Geluidsisolerende behuizing voor een 3D-printer van een IKEA-kast
Inhoudsopgave
-
Waarom is geluidsisolatie voor een 3D-printer nodig?
-
Oplossing voor geluidsisolatie en trillingsdemping van de 3D-printer
-
Ventilatie van de kast en koeling van de elektronische onderdelen van de 3D-printer
-
Geluidsmeting tijdens het gebruik van de 3D-printer na maatregelen om het geluid te verminderen
-
De binnenruimte van de geluidsisolerende kast voor de 3D-printer optimaliseren
-
Andere nuttige informatie
Waarom is geluidsisolatie voor een 3D-printer nodig?
Ik plaatste een Bambu Lab A1 in een kast van standaard IKEA METOD-keukenmeubilair, bekleedde die met geluidsisolatie voor auto's en voegde stille ventilatie met Noctua-ventilatoren toe. Het resultaat: 36.5 dB(A) op een afstand van 1 m bij printen op volle snelheid, met een achtergrondgeluidsniveau van 35.3 dB(A) in het appartement. Ter vergelijking: de fabrikant geeft 48 dB(A) op in de modus Silent zonder kast.
Bambu Lab A1 is een zeer snelle en tegelijk stille printer (misschien wel de stilste) vergeleken met concurrenten en de grotere modellen van Bambu Lab. Volgens de fabrikant bedraagt het geluidsniveau 48 dB(A) na de geluids- en trillingskalibratie van de printer en het inschakelen van de modus Silent.
In mijn geval staat de printer in de woonkamer. Stil en snel kunnen printen was daarom een doorslaggevende factor bij de aankoop.
De modus Silent vermindert het geluid tijdens het printen inderdaad merkbaar, maar verlaagt ook de printsnelheid met 50%. Een positief effect is de betere printkwaliteit.
Ook bij het printen van ondersteuningen maakt de ventilator duidelijk geluid.
Maar zelfs in de modus Silent vond ik het geluid van de printer onaanvaardbaar hoog: het leidde me af bij het lezen en televisiekijken.
Ik zou 's nachts achter een gesloten deur in de modus Silent kunnen printen, maar dat is onhandig. Ik heb geen snelle printer gekocht om langzaam te printen, dus het geluidsprobleem moest worden opgelost.
Een gesloten behuizing voor de printer heeft nog meer voordelen:
-
Geen tocht, die de printkwaliteit kan verminderen doordat de hechting afneemt en warping optreedt
-
Ook hoopt zich minder stof op de printer op, vooral bij de extruder. Dat kan na verloop van tijd verstoppingen veroorzaken, waarna de vrij lastige reinigingsmethode cold-pull nodig is.
Oplossing voor geluidsisolatie en trillingsdemping van de 3D-printer
De oplossing voor geluidsisolatie lijkt op het eerste gezicht eenvoudig: plaats de printer in een aparte kast die aan alle kanten gesloten is. Ik wilde echter uitsluitend standaardmeubels van IKEA gebruiken, omdat een kast op maat voor de printer buiten mijn budget viel.
Ik wilde ook een oplossing maken die anderen kunnen nabouwen. Daarom moest ik zo veel mogelijk standaard en goed verkrijgbare meubelonderdelen gebruiken.
De kast moest bovendien compact zijn, omdat ik in mijn appartement maar heel weinig vrije ruimte heb.
Keuze van de kast
Na het bekijken van het IKEA-assortiment bleek geen van de volledig gesloten kasten geschikt vanwege de afmetingen (maximale binnendiepte 53.5cm). Het printbed beweegt en achter de printer is extra ruimte nodig voor de kabels. Er ontbraken letterlijk enkele centimeters. De printer 90 graden draaien en in de lengterichting van de kast plaatsen zou het gebruik onhandig maken. Ook moest ik de AMS Lite voor meerkleurig printen ergens in de buurt kwijt.
Een zoektocht op Reddit bracht me bij een bericht met een bijzonder goed idee: meubels uit een keukenserie gebruiken IKEA METOD die net iets dieper is dan gewone kasten (voor de Amerikaanse markt is een zeer vergelijkbare serie verkrijgbaar SEKTION die iets smaller is maar dezelfde diepte heeft). Een nadeel van een staande keukenkast voor dit doel is het ontbreken van een 'dak' bij de kasten uit deze serie IKEA METOD. Voor deze kasten is een gezamenlijk werkblad op maat bedoeld, en dat is niet alleen duur maar kost door het maatwerk ook veel tijd.
De afmetingen van de kast (80x60x80cm, binnendiepte 58cm) pasten echter perfect bij mijn doel. Daarom werd deze kast de basis van de geluiddempende behuizing.
Voor de kast koos ik glazen deuren IKEA ENKÖPING (40x80cm), zodat ik het printproces kan blijven zien.
Voor de deuren kocht ik daarnaast 2 sets van 2 scharnieren IKEA UTRUSTA 110° en 1 set van 2 stalen handgrepen IKEA KALLRÖR 213mm (hiervoor moet in de deur worden geboord).
Voor maximale geluidsisolatie was alleen de kast niet genoeg. Daarom kocht ik ook 6 platen (70x50cm) geluidsisolatie voor auto's van butylrubber (Alubutyl), waarmee ik alle oppervlakken van de kast, inclusief de deuren maar zonder het glas, heb bekleed.
Om laagfrequent geluid en trillingen verder te verminderen, legde ik onder de printer een sandwich van twee materialen met verschillende dichtheid: samengeperst rubber en schuimrubber. Omdat het rubber rook, wikkelde ik de sandwich in stevige folie.
Voor geluidsisolatie wordt het effectiever geacht om de sandwich met de dichtere kant naar boven te leggen.
Het probleem van het 'dak' van de kast loste ik op met de eenvoudigste vlakke deur IKEA VEDDINGE (60x80cm), die qua afmetingen uitstekend paste. Ik schroefde die met 4 schroeven (12-15mm) vast aan de metalen rails van de kast, die al gaten hadden voor de bevestiging van het bovenblad.
Bij de kast kocht ik ook een plank IKEA UTRUSTA (80x60cm) (set van 2) en plaatste er één onderin de kast. Daardoor staat de printer hoger en is hij gemakkelijker te bedienen. In de ontstane ruimte kan ik accessoires en filament bewaren en de kabels uit het zicht houden.
De tweede plank legde ik op de vloer om de geluidsisolatie te verbeteren en de hele kast iets hoger te zetten.
Voor extra geluidsisolatie gebruikte ik ook vliesmateriaal IKEA STOPP FILT, met één laag op de vloer, nog een laag tussen de plank op de vloer en de kast, en een laag op de plank binnenin.
Daarnaast legde ik nog 1 plaat geluidsisolatie voor auto's tussen de plank op de vloer en de kast.
Ik draaide de achterwand van de kast 180° (met de vierkante openingen naar beneden), zodat ik die twee openingen achter de plank kon verbergen en er de stroomkabel doorheen kon leiden.
Een extra onderdeel voor de geluidsisolatie is een rubberen TESA-afdichting met een E-profiel langs de omtrek van de kast aan de deurzijde, om kieren tussen de deuren en de kast te voorkomen. Ik gebruikte 3 m dubbel profiel.
Wat er in de kast staat
In de kast kunt u op de foto hieronder naast de Bambu Lab A1 en AMS Lite de volgende onderdelen zien:
-
Een rechthoekig wit kunststof frame waarop de AMS Lite staat (link naar het model)
-
Een lage grijze standaard voor de AMS Lite (link naar het model) in plaats van de originele standaard.
-
Een dry box voor twee spoelen (onder de AMS Lite in het frame). De dry box is gemaakt op basis van een opbergbox IKEA 365+ 10.6L (link naar het model).
-
Links van de printer hangen witte, geprinte panelen die met schroeven van 3.5x25mm aan de kastwand zijn bevestigd en compatibel zijn met het systeem IKEA SKADIS (link naar het model). Twee rijen panelen met de volgende afmetingen (breedte x hoogte):
-
eerste rij: 3x7, 11x9, 11x9
-
tweede rij: 6x11, 5x11, 7x11
-
-
Linksonder naast de printer staat een compacte bak voor printafval die de ventilatieopeningen in de behuizing niet afdekt (link naar het model)
-
Achter de printer is een plank gemonteerd (link naar het model) met daarop een dry box voor 1 spoel, gemaakt op basis van een Vtopmart 4L opbergbox (link naar het model). Op deze plank kan ook een actieve filamentdroger staan Sunlu S2, of de droger kan op de hoofdplank van de kast vóór de dry box voor 2 spoelen worden geplaatst.
-
Achter de printer plakte ik ook een vierkant stuk witte PTFE-folie op de wand om de wrijving te verminderen tussen de kastwand en de kabel die de printer met het hotbed verbindt.
-
Bakjes voor kleine accessoires hangen aan een paneel dat compatibel is met IKEA SKADIS (link naar het model).
-
Adapters voor de AMS Lite voor spoelen SUNLU/JAYO van twee soorten: voor demonteerbare en niet-demonteerbare spoelen.
-
Linksboven op het glas van de kastdeur hangt een Xiaomi-thermometer-hygrometer. Het is een uitstekend apparaat van goede kwaliteit met een mobiele app. Ik plaats deze hygrometers in al mijn dry boxes en controleer de luchtvochtigheid via de Mi Home-app. De meetgeschiedenis wordt opgeslagen, zodat ik veranderingen door de tijd kan volgen. Temperatuurmetingen laten zien dat de temperatuur in de kast tijdens het printen in de zomer niet boven 39 °C en in de winter niet boven 31 °C kwam. Het grootste verschil tussen de kamertemperatuur en die in de kast was 13 °C.
-
Voor de verlichting installeerde ik een LED-strip (4000K 90CRI) van 40cm lang. De strip krijgt stroom van drie in serie geschakelde Li-Ion-accu's Liitokala 18650 met ingebouwde BMS-beveiliging. De accu's zitten in een houder. Als alternatief sluit ik een pakket van 4 AA-accu's aan met een naar 12V opschalende (boost) module. Het licht gaat aan met een knop die de verbinding tussen de LED-strip en de stroombron onderbreekt. De LED-strip is gemonteerd op twee rails onder een hoek van 45° (link naar het model). De rails zijn geprint in PETG, omdat PLA door de hogere temperatuur zacht wordt en daarom niet geschikt is. Ik moest het oorspronkelijke model van de rails aanpassen (hoogte 12mm en breedte 12mm), omdat de LED-strip te strak in de groeven paste.
Aan de buitenkant van de kast (rechts) monteerde ik een houder voor bouwplaten (link naar het model).
Op de kast staan 2 spoelhouders (zichtbaar op de eerste foto aan het begin van het artikel), elk voor 6 spoelen. Op elke houder kunnen bovendien nog 6 spoelen bovenop worden geplaatst (link naar het model).
Ventilatie van de kast en koeling van de elektronische onderdelen van de 3D-printer
Hoewel de temperatuur in de geluiddempende kast tijdens het printen, ook bij prints van meer dan 9 uur, niet meer dan 13 °C boven de kamertemperatuur uitkwam, besloot ik de kast te verbeteren met de volgende wijzigingen:
Ventilatoren
-
geïnstalleerd Noctua NF-A6x25 (60x25mm 12V) bij de opening linksonder in de kast, nadat ik die opening had vergroot. De ventilator zit op een montageplaat (link naar het model). Ik schroefde de ventilator met 2 bouten op de montageplaat M3x12mm. Ik gebruikte 2 bouten in plaats van 4, zodat de montageplaat strak tegen de wand kon zitten zonder luchtkieren.
-
geïnstalleerd: 3 ventilatoren Noctua NF-A4x20 (40x20mm 12V) op de printerbehuizing bij de ventilatieopeningen. Eén blaast lucht naar binnen (rechts) en twee voeren lucht af (links). De ventilatieopeningen links zijn breder, daarom zitten daar 2 ventilatoren. Ik koos links voor afzuiging om te voorkomen dat printafval wordt aangezogen: daar staat de afvalbak en daar wordt de nozzle gereinigd. De ventilatoren zijn met de zelftappende schroeven uit hun dozen op een montageplaat bevestigd (link naar het model) die op haar beurt op de printer wordt bevestigd. Op de ventilator die rechts lucht aanzuigt plaatste ik een beschermkap (link naar het model) die met 4 bouten is bevestigd M3x10mm. Door de twee ventilatoren links moest ik de afvalbak kleiner maken. Het aangepaste model is gepubliceerd in een apart profiel hier.
Ik koos Noctua-ventilatoren vanwege hun hoge prestaties en, heel belangrijk, hun lage geluidsniveau. Weinig geluid is doorslaggevend voor dit project om de printer stiller te maken.
Op vol vermogen is de werking van Noctua NF-A4x20 met gesloten kastdeuren en een draaiende printer helemaal niet hoorbaar, maar het geluid van Noctua NF-A6x25 is wel waarneembaar, omdat die de lucht buiten de kast blaast. Om het geluid van Noctua NF-A6x25 te verminderen, sloot ik deze aan via de meegeleverde L.N.A.-adapter (Low Noise Adapter). De L.N.A.-adapter vermindert het vermogen, het toerental (en de luchtverplaatsing) met ongeveer 1/3, maar verlaagt het geluidsniveau merkbaar. Zo bleef het geluid op 1 m van de kast gelijk aan het niveau van vóór de installatie van de ventilatoren: 36.5dB(A). Op 2 m steeg het geluid met slechts 0.4dB(A) vergeleken met de situatie zonder ventilatoren: 36.32dB(A).
Voeding en automatisch inschakelen
Alle ventilatoren zijn met Y-splitters en één verlengkabel met elkaar verbonden. Alle benodigde kabels en adapters werden bij de ventilatoren geleverd. Als u geen Noctua-ventilatoren gebruikt, hebt u mogelijk adapters en verlengkabels nodig.
De ventilatoren krijgen 12V stroom van een AC-DC-adapter.
Ik gebruikte ook een DC 5521-adapter om de ventilatoren met de AC-DC-adapter te verbinden.
Om de ventilatoren in te schakelen wanneer de temperatuur stijgt en koeling het hardst nodig is, verplaatste ik de op het kastglas gemonteerde Xiaomi Mijia Bluetooth 2-thermometer-hygrometer naar een plek tegenover de ventilatoren die lucht afvoeren. In de Mi Home-app koppelde ik de thermometer aan een slimme stekker Xiaomi Smart Plug 2 Wi-Fi waarop de eerder genoemde AC-DC-adapter is aangesloten, met de volgende scenario's:
-
bij een temperatuur van 33 graden: slimme stekker inschakelen
-
bij een temperatuur van 32 graden: slimme stekker uitschakelen
Zo gaan de ventilatoren pas aan wanneer de ingestelde temperatuur wordt bereikt, wat gebeurt terwijl de printer werkt. Dankzij de voorwaarde voor uitschakeling gaan ze vanzelf weer uit nadat het printen is afgelopen en de lucht bij de printer is afgekoeld. De genoemde temperaturen voor in- en uitschakelen heb ik proefondervindelijk vastgesteld voor mijn eigen situatie. Bij u kunnen andere waarden nodig zijn, afhankelijk van de warmte-isolatie van de kast, de plaatsing van de ventilatoren en de thermometer, de printomstandigheden en de thermistor in de thermometer.
Dankzij de uitgebreide instellingen voor scenario's met 'slimme apparaten' van Xiaomi kunt u ook in- en uitschakelen volgens een schema, de apparaten op afstand bedienen en via de Mi Home-app de luchtvochtigheid en temperatuur volgen.
Het gemeten totale vermogen van de ventilatoren bij 12V bedroeg 1.7W, waarvan:
-
Noctua NF-A4x20 - 0.4W x3
-
Noctua NF-A6x25 - 0.5W (aangesloten via een L.N.A.-adapter om het toerental en daarmee het geluid te verminderen)
Conclusies over de ventilatie:
-
De ventilator die lucht uit de kast afvoert Noctua NF-A6x25 verlaagt op lager vermogen en met minder geluid (L.N.A.-adapter) de temperatuur in de kast met 1.4 °C. Als het geluid van de ventilator u niet stoort, raad ik aan hem zonder L.N.A.-adapter te gebruiken. Een grotere ventilator past niet onder de plank; 60mm is het maximum.
-
De 3 ventilatoren Noctua NF-A4x20 koelen het moederbord van de printer door de lucht te laten circuleren. Deze ventilatoren zijn zinvol, omdat de afgevoerde lucht 9 °C warmer is dan de lucht in de kast. Deze oplossing vermindert zeker het risico op oververhitting van de interne onderdelen van de printer.
-
Mijn conclusies over de verandering van het geluidsniveau door de ventilatoren staan hieronder.
Geluidsmeting tijdens het gebruik van de 3D-printer na maatregelen om het geluid te verminderen
Ik mat het geluid van de werkende printer met een meetapparaat UNI-T UT353BT. Ik mat in intervallen van 10 minuten en noteerde telkens de gemiddelde waarde. Tijdens de metingen was ik in een andere kamer. Het meetapparaat stuurde de gemeten geluidsniveaus via Bluetooth naar een app op mijn smartphone.
Meetresultaten op 1 m afstand:
-
printmodus Standard: 36.5 dB(A)
-
printmodus Standard met 4 ingeschakelde ventilatoren: 36.5 dB(A) (geluidsniveau onveranderd)
-
printmodus Silent: 35.77 dB(A)
-
printmodus Silent met 4 ingeschakelde ventilatoren: 36.17 dB(A) (+0.4 dB(A))
Meetresultaten op 2 m afstand:
-
printmodus Standard: 35.92 dB(A)
-
printmodus Standard met 4 ingeschakelde ventilatoren: 36.32 dB(A) (+0.4 dB(A))
-
printmodus Silent: 35.59 dB(A)
-
printmodus Silent met 4 ingeschakelde ventilatoren: 36.17 dB(A) (+0.58 dB(A))
Het achtergrondgeluidsniveau in mijn appartement bedraagt 's nachts 35.30 dB(A).
De hierboven beschreven maatregelen om het geluid van de werkende printer te verminderen leverden dus een uitstekend resultaat op. In deze geluiddempende kast kan de Bambu Lab A1 op volle snelheid in de modus Standard printen. De geluidsisolatie werkt: vanaf de andere kant van de kamer hoor ik soms niet eens of de printer draait, zodat ik ernaartoe moet lopen om het te controleren.
De binnenruimte van de geluidsisolerende kast voor de 3D-printer optimaliseren
Na een half jaar gebruik van de geluiddempende kast merkte ik dat ik de ruimte rechts van de printer niet optimaal benutte. Ook was het vervangen van de achterste filamentspoelen op de AMS Lite (nummers 1 en 4) niet erg handig.
Ik vond een geschikt model voor een beugel voor het moederbord en een draaibare bevestiging voor het filamenttoevoersysteem AMS Lite. Ik schroefde de beugel met schroeven van 3.5x25mm aan het plafond van de kast en plaatste de filamentspoelen op panelen die compatibel zijn met IKEA SKADIS.
Door deze indeling kon ik het grote frame weghalen dat als standaard voor de AMS Lite diende.
In de vrijgekomen ruimte kon ik meer dry boxes plaatsen (in mijn geval 1 box voor 2 spoelen en 2 boxen voor elk 1 spoel, zichtbaar op de foto hieronder), naast de dry box die al op de plank achter de printer stond. Later stapte ik over op 4 boxen voor elk 1 spoel.
Een nieuwe spoel plaatsen en aansluiten op de AMS Lite werd veel eenvoudiger. De draaibare bevestiging aan het plafond van de kast maakt ook het onderhoud eenvoudiger en zorgt ervoor dat ik de AMS Lite zo nodig gemakkelijk kan verwijderen.
Op de SKADIS-panelen monteerde ik een PTFE-huborganizer met koppelingen. Die houdt de PTFE-buizen en filamentdraden netjes en kan het filament indien nodig rechtstreeks uit de dry box aanvoeren zonder contact met de omgevingslucht.
Met gemakkelijk verwijderbare beugels voor filamentspoelen op de SKADIS-panelen kan ik de indeling later weer aanpassen en verbeteren. Als u bijvoorbeeld vooral dry boxes gebruikt en niet alle 4 spoelplaatsen op het SKADIS-paneel nodig hebt, kunt u de vrije ruimte vullen met plankjes voor accessoires.
Geprinte modellen en materialen voor deze upgrade:
-
Op de rechterwand van de kast zitten witte geprinte panelen, bevestigd met schroeven van 3.5x25mm en compatibel met het systeem IKEA SKADIS (link naar het model). Twee rijen panelen met de volgende afmetingen (breedte x hoogte):
-
eerste rij: 3x7, 11x9, 11x9
-
tweede rij: 3x10, 11x10, 11x10
-
-
De dry box voor twee spoelen is gemaakt op basis van een opbergbox IKEA 365+ 10.6L (link naar het model).
-
De dry box voor 1 spoel is gemaakt op basis van een Vtopmart 4L opbergbox (link naar het model).
-
PTFE-huborganizer met 8 koppelingen (4 boven en 4 onder) (link naar het model).
-
Beugel voor spoelen op een SKADIS-paneel (parallel aan het paneel) (link naar het model).
-
Beugel voor spoelen op een SKADIS-paneel (loodrecht op het paneel) (link naar het model).
-
Beugel voor de AMS Lite (link naar het model). U hebt M3-bouten en -moeren nodig; die vindt u hier.
-
Hulpstuk voor de AMS Lite om PTFE-buizen aan de filamentinvoer te bevestigen (link naar het model).
-
Geleiders voor de PTFE-buizen tussen de AMS Lite en de printer, ter bescherming van het AMS Lite-mechanisme (link naar het model).
-
Kogelgeleiders voor het filament om de filamentroute netjes te organiseren (link naar het model)
-
Houder voor inbusschroevendraaiers (link naar het model)
-
Houder voor dopschroevendraaiers (link naar het model)
Door deze optimalisatie van de ruimte werd het werken met de printer en AMS Lite veel eenvoudiger. Ik raad u aan dit ook te doen.
Andere nuttige informatie
-
Als u net begint, bekijk dan de pagina "3D-printen: snel aan de slag".
Ik raad u aan de pagina over 3D-printen te bezoeken. Daar vindt u veel relevante informatie en links naar nuttige artikelen, upgrades voor de printer en accessoires.
-
Misschien komt ook de uitgebreide informatie over technologieën en standaarden voor snelladen via een USB-poort van pas.