Dulap fonoizolant pentru imprimanta 3D din mobilier IKEA
Cuprins
-
De ce este necesară izolarea fonică pentru o imprimantă 3D?
-
Soluția pentru izolarea fonică și reducerea vibrațiilor imprimantei 3D
-
Ventilarea dulapului și răcirea componentelor electronice ale imprimantei 3D
-
Măsurarea zgomotului imprimantei 3D după aplicarea măsurilor de reducere a zgomotului
-
Optimizarea spațiului interior al dulapului fonoizolant pentru imprimantă 3D
-
Alte informații utile
De ce este necesară izolarea fonică pentru o imprimantă 3D?
Am instalat o imprimantă Bambu Lab A1 într-un dulap din mobilier de bucătărie standard IKEA METOD, l-am căptușit cu material fonoizolant auto și am adăugat ventilație silențioasă cu ventilatoare Noctua. Rezultatul: 36.5 dB(A) la distanța de 1 m în timpul imprimării la viteză maximă, cu un zgomot de fond în apartament de 35.3 dB(A). Pentru comparație, producătorul declară 48 dB(A) în modul Silent, fără dulap.
Bambu Lab A1 este o imprimantă foarte rapidă și, în același timp, silențioasă (dacă nu chiar cea mai silențioasă) în comparație cu concurența și cu modelele superioare de la Bambu Lab. Producătorul declară un nivel de 48 dB(A) după calibrarea imprimantei pentru zgomot și vibrații și activarea modului Silent.
În cazul meu, imprimanta se află într-o cameră de locuit, așa că funcționarea silențioasă și rapidă a fost un factor decisiv la cumpărare.
Într-adevăr, modul Silent reduce vizibil zgomotul în timpul imprimării, dar scade viteza de imprimare cu 50%. Printre efectele pozitive se numără îmbunătățirea calității imprimării.
De asemenea, ventilatorul face destul de mult zgomot când se imprimă suporturi.
Însă chiar și în modul Silent, zgomotul imprimantei mi s-a părut inacceptabil de mare: mă distrage când citesc sau mă uit la televizor.
O soluție ar fi fost să imprim noaptea, cu ușa închisă, în modul Silent, dar este incomod și nu pentru a imprima lent am cumpărat o imprimantă rapidă. Prin urmare, problema zgomotului trebuia rezolvată.
Folosirea unei incinte închise pentru imprimantă are și alte avantaje:
-
Elimină curenții de aer, care pot afecta calitatea imprimării prin reducerea aderenței și apariția deformării pieselor (warping)
-
Ajută și la reducerea depunerilor de praf pe imprimantă, în special pe extruder. În timp, acestea pot duce la înfundarea lui și la necesitatea unei curățări cold-pull, care nu este tocmai simplă.
Soluția pentru izolarea fonică și reducerea vibrațiilor imprimantei 3D
La prima vedere, soluția pentru izolarea fonică este simplă: imprimanta trebuie pusă într-un dulap închis pe toate laturile. Există însă o condiție: am luat în calcul numai mobilier standard IKEA, deoarece un dulap făcut special pentru imprimantă îmi depășea bugetul.
Am vrut, de asemenea, să creez o soluție pe care să o poată reproduce și altcineva, deci trebuia să folosesc piese de mobilier cât mai standard și accesibile.
Dulapul trebuia să fie și compact, pentru că în apartamentul meu spațiul liber este foarte limitat.
Alegerea dulapului
După ce am cercetat catalogul IKEA, am constatat că niciunul dintre dulapurile complet închise nu se potrivea din cauza dimensiunilor (adâncimea interioară maximă este de 53.5cm): platforma imprimantei se mișcă și mai trebuie lăsat loc în spate pentru conectarea cablurilor. Lipseau literalmente câțiva centimetri. Așezarea imprimantei pe lungimea dulapului (rotită la 90 de grade) ar fi făcut utilizarea ei incomodă, iar lângă ea trebuia să încapă și sistemul AMS Lite pentru imprimare multicoloră.
Căutând pe Reddit, am găsit o postare cu o idee foarte bună: folosirea mobilierului din seria de bucătărie IKEA METOD care este puțin mai adâncă decât dulapurile obișnuite (pentru piața din SUA se poate folosi seria foarte asemănătoare SEKTION, care este puțin mai îngustă, dar are aceeași adâncime). Dezavantajul folosirii mobilierului de bucătărie de podea în acest scop este lipsa unui „tavan” la dulapurile din seria IKEA METOD. Aceste dulapuri sunt concepute pentru montarea deasupra unui blat comun, făcut la comandă, care este atât scump, cât și greu de obținut repede.
Dimensiunile dulapului (80x60x80cm, adâncimea interioară de 58cm) se potriveau însă perfect scopului meu, așa că l-am ales ca bază pentru viitorul dulap fonoizolant.
Pentru dulap am ales uși din sticlă IKEA ENKÖPING (40x80cm), ca să pot urmări vizual imprimarea.
Am cumpărat separat pentru uși 2 seturi a câte 2 balamale IKEA UTRUSTA de 110° și 1 set cu 2 mânere din oțel IKEA KALLRÖR de 213mm (se montează prin găurirea ușii).
Pentru a obține o izolare fonică maximă, dulapul singur nu era suficient. De aceea am cumpărat și 6 foi de 70x50cm de material fonoizolant auto din cauciuc butilic (Alubutyl), cu care am acoperit toate suprafețele dulapului, inclusiv ușile, cu excepția geamurilor.
În plus, pentru a reduce zgomotele de joasă frecvență și vibrațiile, am pus sub imprimantă un strat compozit din două materiale cu densități diferite: cauciuc presat și burete spongios. L-am învelit într-o folie groasă, deoarece cauciucul mirosea.
Se consideră că izolarea fonică este mai eficientă dacă materialul mai dens se află deasupra.
Problema „acoperișului” dulapului am rezolvat-o montând cea mai simplă ușă, fără relief IKEA VEDDINGE (60x80cm), ale cărei dimensiuni se potriveau perfect. Am fixat-o cu 4 șuruburi (12-15mm) de șinele metalice ale dulapului, care aveau găuri pentru prinderea blatului superior.
Pentru dulap am luat și un raft IKEA UTRUSTA (80x60cm) (set de 2 bucăți) și am montat un raft în partea de jos a dulapului. Astfel, am ridicat imprimanta, ceea ce a făcut-o mai comodă de folosit și a creat un compartiment pentru accesorii și filament, în care pot ascunde și cablurile.
Al doilea raft l-am pus pe podea pentru a îmbunătăți izolarea fonică și a ridica puțin întregul dulap.
Pentru izolare fonică am folosit în plus un material nețesut IKEA STOPP FILT: am pus un strat pe podea, încă unul între raftul de pe podea și dulap și unul pe raftul din interior.
Am mai pus o foaie de material fonoizolant auto între raftul de pe podea și dulap.
Am întors panoul din spate al dulapului la 180° (cu decupajele pătrate în jos), ca să ascund aceste două decupaje în spatele raftului și să le folosesc pentru cablul de alimentare.
Un alt element fonoizolant este garnitura de cauciuc TESA cu profil E , montată pe conturul dulapului, în dreptul ușilor, pentru a elimina spațiile dintre uși și dulap. Am folosit 3 m de profil dublu.
Ce se află în interiorul dulapului
În fotografia de mai jos, în interiorul dulapului, pe lângă imprimanta Bambu Lab A1 și AMS Lite, puteți vedea următoarele:
-
Cadrul dreptunghiular din plastic alb pe care stă AMS Lite (link către model)
-
Suportul gri cu profil redus pentru AMS Lite (link către model), în locul celui original.
-
Dry box pentru două bobine (se află sub AMS Lite, în interiorul cadrului). Dry box-ul este făcut dintr-un recipient IKEA 365+ 10.6L (link către model).
-
În stânga imprimantei se află panouri albe compatibile cu sistemul, imprimate 3D și fixate de peretele dulapului cu șuruburi de 3.5x25mm IKEA SKADIS (link către model). Două rânduri de panouri cu următoarele dimensiuni (lățime x înălțime):
-
primul rând: 3x7, 11x9, 11x9
-
al doilea rând: 6x11, 5x11, 7x11
-
-
În stânga jos a imprimantei se află un coș compact pentru deșeurile de imprimare, care nu acoperă orificiile de ventilație ale carcasei (link către model)
-
În spatele imprimantei este montat un raft (link către model), pe care se află un dry box pentru 1 bobină, făcut dintr-un Vtopmart 4L recipient (link către model). Pe acest raft se poate pune și un uscător activ Sunlu S2, sau uscătorul poate fi așezat pe raftul principal al dulapului, în fața dry box-ului pentru 2 bobine.
-
Tot în spatele imprimantei am lipit pe perete un pătrat din folie albă PTFE pentru a reduce frecarea de peretele dulapului a cablului care leagă imprimanta de hotbed.
-
Containerele pentru accesoriile mici se află pe un panou compatibil cu IKEA SKADIS (link către model).
-
Adaptoare pentru AMS Lite destinate bobinelor SUNLU/JAYO de două tipuri: pentru bobine demontabile și nedemontabile .
-
În colțul stâng de sus al geamului ușii dulapului este montat un termometru-higrometru Xiaomi. Este un model de calitate, cu aplicație mobilă. Folosesc aceste higrometre în toate dry box-urile mele și monitorizez umiditatea prin aplicația Mi Home, care păstrează istoricul valorilor și permite urmărirea evoluției lor. Măsurătorile arată că, în timpul imprimării, temperatura din dulap nu a depășit 39 °C vara și 31 °C iarna. Diferența maximă dintre temperatura camerei și cea din dulap a fost de 13 °C.
-
Pentru iluminat am instalat o bandă cu LED-uri (4000K 90CRI) cu lungimea de 40cm. Banda este alimentată de trei acumulatori Li-Ion legați în serie Liitokala 18650 cu protecție BMS integrată. Acumulatorii sunt montați într-un suport. Ca alternativă, conectez un ansamblu de 4 acumulatori AA cu un modul care ridică tensiunea la 12V (boost). Lumina se aprinde prin apăsarea unui buton montat în circuit între banda LED și sursa de alimentare. Banda LED este montată pe două șine înclinate la 45° (link către model). Am imprimat șinele din PETG, deoarece PLA nu este potrivit: se înmoaie când temperatura crește. A trebuit să modific modelul original al șinelor (am setat înălțimea la 12mm și lățimea la 12mm), deoarece banda LED intra prea strâns în canelurile lor.
Pe exteriorul dulapului (în dreapta) am montat un suport pentru plăcile de imprimare (link către model).
Pe dulap (vizibil în prima fotografie de la începutul articolului) am montat 2 suporturi pentru bobine, fiecare pentru câte 6 bobine. Deasupra fiecăruia se mai pot pune încă 6 bobine (link către model).
Ventilarea dulapului și răcirea componentelor electronice ale imprimantei 3D
Deși, în timpul imprimării (inclusiv al uneia de peste 9 ore), temperatura din dulapul fonoizolant nu a depășit temperatura camerei cu mai mult de 13 °C, am decis să îmbunătățesc dulapul prin următoarele modificări:
Ventilatoare
-
am montat un ventilator Noctua NF-A6x25 (60x25mm 12V) în orificiul din colțul stâng de jos al dulapului, după ce l-am lărgit. Ventilatorul este montat pe o platformă (link către model). Am fixat ventilatorul pe platformă cu 2 șuruburi M3x12mm. Am folosit 2 șuruburi în loc de 4, ca să pot așeza platforma lipită de perete, fără spații prin care să treacă aerul.
-
am montat 3 ventilatoare Noctua NF-A4x20 (40x20mm 12V) pe carcasa imprimantei, lângă orificiile ei de ventilație. Unul introduce aer (în dreapta), iar două evacuează aerul (în stânga). Orificiile din stânga sunt mai late, de aceea, am montat acolo 2 ventilatoare. Am ales evacuarea aerului prin partea stângă pentru a evita aspirarea eventualelor resturi de imprimare, deoarece coșul de deșeuri și curățarea duzei se află tot în stânga. Ventilatoarele sunt fixate cu șuruburi autofiletante (le-am folosit pe cele din cutiile ventilatoarelor) pe o platformă (link către model) care, la rândul ei, se fixează pe imprimantă. Pe ventilatorul care introduce aerul (în dreapta imprimantei) am montat un capac de protecție (link către model) fixat cu 4 șuruburi M3x10mm. Montarea celor două ventilatoare în stânga a impus micșorarea coșului de deșeuri. Modelul modificat corespunzător este publicat ca profil separat aici.
Am ales ventilatoarele Noctua pentru debitul lor mare și, foarte important, pentru zgomotul redus. Zgomotul redus este decisiv în acest proiect de izolare fonică a imprimantei.
La putere maximă, funcționarea Noctua NF-A4x20 nu se aude deloc cu ușile dulapului închise și imprimanta în funcțiune, în timp ce zgomotul produs de Noctua NF-A6x25 poate fi sesizat, deoarece acesta evacuează aerul în afara dulapului. Pentru a reduce zgomotul produs de Noctua NF-A6x25 l-am conectat prin adaptorul L.N.A. (Low Noise Adapter) inclus cu ventilatorul. Adaptorul L.N.A. reduce puterea, turația (și debitul) cu aproximativ 1/3, dar scade considerabil zgomotul. Astfel, la 1 m de dulap nivelul a rămas același ca înainte de montarea ventilatoarelor, 36.5dB(A), iar la 2 m creșterea față de varianta fără ventilatoare a fost de numai 0.4dB(A), până la 36.32dB(A).
Alimentarea și pornirea automată
Toate ventilatoarele sunt conectate între ele prin adaptoare în Y și un cablu prelungitor. Toate cablurile și adaptoarele necesare au fost incluse cu ventilatoarele. Dacă nu intenționați să folosiți ventilatoare Noctua, s-ar putea să aveți nevoie de adaptoare și cabluri prelungitoare.
Ventilatoarele sunt alimentate la 12V de la un adaptor AC-DC.
Am folosit și un adaptor DC 5521, pentru a conecta ventilatoarele la adaptorul AC-DC.
Pentru ca ventilatoarele să pornească atunci când este cel mai necesar, la creșterea temperaturii, am mutat de pe geamul dulapului termometrul-higrometrul Xiaomi Mijia Bluetooth 2 în dreptul ventilatoarelor de evacuare și l-am asociat în aplicația Mi Home cu o priză inteligentă Xiaomi Smart Plug 2 Wi-Fi la care este conectat adaptorul AC-DC de alimentare menționat mai sus, folosind următoarele scenarii:
-
la atingerea temperaturii de 33 de grade - pornește priza inteligentă
-
la atingerea temperaturii de 32 de grade - oprește priza inteligentă
Astfel, ventilatoarele pornesc numai când se atinge temperatura setată, ceea ce se întâmplă în timpul funcționării imprimantei. Datorită condiției de oprire, nu trebuie să îmi fac griji că vor rămâne pornite după terminarea imprimării și răcirea aerului de lângă imprimantă. Am stabilit empiric aceste temperaturi de pornire și oprire pentru condițiile mele. În cazul dumneavoastră, valorile pot fi altele, deoarece depind de izolarea termică a dulapului, amplasarea ventilatoarelor și a termometrului, condițiile de imprimare și termistorul din termometru.
Datorită opțiunilor avansate de configurare a scenariilor pentru „dispozitivele inteligente” Xiaomi, se poate crea și un scenariu de pornire și oprire după program. De asemenea, din aplicația Mi Home se pot porni și opri dispozitivele de la distanță și se pot monitoriza umiditatea și temperatura.
Puterea totală măsurată a ventilatoarelor la 12V a fost de 1.7W, din care:
-
Noctua NF-A4x20 - 0.4W x3
-
Noctua NF-A6x25 - 0.5W (conectat printr-un adaptor L.N.A. pentru reducerea turației și, implicit, a zgomotului)
Concluzii despre ventilație:
-
Funcționarea ventilatorului care evacuează aerul din dulap, Noctua NF-A6x25 la putere și zgomot reduse (cu adaptor L.N.A.) scade temperatura generală din dulap cu 1.4 °C. Dacă zgomotul ventilatorului nu vă deranjează, recomand să-l folosiți fără adaptorul L.N.A. Sub raft nu încape un ventilator mai mare: 60mm este maximul.
-
Cele 3 ventilatoare Noctua NF-A4x20 au fost montate pentru a răci placa de bază a imprimantei, asigurând circulația aerului. Montarea lor are sens, deoarece aerul evacuat este cu 9 °C mai cald decât aerul din dulap. Această soluție reduce cu siguranță riscul supraîncălzirii componentelor interne ale imprimantei.
-
Concluziile privind schimbarea nivelului de zgomot după montarea ventilatoarelor sunt prezentate mai jos.
Măsurarea zgomotului imprimantei 3D după aplicarea măsurilor de reducere a zgomotului
Am măsurat zgomotul imprimantei în funcțiune cu un aparat UNI-T UT353BT. Măsurătorile au fost făcute în intervale de câte 10 minute, înregistrându-se valoarea medie. În timpul măsurătorilor mă aflam în altă cameră. Valorile înregistrate de aparat erau transmise prin Bluetooth către o aplicație de pe smartphone.
Rezultatele măsurătorilor la distanța de 1 m:
-
modul de imprimare standard: 36.5 dB(A)
-
modul de imprimare standard cu 4 ventilatoare pornite: 36.5 dB(A) (nivelul zgomotului a rămas neschimbat)
-
modul de imprimare silent: 35.77 dB(A)
-
modul de imprimare silent cu 4 ventilatoare pornite: 36.17 dB(A) (+0.4 dB(A))
Rezultatele măsurătorilor la distanța de 2 m:
-
modul de imprimare standard: 35.92 dB(A)
-
modul de imprimare standard cu 4 ventilatoare pornite: 36.32 dB(A) (+0.4 dB(A))
-
modul de imprimare silent: 35.59 dB(A)
-
modul de imprimare silent cu 4 ventilatoare pornite: 36.17 dB(A) (+0.58 dB(A))
Nivelul zgomotului de fond din apartament pe timp de noapte este de 35.30 dB(A).
Așadar, măsurile de reducere a zgomotului imprimantei descrise mai sus au dat rezultate excelente. În acest dulap fonoizolant, imprimanta Bambu Lab A1 poate imprima în modul Standard la viteză maximă. Izolarea fonică își îndeplinește rolul: din partea cealaltă a camerei, uneori nici nu aud dacă imprimanta funcționează, așa că trebuie să mă apropii și să verific.
Optimizarea spațiului interior al dulapului fonoizolant pentru imprimantă 3D
După o jumătate de an de folosire a dulapului fonoizolant, am ajuns la concluzia că spațiul din dreapta imprimantei nu era folosit optim. În plus, schimbarea bobinelor de filament aflate mai departe pe AMS Lite (numerele 1 și 4) nu era prea comodă.
Am găsit un model potrivit de suport pentru placa de bază și pentru montarea sistemului de alimentare cu filament AMS Lite, care se poate și roti (am prins suportul de tavanul dulapului cu șuruburi de 3.5x25mm). Bobinele de filament le-am așezat pe panouri compatibile cu IKEA SKADIS.
Această aranjare mi-a permis să elimin cadrul mare care servea drept suport pentru AMS Lite.
Spațiul eliberat mi-a permis să pun mai multe dry box-uri (în cazul meu, 1 cutie pentru 2 bobine + 2 cutii pentru câte 1 bobină, vizibile în fotografia de mai jos), pe lângă dry box-ul aflat deja pe raftul din spatele imprimantei. Mai târziu am trecut la 4 cutii pentru câte 1 bobină.
Montarea unei bobine noi și conectarea ei la AMS Lite au devenit mult mai simple, iar suportul rotativ de pe tavanul dulapului facilitează întreținerea și permite scoaterea ușoară a AMS Lite, dacă este nevoie.
Pe panourile SKADIS am montat un hub organizator PTFE cu fitinguri, care ajută atât la ordonarea tuburilor și a firelor de filament, cât și, la nevoie, la alimentarea cu filament direct din dry box, fără contact cu aerul.
Folosirea pe panourile SKADIS a suporturilor pentru bobine de filament, care se pot scoate ușor, oferă flexibilitate pentru reorganizări viitoare. De exemplu, dacă folosiți mai ales dry box-uri și nu aveți nevoie de toate cele 4 bobine pe panoul SKADIS, puteți ocupa spațiul liber cu rafturi pentru accesorii.
Modelele pentru imprimare 3D și materialele folosite la această îmbunătățire:
-
Pe peretele din dreapta al dulapului am montat panouri albe compatibile cu sistemul, imprimate 3D și fixate cu șuruburi de 3.5x25mm IKEA SKADIS (link către model). Două rânduri de panouri cu următoarele dimensiuni (lățime x înălțime):
-
primul rând: 3x7, 11x9, 11x9
-
al doilea rând: 3x10, 11x10, 11x10
-
-
Dry box-ul pentru două bobine este făcut dintr-un recipient IKEA 365+ 10.6L (link către model).
-
Dry box-ul pentru 1 bobină este făcut dintr-un Vtopmart 4L recipient (link către model).
-
Hub organizator PTFE pentru 8 fitinguri (4 sus și 4 jos) (link către model).
-
Suport pentru bobine pe panoul SKADIS (paralel cu panoul) (link către model).
-
Suport pentru bobine pe panoul SKADIS (perpendicular pe panou) (link către model).
-
Suport pentru AMS Lite (link către model). Veți avea nevoie de șuruburi și piulițe M3, pe care le puteți găsi aici.
-
Piesă pentru AMS Lite care fixează tuburile PTFE pe partea de alimentare cu filament. (link către model).
-
Ghidaje pentru tuburile PTFE care leagă AMS Lite de imprimantă și protejează mecanismul AMS Lite (link către model).
-
Ghidaje cu bilă pentru filament, care permit organizarea comodă a traseului filamentului (link către model)
-
Suport pentru șurubelnițe hexagonale (link către model)
-
Suport pentru șurubelnițe tubulare (link către model)
Optimizarea spațiului descrisă mai sus a simplificat mult folosirea imprimantei și a AMS Lite. Vă recomand să faceți și dumneavoastră această modificare.
Alte informații utile
-
Vă recomand să vizitați pagina despre imprimarea 3D, unde veți găsi multe informații relevante și linkuri către articole utile, îmbunătățiri ale imprimantei și accesorii.
-
Dacă sunteți la început, deschideți pagina „Imprimare 3D: ghid de pornire rapidă”.
V-ar putea fi utile și informațiile detaliate despre tehnologiile și standardele de încărcare rapidă prin portul USB.