Термоэлектрический охладитель для частичного вентилятора охлаждения?

Существуют ли какие-либо исследования по использованию термоэлектрического охладителя вместе с частичным охлаждающим вентилятором для более быстрого охлаждения без сильных воздушных потоков, которые оказывают давление на все еще мягкий материал? Я экспериментировал с изготовленными на заказ вентиляторными воздуховодами в прошлом, пытаясь получить лучшее охлаждение и избежать деформации для печати тонких слоев PLA на высоких скоростях, но обнаружил, что концентрированный поток воздуха, дующий на деталь, фактически деформировал ее, прежде чем она смогла остыть. В то время я задавался вопросом, будет ли лучше использовать значительно более холодный воздух при гораздо более низком потоке. Но каждый раз, когда я искал термоэлектрические охладители (пельтье) с 3D-печатью, я находил результаты, которые касались охлаждения двигателей или теплового разрыва (особенно внутри нагреваемых корпусов), но ничего не касались охлаждения деталей.

Если нет никаких исследований по этому вопросу, и я хочу поэкспериментировать сам в какой-то момент, есть ли ограничения, которые я должен рассмотреть для того, чтобы установить его (в моем случае на Ender 3, но и в целом)? Может быть, на отдельный впускной канал перед вентилятором охлаждения? Или между охлаждающим вентилятором и сборкой hotend, чтобы сбросить отработанное тепло в сборку, которую уже охлаждает вентилятор hotend?

, 👍2

Обсуждение

Воздух комнатной температуры, который обычно подает вентилятор, уже намного, намного холоднее расплавленной нити. Даже если вам удастся охладить воздух на 20 ° C (что было бы весьма впечатляюще при использовании TEC), это всего лишь ~10% - ное увеличение производительности охлаждения. TECs очень неэффективны, и я думаю, что вам будет трудно охлаждать воздух более чем на несколько градусов; пытаться откинуть вентилятор охлаждения hotend глупо-вам понадобится гораздо больший радиатор и вентилятор, чем это., @Tom van der Zanden

Вам все равно понадобится способ отвода тепла от горячей стороны охладителя Пельтье. Если это не вентилятор, то с жидкостным/водяным охлаждением., @Perry Webb

А охладитель воды означал бы огромную массу *и проблему с герметизацией системы прямо рядом с картриджем нагревателя 12 или 24 В..., @Trish

А что, если ... вместо того чтобы продувать воздух через отпечаток, вы отсасываете его через верхнюю часть коробки с боковыми вентиляционными отверстиями, обеспечивающими равномерный поток воздуха?, @Perry Webb

Я заметил, что работающий на низком уровне коробчатый вентилятор рядом с принтером охлаждает гораздо больше, чем маленький вентилятор на головке, но оказывает меньшее давление воздуха из-за меньшей скорости ветра. Кроме того, он все время остывает, а не просто проходит мимо. Возможно, это все, что вам нужно, чтобы увеличить скорость. Вы также можете печатать два отпечатка быстрее, чем один, так как он охлаждается в два раза дольше на каждую деталь., @dandavis


3 ответа

0

Это правда, что если вы попытаетесь сделать мосты с очень горячей нитью, охлаждающий воздух деформирует или отталкивает горячую нить, если она установлена на высокой скорости, или не охлаждает ее достаточно, если вы запускаете вентилятор медленнее.

Я испытал его с PETG при 245 °C во время выполнения параметрической оптимизации, как описано в:

Тем не менее, TEC неэффективны, и они требуют громоздкого радиатора для охлаждения горячей стороны. Мало того, вам также нужен радиатор с тонкими ребрами для охлаждения воздуха, который тоже не может быть слишком маленьким, потому что воздух течет относительно быстро.

В целом, это явно неосуществимо, поэтому я сомневаюсь, что вы найдете исследования, подтверждающие то, что очевидно.


,

Я нахожу, что это происходит не только на мостах, но и на умеренно крутых свесах., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

2

На печатающей головке?

ТЕКИ или элементы Пельтье невероятно неэффективны по сравнению с воздушными охладителями. Их единственное преимущество-идеальный контроль температуры, от которого у вас ничего не будет, потому что нет прошивки, которая заботится о температуре охлаждающего воздуха или охлаждающего тела Hotend. Кроме того, TEC создает много тепла на своей выходной стороне - это означает, что вы нагреваете воздух всего в миллиметрах от того места, где вы хотите охладить воздух!

Чтобы увести тепло, производимое ТЭКОМ, вам либо понадобится довольно большой охлаждающий корпус - а это большой вес и пространство, которые вам нужны. В результате вы значительно снижаете максимальную скорость печати. Охладитель воды не обязательно намного легче, но он также избавляет нас от необходимости иметь высокопроводящую жидкость прямо на печатающей головке.

более легкая альтернатива: сжатый воздух

Вы бы имели гораздо лучшую эффективность, если бы сжатый воздух распрессовывался (например, выходил из тонкого сопла) медленно всего в нескольких миллиметрах перед воздухозаборником вашего вентилятора охлаждения - расширяющийся воздух сильно охлаждается, и запуск компрессора в течение нескольких мгновений занимает меньше энергии, чем запуск элемента Пельтье с тем же перепадом температуры. В крайнем случае, баллон СО2 может обеспечить необходимый воздух высокого давления, и сопло, как у вас на аэрографе, будет работать.

Убрать его с печатающей головки?

Поскольку вес необходимого дополнительного оборудования является проблемой, возможно, было бы лучше снять элемент Пельтье с печатающей головки. Например, используя гибкий шланг, который подает воздух к охлаждающему вентилятору, и подавая его с предварительно охлажденным воздухом - и теперь элемент Пельтье может сиять: имея вес больше не имеет значения, мы можем использовать довольно большое тело охлаждения снаружи и ребра охлаждения внутри.

Sample "Intake"

,

[Некоторый дальнейший обмен мыслями в chat?](https://chat.stackexchange.com/rooms/117107/discussion-between-trish-and-r-github-stop-helping-ice)., @Trish

Просто чтобы оценить, насколько ужасны охладители Пельтье: для охлаждения мощности 40-мм вентилятора noctua с 25 ° C до 0 ° C потребуется 68 Вт охлаждения. Вы можете рассчитывать на КПД около 0,5, поэтому вам потребуется 136 Вт электрической входной мощности для пельтье, и вам нужно будет иметь дело с 204 Вт отработанного тепла. Это три высокопроизводительных процессора, работающих на полную мощность. Представьте, что вам нужно привязать три охладителя процессора с двумя 120-миллиметровыми вентиляторами каждый к вашему компьютеру, чтобы охладить пельтье. Только для ~15% увеличения того, насколько охлаждающий воздух холоднее расплавленной нити филамента., @Tom van der Zanden

Адиабатическое охлаждение стоит рассмотреть., @Perry Webb

Основное соображение при адиабатическом охлаждении заключается в том, что если газ не будет сухим, вы получите конденсат или даже кристаллы льда. Изобретатель попытался использовать адиабатическое охлаждение для кондиционирования воздуха в автомобиле, используя воздух в салоне, но кристаллы льда сделали его изобретение бесполезным. Однако, если расширение газа близко к радиатору, так что температура воздуха никогда не опускается ниже температуры окружающей среды, то конденсация не является проблемой., @Perry Webb

Независимо от того, есть ли какой-либо разумный способ сделать это, я думаю, что оценка выгоды ошибочна. Разница в скорости охлаждения в момент, когда материал начинает охлаждаться, невелика, но не имеет значения; важно, что разница во времени опускается ниже температуры стеклования, которая значительно выше температуры окружающей среды или охлажденного воздуха. Некоторые, возможно, неверные расчеты огибающей предполагают, что время перехода со 180 до 60 сокращается на 21%, если ваш воздух равен 0, а не 20, и на 23%, если вы хотите полностью сократить его до 50., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Примечание: если вы предварительно охладите воздух ниже точки росы, вы получите конденсат., @Perry Webb

@PerryWebb, что зависит от скромности., @Trish

1

Для охлаждения печатного объекта:

  1. Комбинированный с воздушным компрессором

Что кажется наиболее практичным, так это использовать воздушный компрессор с баком достаточно большим, чтобы обеспечить охлаждение воздуха в баке. Это дает вам возможность добавить осушитель воздуха, если это необходимо. Вы можете охладить сжатый воздух непосредственно перед тем, как дуть на печать через охладитель Пельтье, и получить дополнительное охлаждение по мере того, как воздух выходит к печати.

Информационная ссылка:

https://labincubators.net/blogs/blog/peltier-vs-compressor-based-cooling

https://labincubators.net/blogs/blog/peltier-vs-compressor-based-cooling

  1. Потолок принтера

Вы можете поставить охладитель Пельтье на потолке с радиатором/холодной раковиной, покрывающей большую часть внутреннего потолка, и вентиляторами только на внешней (вне потолочной стены) нагреваемой части Пельтье. Конвекция двигала бы воздух. Без корпуса и корпуса расположение Пельтье для использования конвекции было бы хорошо, потому что вентиляторы, особенно те, которые удаляют тепло, не будут бороться с конвекцией.

  1. Стол принтера

Вы можете использовать охладитель Пельтье как для нагрева, так и для охлаждения печатного стола. Все, что вам нужно для сшивания, - это изменить полярность напряжения на Пельтье. Пельтье хорошо справлялся с такими температурами. В то время как обогреватели/охладители Пельтье не являются энергоэффективными, потому что они могут делать и то и другое, они имеют хороший и быстрый контроль температуры.

Если вы хотите получить фантазию, вы можете иметь несколько устройств Пельтье поперек стола, чтобы вы могли поддерживать тепло под печатью и охлаждать все остальные устройства. Вам нужно было бы знать самую быструю скорость изменения температуры, чтобы стекло не треснуло о стеклянный стол.

Охлаждение радиатора на экструдере. (Ответ на другой вопрос)

Наиболее практичным способом использования охладителя Пельтье является использование его перепада температур на небольшом расстоянии. Его можно было поместить между нагревательным блоком и радиатором, что требовало отверстия в охладителе для подачи нити. Эффект Пельтье имеет предел максимального перепада температуры 70°C между горячей и холодной стороной. Еще одним ограничением является максимальная температура 200°C на горячей стороне. Обычно это происходит из-за паяльных соединений.

  1. Охладитель Пельтье должен быть сделан так, чтобы он помещался между нагревательным блоком и радиатором а) отверстие в середине, б) рассчитано на выдерживание температуры нагревательного блока >200°С.>

  2. Радиатор, вероятно, все еще нуждается в вентиляторе из-за максимального перепада температур 70°C. Максимальный перепад температуры 70°C затрудняет возможность быть единственным источником охлаждения. Редко охладители Пельтье являются единственным источником охлаждения. Только когда они находятся в изолированном барьере, например, в стенке ледяного сундука. С другой стороны, тепло с горячей стороны смешивается с холодной. Охладители Пельтье перемещают тепло от одной поверхности материала на небольшое расстояние к другой стороне материала. Если вы не охлаждаете горячую сторону материала, при использовании его на открытой площадке, такой как экструдер, тепло вернется обратно к холодной стороне.

Его главным преимуществом будет быстрое падение температуры между нагревательным блоком и радиатором. Однако это дорогостоящий проект, и нужно оценить, что это может быть лучше достигнуто другими методами.

Ссылки с использованием охлаждения Пельтье с 3D-принтерами:

https://www.thermoelectric.com/3d-printing/

https://dyzedesign.com/2020/02/water-cooling-and-peltier-cooling-in-3d-printers/

https://www.reddit.com/r/3Dprinting/comments/bmwepl/has_anyone_tried_peltier_cooling_for_the_part/

https://hackaday.io/project/26369-better-cooling-for-3d-printer-extruders

Наглядный пример:

Холодная пластина

,

Я не понимаю, как этот ответ относится к охлаждению части., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Я также не понимаю, какое отношение имеет ваш комментарий., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Поскольку вы, похоже, неправильно поняли, этот вопрос касается охлаждения экструдированного материала после его осаждения в качестве части печати, а не охлаждения части головки инструмента над зоной расплава., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Надеюсь, это исправит мой ответ., @Perry Webb

Я все еще не понимаю, как вы собираетесь, чтобы это имело отношение к делу. Вы не охлаждаете стол, чтобы охладить печать. Стол должен оставаться при той же (обычно нагретой) температуре, с которой вы начали, чтобы предотвратить потерю адгезии, и охлаждение в любом случае не поможет охладить ничего, кроме первых нескольких миллиметров высокого отпечатка., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

У ответа все еще была идея положить Пельтье на потолок коробки и позволить конвекции перемещать воздух. Я переместил это наверх, чтобы быть более заметным., @Perry Webb

Я думаю, что вы все еще не понимаете, в чем смысл охлаждения части. Вы пытаетесь быстро снизить температуру материала с той, при которой он находится сразу после выхода из сопла, до температуры ниже температуры стеклования, чтобы он не деформировался/скручивался/и т. Д. Обычно вы не делаете этого в закрытом помещении, если только не хотите считать всю комнату закрытой., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Без корпуса вы уже пробовали разместить вентилятор над отпечатком, сдувая его с отпечатка, чтобы отводить тепло? Это должно вызвать меньше воздушных потоков, но при этом температура окружающей среды вокруг отпечатка должна быть близка к комнатной., @Perry Webb

Смотрите также: