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.

t, °C	без изолятора, с	с изолятором, с	∆ времени, с	эффективность, %
50	40	40	0	-
60	68	65	3	4.4
70	105	97	8	7.6
80	149	135	14	9.4
90	200	178	22	11
100	257	225	32	12.5
110	321	277	44	13.7
120	395	333	62	15.7
130	472	391	81	17.2
140	537	453	84	15.6

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

t, °C	без изолятора, с	с изолятором, с	∆ времени, с	эффективность, %
140	0	0	0	-
130	15	26	11	73.3
120	38	63	25	65.8
110	84	133	49	58.3
100	167	248	81	48.5
90	292	397	105	36
80	445	564	119	26.7

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.