Утепление стола 3D-принтера UlTi‑Steel

Всегда когда ставишь что-то на печать сильно раздражает ждать пока нагреется стол. Чтобы как-то исправить ситуацию я решил попробовать поставить утеплитель для стола.

Утеплитель (изолятор) – это такая наклейка состоящая из клейкой поверхности, термостойкого вспененного материала (аля поролон) и алюминиевой фольги с внешней стороны. Утеплитель легко ищется на алиэкспрессе, а его стоимость порядка 100 рублей.

Помимо ожидаемого ускорения в нагрвеве стола, мне было интересно провести тесты и понять на сколько реально это полезная вещь. Забегая вперед оказалось, что основная польза утеплителя не в скорости нагрева, а скорее наоборот – в скорости охлаждения, что напрямую снижает расход электроэнергии, тк обычно стол поддерживает температуру в течении длительного времени.

Я полагаю, что когда-то утеплитель был установлен на мой принтер, однако предыдущий владелец его удалил. Из-за этого на нагревающем коврике оранжевого цвета хорошо видны остатки бывшего утеплителя черного цвета.

Установка утеплителя:

Тест нагрева стола

При проведении тестов вплоть до 50 градусов время нагрева стола без изолятора было чуть меньше, чем с изолятором, что не логично. У меня приходит пару идей по которым это могло произойти:

1. Для первоначального нагрева утеплителя требуется больше энергии == времени. (Хотя тоже звучит странно);
2. Погрешность при проводимых измерениях.

Для того, чтобы избавиться от этой ошибки, а также от того, что первоначальная температура стола была разной (22°C – без изолятора и 24°C – с изолятором) возьмем за стартовую температуру значение в 50°C. До этой температуры стол в обоих тестах нагревался за 40 секунд.

Я нагревал стол до 140°C, тк не вижу необходимости нагревать его ещё больше, а также потому, что для этого мне пришлось бы пересобирать прошивку и перепрошивать контроллер принтера.

Тк при тесте охлаждения, я рассматривал температуру до 80°C, для схожести графиков я ограничу значения температуры с 80 до 140 градусов.

Как видно из графика выигрыш во времени при нагреве до 80°C всего 14 секунд, при 100°C доходит до 32 секунд. А средняя эффективность на участке от 80 до 140 градусов составляет 13.6%, что немного. Из чего можно сделать вывод, что ставить утеплитель с целью сократить время первоначального нагрева стола, если и стоит от температур в 90°C.

Максимальное потребление принтера при нагреве стола (без экструдера) вплоть до 130 градусов составляет 260Вт. Затем как видно из графика включается ПИД регулятор и снижает потребляемую мощность.

Тест охлаждения стола

После анализа полученных графиков, я допустил изменение значения с 80 до 84 при 110°C для измерения без изолятора. На графике это особенно бросалось в глаза, тк был острый выпирающий пик на линии эффективности. Полагаю, что произошла ошибка при проведении теста. Это также подтвердила проведенная аппроксимация по скриншоту из Octoprint.

Как видно из графика наибольшая эффективность в самом начале в районе высокой температуры: охлаждение со 140°C до 130°C происходило на 73% медленнее чем, без утеплителя. При снижении температуры вплоть до 80°C эффективность снижается до 27%, однако и это неплохой показатель (учитывая абсолютную разницу в 14 секунд при охлаждении с 90°C до 80°C). Это очень интересный момент, тк большую часть времени принтер поддерживает температуру стола, а то, что он медленнее охлаждается, то есть отдает тепло в среду, означает, что потребуется меньше энергии на поддержание заданной температуры. К сожалению, я не задумался о проведении такого теста до наклейки коврика. Так что тут можно только предполагать. Однако средняя потребляемая мощность принтера при поддержании температуры в 140°C – 170Вт.

Впервые делаю подобного рода (наполненную статистической информацией) статью, уверен, что мог допустить ошибки, поэтому если заметили – буду рад конструктивной критике.

Спасибо, что дочитали.