 °C om vinteren. Den største forskel mellem rumtemperaturen og temperaturen i skabet var 13 °C.
-
Belysningen består af en LED-strimmel (4000K 90CRI) med en længde på 40cm. Strimlen får strøm fra tre serieforbundne Li-Ion-batterier Liitokala 18650 med indbygget BMS-beskyttelse. Batterierne sidder i en batteriholder. Som et alternativ tilslutter jeg en pakke med 4 AA-batterier og et modul, der hæver spændingen til 12V (boostmodul). Lyset tændes med en knap, der bryder kredsløbet mellem LED-strimlen og strømkilden. LED-strimlen er monteret på to skinner med en hældning på 45° (link til modellen). Skinnerne blev printet i PETG, da PLA bliver blødt, når temperaturen stiger. Jeg måtte ændre den oprindelige skinnemodel (til en højde på 12mm og en bredde på 12mm), fordi LED-strimlen sad for stramt i skinnernes riller.
Udvendigt på skabets højre side monterede jeg en holder til printplader (link til modellen).
Oven på skabet (det ses på det første foto i begyndelsen af artiklen) er der monteret 2 spoleholdere med plads til 6 spoler hver. Ovenpå dem kan der desuden stå yderligere 6 spoler på hver (link til modellen).
Ventilation af skabet og køling af 3D-printerens elektroniske komponenter
Selvom temperaturen i det lydisolerede skab under print (også ved lange print på over 9 timer) højst var 13 °C højere end rumtemperaturen, besluttede jeg at forbedre skabets design med følgende ændringer:
Ventilatorer
-
Jeg monterede en Noctua NF-A6x25 (60x25mm 12V) ventilator over åbningen i skabets nederste venstre hjørne (efter først at have udvidet åbningen). Ventilatoren er monteret på en platform (link til modellen). Jeg skruede ventilatoren fast på platformen med 2 bolte M3x12mm. Jeg brugte 2 bolte i stedet for 4, så platformen kunne sidde helt tæt mod væggen uden luftspalter.
-
Jeg monterede 3 ventilatorer Noctua NF-A4x20 (40x20mm 12V) på printerens kabinet ved ventilationsåbningerne. En blæser luft ind (til højre), og to fører luft ud (til venstre). Ventilationsåbningerne til venstre er bredere, så jeg monterede 2 ventilatorer der. Jeg valgte at lade ventilatorerne blæse ud til venstre for at undgå, at printaffald bliver suget ind, da affaldsbeholderen sidder til venstre, hvor dysen også rengøres. Ventilatorerne skrues fast (jeg brugte de selvskærende skruer fra ventilatorernes æsker) på en platform (link til modellen), som igen fastgøres til printeren. På ventilatoren, der blæser luft ind (til højre for printeren), monterede jeg et beskyttelsesdæksel (link til modellen), som skrues fast med 4 bolte M3x10mm. Monteringen af to ventilatorer på venstre side gjorde det nødvendigt at gøre affaldsbeholderen mindre. Den tilsvarende ændrede model er offentliggjort som en separat profil her.
Jeg valgte Noctua-ventilatorer på grund af deres høje ydelse og, ikke mindst, deres lave støjniveau. Lavt støj er afgørende for dette projekt med lydisolering af printeren.
Ved fuld effekt kan man slet ikke høre Noctua NF-A4x20 når skabets låger er lukkede, og printeren kører, mens lyden fra Noctua NF-A6x25 kan høres, fordi den blæser luft ud af skabet. For at reducere støjen fra Noctua NF-A6x25 tilsluttede jeg den via L.N.A.-adapteren (Low Noise Adapter), der følger med ventilatoren. L.N.A.-adapteren reducerer effekten, omdrejningstallet (og ydelsen) med cirka 1/3, men sænker støjen mærkbart. Dermed forblev støjniveauet det samme som før ventilatorerne blev monteret i 1 m afstand fra skabet - 36.5dB(A). I 2 m afstand steg støjen kun med 0.4dB(A) sammenlignet med løsningen uden ventilatorer - 36.32dB(A).
Strømforsyning og automatisk tænding
Alle ventilatorerne er forbundet med Y-adaptere og ét forlængerkabel. Alle nødvendige kabler og adaptere fulgte med ventilatorerne. Hvis du ikke vil bruge Noctua-ventilatorer, kan du få brug for adaptere og forlængerkabler.
Ventilatorerne får 12V strøm fra en AC-DC-adapter.
Jeg brugte også en DC 5521-adapter for at forbinde ventilatorerne med AC-DC-adapteren.
For at få ventilatorerne til at starte, når temperaturstigningen gør det mest nødvendigt, flyttede jeg det Xiaomi Mijia Bluetooth 2-termometer og hygrometer som sad på skabets glas, hen over for ventilatorerne, der blæser luft ud, og koblede det i Mi Home-appen til en smart stikkontakt Xiaomi Smart Plug 2 Wi-Fi som den ovennævnte AC-DC-adapter er tilsluttet, med følgende scenarier:
-
ved en temperatur på 33 grader - tænd den smarte stikkontakt
-
ved en temperatur på 32 grader - sluk den smarte stikkontakt
Ventilatorerne starter således først, når den indstillede temperatur nås, hvilket sker, mens printeren arbejder. Betingelsen for at slukke dem betyder, at jeg ikke behøver bekymre mig om, hvorvidt de stopper efter printet, når luften omkring printeren køler af. Jeg fandt disse temperaturer for tænding og slukning empirisk for mine egne forhold. Hos dig kan andre værdier være passende, da det afhænger af skabets varmeisolering, placeringen af ventilatorerne og termometret, printforholdene og termistoren inde i termometret.
Xiaomis omfattende muligheder for at konfigurere scenarier for smarte enheder gør det også muligt at oprette et scenarie med tidsplan for tænding og slukning, fjernstyre begge dele og overvåge luftfugtighed og temperatur i Mi Home-appen.
Ventilatorernes målte samlede effekt ved 12V var 1.7W, fordelt således:
-
Noctua NF-A4x20 - 0.4W x3
-
Noctua NF-A6x25 - 0.5W (tilsluttet via en L.N.A.-adapter for at sænke omdrejningstallet og dermed støjen)
Konklusioner om ventilationen:
-
Ventilatoren, der fører luft ud af skabet, Noctua NF-A6x25 sænker den samlede temperatur inde i skabet med 1.4 °C, når den kører med reduceret effekt og et lavere støjniveau (L.N.A.-adapter). Hvis ventilatorens støj ikke generer dig, anbefaler jeg at bruge den uden L.N.A.-adapter. Der er ikke plads til en større ventilator under hylden; 60mm er maksimum.
-
De 3 ventilatorer Noctua NF-A4x20 er monteret for at køle printerens bundkort ved at sikre luftcirkulation. Det giver mening at montere dem, fordi den udblæste luft er 9 °C varmere end luften inde i skabet. Løsningen mindsker helt klart risikoen for overophedning af printerens indvendige komponenter.
-
Konklusionerne om ændringen i støjniveauet efter montering af ventilatorerne er beskrevet nedenfor.
Måling af støj fra 3D-printeren efter støjdæmpning
Jeg målte støjen fra printeren i drift med et måleinstrument UNI-T UT353BT. Målingerne blev foretaget i intervaller på 10 minutter, og gennemsnittet blev registreret. Under målingerne opholdt jeg mig i et andet rum. Måleinstrumentet sendte de registrerede støjværdier via Bluetooth til en app på min smartphone.
Måleresultater i 1 m afstand:
-
Standard-printtilstand: 36.5 dB(A)
-
Standard-printtilstand med 4 ventilatorer tændt: 36.5 dB(A) (uændret støjniveau)
-
Silent-printtilstand: 35.77 dB(A)
-
Silent-printtilstand med 4 ventilatorer tændt: 36.17 dB(A) (+0.4 dB(A))
Måleresultater i 2 m afstand:
-
Standard-printtilstand: 35.92 dB(A)
-
Standard-printtilstand med 4 ventilatorer tændt: 36.32 dB(A) (+0.4 dB(A))
-
Silent-printtilstand: 35.59 dB(A)
-
Silent-printtilstand med 4 ventilatorer tændt: 36.17 dB(A) (+0.58 dB(A))
Baggrundsstøjen i lejligheden om natten er 35.30 dB(A).
De beskrevne tiltag mod støj fra printeren i drift gav altså et fremragende resultat. I dette lydisolerede skab kan Bambu Lab A1-printeren printe i Standard-tilstand med fuld hastighed. Lydisoleringen virker: Fra den anden ende af rummet kan jeg ikke altid høre, om printeren kører, så jeg må gå hen og se efter.
Optimering af pladsen i 3D-printerens lydisolerede skab
Efter et halvt års brug af det lydisolerede skab indså jeg, at pladsen til højre for printeren ikke blev udnyttet optimalt. Det var heller ikke særlig bekvemt at skifte de fjerneste filamentspoler på AMS Lite (nummer 1 og 4).
Jeg fandt en passende model til et beslag til bundkortet og AMS Lite-filamentføderen, som også kan dreje (jeg skruede beslaget fast i skabets loft med skruer på 3.5x25mm), og placerede filamentspolerne på IKEA SKÅDIS-kompatible paneler.
Med den placering kunne jeg fjerne den store ramme, der havde fungeret som holder til AMS Lite.
Den frigjorte plads gav mulighed for flere dry boxes (i mit tilfælde 1 boks til 2 spoler + 2 bokse til 1 spole hver, som det ses på billedet nedenfor) ud over den dry box, der allerede stod på hylden bag printeren. Senere gik jeg over til at bruge 4 bokse til 1 spole hver.
Det blev betydeligt lettere at sætte en ny spole i og tilslutte den til AMS Lite. Det drejelige beslag i skabets loft gør også vedligeholdelsen lettere og gør det nemt at tage AMS Lite af, hvis det bliver nødvendigt.
På SKADIS-panelerne monterede jeg en PTFE-huborganisator med fittings. Den hjælper både med at holde styr på PTFE-rør og filamentstrenge og kan om nødvendigt føre filamentet direkte fra beholderen uden kontakt med luften.
Beslagene til filamentspoler på SKADIS-panelerne er lette at tage af og giver frihed til senere at ændre indretningen. Hvis du for eksempel mest bruger dry boxes og ikke har brug for alle 4 spoler på SKADIS-panelet, kan du bruge pladsen til forskellige små hylder til tilbehør.
Printede modeller og materialer, der blev brugt til denne opgradering:
-
På skabets højre væg er der hvide paneler, som er printet og skruet fast med skruer på 3.5x25mm, og som er kompatible med IKEA SKADIS (link til modellen). To rækker paneler med følgende mål (bredde x højde):
-
Første række: 3x7, 11x9, 11x9
-
Anden række: 3x10, 11x10, 11x10
-
-
Dry box til to spoler lavet af en beholder IKEA 365+ 10.6L (link til modellen).
-
Dry box til 1 spole lavet af en Vtopmart 4L beholder (link til modellen).
-
PTFE-huborganisator med 8 fittings (4 øverst og 4 nederst) (link til modellen).
-
Beslag til spoler på SKADIS-panelet (parallelt med panelet) (link til modellen).
-
Beslag til spoler på SKADIS-panelet (vinkelret på panelet) (link til modellen).
-
Beslag til AMS Lite (link til modellen). Du skal bruge M3-bolte og -møtrikker, som du kan finde her.
-
Del til AMS Lite til fastgørelse af PTFE-rør på siden, hvor filamentet føres ind. (link til modellen).
-
Føringer til PTFE-rør, som forbinder AMS Lite og printeren og beskytter AMS Lite-mekanismen (link til modellen).
-
Kugleføringer til filament, som gør det nemt at styre filamentets vej (link til modellen)
-
Holder til unbrakoskruetrækkere (link til modellen)
-
Holder til topskruetrækkere (link til modellen)
Den beskrevne optimering af pladsen gjorde det betydeligt lettere at arbejde med printeren og AMS Lite, og jeg anbefaler dig også at gennemføre den.
Andre nyttige oplysninger
-
Jeg anbefaler at besøge siden om 3D-print, hvor du finder mange relevante oplysninger og links til nyttige artikler, printeropgraderinger og tilbehør.
-
Hvis du lige er begyndt, så læs siden "Hurtig start med 3D-print".
Du kan også få glæde af omfattende oplysninger om teknologier og standarder for hurtig opladning via USB-porten.