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FDM3D打印機(jī)的主要功耗是什么?

魔猴君  知識(shí)堂   583天前

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導(dǎo)讀:任何3D打印機(jī)最重要、最昂貴的部件之一就是電源。電源位于墻壁插座(交流電源)和機(jī)器其余部分(通常是直流電源)之間,是打印機(jī)內(nèi)部整個(gè)電氣系統(tǒng)的支柱。然而,并非打印機(jī)的每個(gè)部分都是耗電大戶。那么機(jī)器的哪些部分需要最多的能量呢?本文魔猴網(wǎng)將和大家一起了解這里的秘密!

加熱元件

加熱是FDM打印機(jī)的重要組成部分,加熱元件通常是整個(gè)系統(tǒng)中最大的電力消耗者。在大多數(shù)打印機(jī)中,有兩個(gè)主要的加熱子系統(tǒng),分別是:

擠出機(jī)加熱器:擠出機(jī)的加熱元件負(fù)責(zé)將熱端加熱到熔化細(xì)絲的正確溫度。保持適當(dāng)?shù)臏囟戎陵P(guān)重要,因?yàn)椴牧咸浠蛱珶岫伎赡軐?dǎo)致打印失敗。一般來說,擠出機(jī)加熱器是歐姆量級(jí)的電阻元件。根據(jù)歐姆定律(P=IV)汲取功率,由12V供電的標(biāo)準(zhǔn)擠出機(jī)加熱器可以輕松地自行汲取50W以上的功率。

加熱床:許多FDM打印機(jī)都配有加熱床,以確保第一層的正確粘合并最大限度地減少翹曲。這些系統(tǒng)通常也通過電阻加熱器實(shí)現(xiàn),例如PCB加熱器或硅膠加熱器。由于加熱床的表面積比擠出機(jī)大得多,因此加熱床通常需要更多的功率才能將其適當(dāng)加熱到溫度。

 

帶有硅加熱器的3D打印機(jī)加熱床

電機(jī)和機(jī)械部件

除了加熱器之外,3D打印機(jī)中最大的電力消耗者通常是機(jī)械部件:

步進(jìn)電機(jī):打印機(jī)中的步進(jìn)電機(jī)用于控制擠出機(jī)和構(gòu)建平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)需要專門的驅(qū)動(dòng)電路,將電能轉(zhuǎn)換為磁能,磁能又轉(zhuǎn)換為電機(jī)的動(dòng)能。步進(jìn)電機(jī)的功耗很大程度上取決于其移動(dòng)的負(fù)載及其移動(dòng)速度。因此,打印機(jī)電機(jī)的功耗將取決于電機(jī)的功能和機(jī)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

風(fēng)扇:3D打印機(jī)使用風(fēng)扇在整個(gè)系統(tǒng)中傳遞熱量,無論是將熱量從最近擠出的材料層中移走、在加熱室內(nèi)循環(huán)空氣,還是通過HEPA過濾器過濾顆粒,風(fēng)扇都是這些系統(tǒng)的重要一環(huán),一般采用直流供電,風(fēng)扇的供電電壓往往高達(dá)24V,功耗可達(dá)1W或以上。由于它們?cè)诖蛴∵^程中連續(xù)運(yùn)行,因此對(duì)整體功耗做出了重大貢獻(xiàn)。

△3D打印機(jī)步進(jìn)電機(jī)的電流波形。

電子產(chǎn)品和控制器

最后介紹的是打印機(jī)內(nèi)的電子設(shè)備。盡管本文討論的大多數(shù)項(xiàng)目都屬于電子設(shè)備,但在本文中,電子設(shè)備指的是系統(tǒng)內(nèi)的處理、顯示和控制電子設(shè)備。

主板、處理器和微控制器:主板、處理器和微控制器用于管理打印機(jī)的所有操作,包括溫度控制、運(yùn)動(dòng)和用戶界面。盡管它們消耗的功率不如加熱元件或電機(jī)那么多,但它們?nèi)匀挥兄谡w能源使用。

顯示器和用戶界面:用于用戶交互的觸摸屏或LCD顯示器也會(huì)消耗電力。其中,液晶顯示器的背光通常是最大的耗電量。與本文介紹的其余部分相比,顯示器的耗電量總很小。

了解FDM 3D打印機(jī)內(nèi)的功耗動(dòng)態(tài)可以讓用戶深入了解機(jī)器如何使用電力??傮w而言,加熱元件、電機(jī)、機(jī)械部件以及電子設(shè)備和控制器是整體能源使用的關(guān)鍵貢獻(xiàn)者。擠出機(jī)加熱器和加熱床占據(jù)了最大份額,步進(jìn)電機(jī)和風(fēng)扇緊隨其后。雖然主板、處理器、微控制器和顯示接口的功耗不如上述組件那么重要,但它仍然是能源消耗的組成部分。隨著技術(shù)的進(jìn)步,在運(yùn)行效率和功耗之間取得平衡將繼續(xù)成為增材制造行業(yè)工程師和設(shè)計(jì)師的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。



來源:南極熊

   
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