Wie Sie Ihre Energierechnung für den 3D-Druck erheblich reduzieren können

Der durchschnittliche Stromverbrauch eines 3D-Druckers variiert zwischen 120 und 300 Watt pro Stunde, hauptsächlich abhängig von der Größe des Heizbetts. Die restlichen Komponenten wie Mainboard, Display, Schrittmotoren und Lüfter verbrauchen meist weniger als 50 Watt pro Stunde. Die inhärente Leistungseffizienz dieser Komponenten lässt leider keinen Spielraum für Verbesserungen.

Die Modifizierung des beheizten Betts zur Effizienzsteigerung hat jedoch das Potenzial, den Energieverbrauch erheblich zu senken. So können Sie den CO2-Fußabdruck Ihres 3D-Druckers mit einer einfachen, kostengünstigen Bettmodifikation reduzieren.

Warum ist Ihr 3D-Drucker bei der Energieeffizienz schrecklich?

Während der 3D-Druck auf kommerzieller Ebene zweifellos anspruchsvoll ist, sind 3D-Drucker für Verbraucher relativ einfachere Designs, die mit handelsüblichen Komponenten zusammengeschustert sind. Die meisten dieser Komponenten umfassen Elektronik und Schrittmotoren, die von Natur aus für einen geringen Stromverbrauch optimiert sind. In dieser Abteilung ist nichts falsch.

Leider sind die 3D-Druckbetten eine ganz andere Sache. Um Kosten zu sparen und die Produktionskomplexität zu reduzieren, fehlt bei fast allen 3D-Druckern für Verbraucher die Bettwärmeisolierung. Das ist eine schlechte Idee, da ein nicht isoliertes Bett Wärme sowohl von der Ober- als auch von der Unterseite abstrahlt. Mit anderen Worten, fast die Hälfte der abgestrahlten Wärme wird vom Boden eines beheizten Bettes verschwendet.

Je größer die Menge an verschwendeter Wärme ist, desto länger muss die Bettheizung auf der maximalen Leistungsstufe betrieben werden, um die voreingestellte Betttemperatur aufrechtzuerhalten. Das beheizte Bett eines typischen 3D-Druckers, wie dem Creality Ender-3, verbraucht mehr als 250 Watt Leistung bei voller Neigung, daher sollten Sie das Bett idealerweise isolieren, um zu verhindern, dass die Heizung einschaltet häufig. Hier erfahren Sie, wie Sie das richtig machen.

Um ein 3D-Druckerbett thermisch zu isolieren, muss der Drucker teilweise zerlegt werden, um das Bett herauszuziehen. Das ist kein großes Problem, da fast alle 3D-Drucker für Verbraucher in zerlegten Kits geliefert werden, die mit Benutzerhandbüchern und den erforderlichen Werkzeugen zum Zusammenbauen ausgestattet sind. Dafür können die gleichen Werkzeuge wiederverwendet werden.

Die Wahl des richtigen Isoliermaterials ist unser Hauptanliegen. Die beheizten Betten in den meisten Consumer-3D-Druckern sind bis zu 250 °F gut. Das liegt weit unter der Zündtemperatur der meisten Materialien, was die meisten gängigen Isolationsmaterialien für unseren Zweck sicher genug macht.

Solche hohen Temperaturen bringen jedoch immer noch die Probleme des Verziehens, Schmelzens und Ausgasens mit sich. Kunststoffe wie Acryl und Schaumisoliermaterialien beginnen sich bei den für den ABS-Druck empfohlenen Betttemperaturen zu verformen. Tatsächlich können einige Schaumstoffe sogar potenziell schädliche Gase freisetzen. Schauen Sie sich unsere an 3D-Druck-Leitfaden zur Lebensmittelsicherheit um mehr zu lernen.

Die besten Materialien sind daher Kork (auch gummierter Kork) und Silikon. Korkplatten sind billig und leicht erhältlich und können gleichzeitig Temperaturen standhalten, die weit über dem liegen, was die meisten 3D-Druckerbetten für Verbraucher erreichen können.

Silikonplatten sind allein aufgrund ihrer deutlich höheren thermischen Schwelle die beste Wahl. Wählen Sie die Option, die zu Ihrem Budget passt. Was jedoch nicht optional ist, sind diese Tools:

1. Lineal zum Messen
2. Passende Schnittfläche
3. Allzweckmesser, oder irgend ein anderer Art der Klinge
4. RTV-Silikondichtstoff für hohe Temperaturen
5. Lochstanzwerkzeug, oder Meißel
6. Hammer
7. Handschuhe aus Latex oder Nitrilkautschuk (nicht gepudert)

Schritt 1: Bauplattform entfernen

Die genauen Schritte variieren je nach Marke und Modell Ihres 3D-Druckers, aber der Prozess ist ungefähr derselbe für Ender-3 oder andere Varianten des Prusa i3 „Bettflinger“-Design. Der erste Schritt besteht immer darin, die Bauplattform, auch bekannt als Druckerbett, zu entfernen.

Die Montageanleitung Ihres 3D-Druckers enthält detaillierte Anweisungen, umfasst jedoch im Allgemeinen die folgenden Schritte:

• Ausschalten des Druckers.
• Ziehen Sie den Netzstecker aus der Steckdose.
• Abnehmen der Drähte der Bettheizung und des Bettthermistors.
• Abschrauben der Betteinstellknöpfe.
• Und schließlich das Bett vom 3D-Druckergehäuse abheben.

Lassen Sie das Bett vorerst beiseite und machen Sie mit dem nächsten Schritt weiter.

Schritt 2: Isoliermaterial zuschneiden

Legen Sie Ihre Wärmedämmplatte auf die Schnittfläche und legen Sie das Bett darauf. Verwenden Sie einen Kartonschneider oder ein X-Acto-Messer, um das Laken auf die genauen Abmessungen des Betts zu schneiden. Eine stumpfe Klinge macht die Aufgabe schmerzhaft langsam und mühsam, also verwenden Sie unbedingt eine frische, scharfe Klinge.

Eine dickere Isolierschicht speichert die Wärme besser, aber Materialien mit hoher Dichte wie Silikon erhöhen das Gewicht erheblich. Es ist nicht ratsam, es bei Druckern wie Prusa i3 und Creality Ender-3, die bewegliche Betten verwenden, mit der Isolationsdicke zu übertreiben.

Es ist absolut wichtig, dass die Dicke der Isolierplatte die Länge der Bettfedern im zusammengedrückten Zustand nicht überschreitet. Wenn beispielsweise Ihre 20 mm langen Bettfedern beim Tuning auf 10 mm komprimiert werden, ist es klüger, die Isolierungsdicke auf 6 mm oder weniger zu begrenzen.

Schritt 3: Löcher für Bettschrauben ausschneiden

Legen Sie das Bett auf die Dämmplatte und markieren Sie die Löcher für die Bettschrauben. Sie können entweder ein Lochstanzwerkzeug verwenden, um ein kreisförmiges Loch mit geeignetem Durchmesser zu schneiden, oder einen Meißel und einen Hammer verwenden, um saubere Quadrate auszuschneiden.

Apropos angemessene Lochgröße, sie sollten groß genug sein, um die Bettfedern aufzunehmen, ohne sie zu berühren oder daran hängen zu bleiben.

Sie können zur Not auch auf einen Kartonschneider oder ein X-Acto-Messer zurückgreifen, wenn Sie keinen Zugang zu den oben genannten Werkzeugen haben. Die Schnitte werden jedoch nicht so sauber oder präzise sein.

Schritt 4: Hat Ihr Bett eine flache Unterseite?

Die beheizten Betten auf praktisch allen 3D-Druckern verwenden PCB-Heizungen. Solche Betten neigen dazu, flache Unterseiten zu haben. Wenn das bei Ihrem 3D-Drucker der Fall ist, können Sie diesen Schritt überspringen.

Diejenigen, die jedoch ihre eigenen DIY-3D-Drucker gebaut haben, wie z.B. Voron (erfahren Sie mehr in unserem Voron Anfängerleitfaden) oder Rat Rig, müssen aufgrund zusätzlicher Komponenten wie Temperatursicherungen, Bettthermistoren und Verkabelung mit unebenen Bodenflächen auf ihren Selbstbaubetten kämpfen.

Die Verwendung mehrerer dünnerer Dämmplatten mit Ausschnitten zur Aufnahme dieser hervorstehenden Komponenten reicht aus, gefolgt von einer abschließenden Dämmschicht, um etwaige Lücken abzudecken.

Schritt 5: Bereiten Sie die Bettoberfläche vor

Bevor wir die Isolierfolie auf die Unterseite des Bettes kleben können, müssen die Kontaktflächen für eine zuverlässige Haftung gründlich von Ölen und Verunreinigungen gereinigt werden. Warmes destilliertes/gefiltertes Wasser und ein Tropfen Spülmittel eignen sich zur Reinigung des Bettes, aber Isopropylalkohol ist eine bessere Wahl.

Wir empfehlen das Tragen ungepuderter Latex- oder Nitrilkautschukhandschuhe, da Ihre bloßen Finger und Handflächen Öl und Schmutz auf den gereinigten Oberflächen hinterlassen können. Wenn Sie das Bett mit Wasser gereinigt haben, warten Sie mindestens 15 bis 20 Minuten, bis es getrocknet ist, bevor Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren.

Auch das Isoliermaterial muss gereinigt werden. Vermeiden Sie Wasser, wenn Sie sich für ein poröses Material wie Kork oder Schaumstoff entschieden haben, das Wasser aufnehmen oder anderweitig zurückhalten kann. Diese werden am besten mit einer Bürste gereinigt, um Staub und Verunreinigungen zu entfernen. Wasserfeste Materialien wie Silikon können jedoch mit einem mit destilliertem/gefiltertem Wasser angefeuchteten Tuch gereinigt werden.

Sobald die Bettoberfläche sauber ist, können Sie optional Abdeckband anbringen, um zu verhindern, dass der Silikonkleber in den Umfang wandert.

Schritt 6: Alles zusammenkleben

Tragen Sie eine dünne, aber gleichmäßige Schicht Hochtemperatur-RTV-Silikondichtmittel auf die Unterseite des Betts auf. Sie können den Kleber entweder überall oder nur am Umfang auftragen. Letzteres ist völlig in Ordnung, denn selbst wenn sich in der Mitte ein Luftspalt bilden würde, würde das nur die Wärmedämmung verbessern.

Richten Sie die Wärmedämmfolie sorgfältig aus und kleben Sie sie auf das Bett. Silikonkleber beginnt sofort zu härten, nachdem er Luft ausgesetzt wurde, aber die meisten Formulierungen erlauben eine Anpassung für 10-15 Minuten. Wenn Sie mehrere Dämmplatten verwenden, wiederholen Sie den Vorgang für alle Platten.

Legen Sie etwas Gewicht auf das Bett, während Sie es auf einer ebenen Fläche ablegen, wo es ungestört liegen kann. Die meisten Silikonkleber brauchen zwischen 24 und 48 Stunden zum Aushärten. Das Erreichen der vollen Klebkraft kann jedoch je nach Klebstoffformulierung bis zu einer Woche dauern. Bitte beachten Sie zur Klarheit die Anweisungen des Herstellers. Vermeiden Sie im Idealfall mindestens zwei Tage lang, das Gewicht zu entfernen oder das Bett anderweitig zu stören.

Schritt 7: Installieren Sie das Bett neu

Wenn Ihr Bett ausreichend isoliert ist, können Sie jetzt die Bettschrauben und Federn wieder montieren und das Bett wieder auf dem Drucker installieren. Die Montage ist die Umkehrung des Demontageprozesses, dem Sie zuvor gefolgt sind.

Genießen Sie die Energieeinsparungen

Ein gut isoliertes 3D-Druckerbett erwärmt sich nicht nur schneller, sondern reduziert auch den Stromverbrauch erheblich. Dies ist umso deutlicher bei längeren Ausdrucken, wo sich der Wärmeverlust im Laufe der Zeit tendenziell stärker verstärkt.

Die Energieeinsparungen sind bei modernen 3D-Druckern, die die PWM-Technik (Pulsweitenmodulation) zur Steuerung der Bettheizungsleistung verwenden, noch ausgeprägter.

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