La puissance moyenne consommée par une imprimante 3D varie de 120 à 300 watts par heure, principalement en fonction de la taille du lit chauffant. Les composants restants, tels que la carte mère, l’écran, les moteurs pas à pas et les ventilateurs, consomment généralement moins de 50 watts par heure. L’efficacité énergétique inhérente à ces composants ne laisse malheureusement aucune place à l’amélioration.
Cependant, la modification du lit chauffant pour plus d’efficacité a le potentiel de réduire considérablement la consommation d’énergie. Voici comment vous pouvez réduire l’empreinte carbone de votre imprimante 3D avec une modification simple et peu coûteuse du lit.
Pourquoi votre imprimante 3D est-elle terrible en termes d’efficacité énergétique ?
Alors que l’impression 3D est sans aucun doute sophistiquée au niveau commercial, les imprimantes 3D grand public sont des conceptions relativement plus simples assemblées avec des composants prêts à l’emploi. La plupart de ces composants impliquent de l’électronique et des moteurs pas à pas qui sont intrinsèquement optimisés pour une faible consommation d’énergie. Rien de mal dans ce département.
Malheureusement, les lits d’imprimante 3D sont une tout autre affaire. Pour réduire les coûts et réduire la complexité de la production, presque toutes les imprimantes 3D grand public manquent d’isolation thermique du lit. C’est une mauvaise idée car un lit non isolé rayonnera de la chaleur du haut ainsi que des surfaces inférieures. En d’autres termes, près de la moitié de la chaleur rayonnée est gaspillée par le bas d’un lit chauffé.
Plus la quantité de chaleur perdue est importante, plus le chauffe-lit doit fonctionner longtemps au niveau de puissance maximum pour maintenir la température de lit préréglée. Le lit chauffant d’une imprimante 3D typique, telle que la Creality Ender-3, consomme plus de 250 watts d’énergie à pleine inclinaison, vous devriez donc idéalement isoler le lit pour éviter que le chauffage ne se déclenche souvent. Voici comment procéder de la bonne manière.
Isoler thermiquement un lit d’imprimante 3D consiste à démonter partiellement l’imprimante pour extraire le lit. Ce n’est pas une grande préoccupation car presque toutes les imprimantes 3D grand public sont livrées dans des kits démontés remplis de manuels d’utilisation et des outils nécessaires pour tout assembler. Les mêmes outils peuvent être réutilisés à cette fin.
Choisir le bon matériau d’isolation est notre principale préoccupation. Les lits chauffants de la plupart des imprimantes 3D grand public sont bons jusqu’à 250°F. C’est bien en dessous de la température d’inflammation de la plupart des matériaux, ce qui rend la plupart des matériaux d’isolation courants suffisamment sûrs pour notre objectif.
Cependant, des températures aussi élevées introduisent encore des problèmes de déformation, de fusion et de dégagement gazeux. Les plastiques tels que l’acrylique et les matériaux d’isolation en mousse commenceront à se déformer aux températures de lit recommandées pour l’impression ABS. En fait, certains matériaux en mousse peuvent même émettre des gaz potentiellement nocifs. Consultez notre guide de sécurité alimentaire pour l’impression 3D pour en savoir plus.
Les meilleurs matériaux sont donc le liège (le liège caoutchouté fonctionne également) et le silicone. Les feuilles de liège sont bon marché et facilement disponibles, tout en étant capables de résister à des températures bien au-delà de ce que la plupart des lits d’imprimantes 3D grand public peuvent atteindre.
Les feuilles de silicone sont le meilleur choix simplement en raison de leur seuil thermique nettement plus élevé. Choisissez l’option qui correspond à votre budget. Ce qui n’est pas facultatif, cependant, ce sont ces outils :
- Règle de mesure
- Surface de coupe appropriée
- Couteau utilitaire ou tout autre type de lame
- Mastic silicone RTV haute température
- Outil de perforation ou burin
- Marteau
- Gants en caoutchouc latex ou nitrile (non poudrés)
Étape 1 : Supprimer la plate-forme de compilation
Les étapes exactes varient selon la marque et le modèle de votre imprimante 3D, mais le processus est à peu près le même pour Ender-3 ou d’autres variantes de la conception « bed-flinger » Prusa i3. La première étape consiste invariablement à retirer la plate-forme de fabrication, également connue sous le nom de lit d’imprimante.
Le manuel d’assemblage de votre imprimante 3D contiendra des instructions détaillées, mais il implique généralement ces étapes :
- Mise hors tension de l’imprimante.
- Retrait de la fiche d’alimentation de la prise murale.
- Détacher les fils du chauffage du lit et de la thermistance du lit.
- Dévisser les molettes de réglage du lit.
- Et enfin soulever le lit du châssis de l’imprimante 3D.
Gardez le lit de côté pour le moment et passez à l’étape suivante.
Étape 2 : Couper le matériau isolant à la bonne taille
Posez votre feuille d’isolation thermique sur la surface de coupe et placez le lit sur le dessus. Utilisez un cutter ou un couteau X-Acto pour couper la feuille aux dimensions exactes du lit. Une lame émoussée rendra la tâche douloureusement lente et fastidieuse, alors assurez-vous d’utiliser une lame fraîche et tranchante.
Une couche isolante plus épaisse retient mieux la chaleur, mais les matériaux à haute densité tels que le silicone ajoutent une quantité considérable de poids. Il n’est pas conseillé d’aller trop loin avec l’épaisseur d’isolation pour les imprimantes telles que Prusa i3 et Creality Ender-3 qui utilisent des lits mobiles.
Il est absolument important que l’épaisseur de la feuille isolante ne dépasse pas la longueur des sommiers lorsqu’ils sont comprimés. Par exemple, si vos ressorts de lit de 20 mm de long sont compressés à 10 mm lors du réglage, il est plus sage de limiter l’épaisseur de l’isolant à 6 mm ou moins.
Étape 3 : Découpez des trous pour les vis du lit
Placez le lit sur la feuille isolante et marquez les trous destinés aux vis du lit. Vous pouvez soit utiliser un outil de perforation pour percer un trou circulaire de diamètre approprié, soit utiliser un ciseau et un marteau pour découper des carrés nets.
En parlant de taille de trou appropriée, ils doivent être suffisamment grands pour accueillir les ressorts du lit sans les toucher ni les accrocher.
Vous pouvez également recourir à un cutter ou à un couteau X-Acto à la rigueur, si vous n’avez pas accès aux outils susmentionnés. Cependant, les coupes ne seront pas aussi nettes ou précises.
Étape 4 : Votre lit a-t-il un dessous plat ?
Les lits chauffants de pratiquement toutes les imprimantes 3D utilisent des éléments chauffants pour PCB. Ces lits ont tendance à avoir des dessous plats. Si c’est le cas avec votre imprimante 3D, vous pouvez ignorer cette étape.
Cependant, ceux qui ont construit leurs propres imprimantes 3D DIY, telles que Voron (en savoir plus dans notre guide du débutant Voron) ou Rat Rig, doivent faire face à des surfaces inférieures inégales sur leurs lits DIY, en raison de composants supplémentaires tels que des fusibles thermiques, thermistances de lit et câblage.
L’utilisation de plusieurs feuilles isolantes plus minces avec des découpes pour accueillir ces composants saillants fait l’affaire, suivie d’une dernière couche d’isolant pour couvrir les lacunes.
Étape 5 : Préparez la surface du lit
Avant de pouvoir coller la feuille isolante sur la face inférieure du lit, les surfaces de contact doivent être soigneusement nettoyées des huiles et des impuretés pour une adhérence fiable. De l’eau chaude distillée/filtrée et une goutte de savon à vaisselle suffisent pour nettoyer le lit, mais l’alcool isopropylique est un meilleur choix.
Nous vous recommandons de porter des gants en latex ou en caoutchouc nitrile non poudrés, car vos doigts et vos paumes nus peuvent laisser de l’huile et de la saleté sur les surfaces nettoyées. Si vous avez utilisé de l’eau pour nettoyer le lit, assurez-vous d’attendre au moins 15 à 20 minutes qu’il sèche avant de passer à l’étape suivante.
Le matériau isolant doit également être nettoyé. Évitez l’eau si vous avez opté pour un matériau poreux, comme le liège ou la mousse, qui peut absorber ou retenir l’eau. Il est préférable de les nettoyer à l’aide d’une brosse pour éliminer la poussière et les contaminants. Cependant, les matériaux résistants à l’eau tels que le silicone peuvent être nettoyés avec un chiffon imbibé d’eau distillée/filtrée.
Une fois la surface du lit propre, vous pouvez éventuellement appliquer du ruban de masquage pour empêcher l’adhésif silicone de migrer à l’intérieur du périmètre.
Étape 6 : Coller le tout ensemble
Appliquez une couche mince mais uniforme de mastic silicone RTV haute température sur le dessous du lit. Vous pouvez choisir d’appliquer l’adhésif partout ou juste sur le périmètre. Cette dernière est parfaitement fine car même si une lame d’air venait à se former au centre, cela ne ferait qu’améliorer l’isolation thermique.
Alignez soigneusement la feuille d’isolation thermique et collez-la sur le lit. L’adhésif silicone commence à durcir immédiatement après avoir été exposé à l’air, mais la plupart des formulations permettent un ajustement pendant 10 à 15 minutes. Si vous utilisez plusieurs feuilles d’isolation, répétez le processus pour toutes les feuilles.
Placez un peu de poids sur le lit, tout en le reposant sur une surface plane où il peut reposer sans être dérangé. La plupart des adhésifs à base de silicone prennent entre 24 et 48 heures pour durcir. Cependant, l’obtention d’une force adhésive complète peut prendre jusqu’à une semaine selon la formulation de l’adhésif. Veuillez vous référer aux instructions du fabricant pour plus de clarté. Idéalement, évitez de retirer le poids ou de déranger le lit pendant au moins deux jours.
Étape 7 : Réinstallez le lit
Avec votre lit correctement isolé, vous pouvez maintenant remonter les vis et les ressorts du lit et réinstaller le lit sur l’imprimante. L’assemblage est l’inverse du processus de démontage que vous avez suivi précédemment.
Profitez des économies d’énergie
Un lit d’imprimante 3D bien isolé chauffe non seulement plus rapidement, mais il réduit également considérablement la consommation d’énergie. Cela est d’autant plus évident sur les impressions plus longues, où la perte de chaleur a tendance à s’aggraver avec le temps.
Les économies d’énergie sont encore plus prononcées sur les imprimantes 3D modernes qui utilisent la technique PWM (modulation de largeur d’impulsion) pour contrôler la puissance du chauffage du lit.
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