部分冷却风扇的热电冷却器?

3D打印 冷却
2021-05-01 04:55:06

是否有任何研究将热电冷却器与部分冷却风扇一起使用,以在没有强气流对仍然柔软的材料施加压力的情况下获得更快的冷却?过去,我尝试使用定制风扇管道来获得更好的冷却效果并避免在高速打印 PLA 薄层时发生翘曲,但发现吹在零件上的集中气流实际上在它冷却之前就已经变形了。当时我想知道是否使用明显更冷的空气,以低得多的流量工作会更好。但是每次我搜索具有 3D 打印功能的热电(珀耳帖)冷却器时,我都会发现有关冷却电机或热断路器(尤其是在加热外壳内)的结果,而与部件冷却无关。

如果没有对此进行研究并且我想在某个时候自己进行实验,我是否应该考虑如何安装它(在我的情况下是在 Ender 3 上,但一般来说也是如此)?也许在冷却风扇之前的单独进气管上?或者在冷却风扇和热端组件之间,让废热排放到热端风扇已经冷却的组件中?

3个回答

在打印头上?

与气流冷却器相比,TEC 或珀耳帖元件的效率非常低。它们唯一的好处是完美的温度控制,您将一无所有,因为没有固件可以关注冷却空气的温度或 Hotend 的冷却体。此外,TEC 在其输出端会产生大量热量 - 这意味着您可以在距离您想要冷却空气的位置仅几毫米处加热空气!

为了将 TEC 产生的热量带走,您要么需要一个相当大的冷却体——这是您需要的大量重量和空间。结果,您大大降低了最大打印速度。水冷却器不一定要轻得多,但它也会让我们遇到打印头上有高导电液体的麻烦。

更轻的替代品:压缩空气

通过在零件冷却风扇的进气口前几毫米处缓慢地将压缩空气减压(例如:从细长的喷嘴中出来),您将获得更高的效率 - 膨胀的空气冷却很多,并运行与在相同温降下运行 Peltier 元件相比,压缩机几分钟消耗的能量更少。在紧要关头,二氧化碳罐可以提供所需的高压空气,而喷枪上的喷嘴也可以使用。

将其从打印头上移开?

由于必要的辅助设备的重量是一个问题,最好将 Peltier 元件从打印头上移开。例如,通过使用向冷却风扇供应空气的柔性软管,并用预冷空气供给它——现在珀尔帖元件可以发光:通过使重量不再是问题,我们可以使用相当大的冷却体在外部和内部的散热片。

样本“摄入量”

用于冷却打印对象:

  1. 与空压机组合

看起来最实用的是使用带有足够大罐的空气压缩机,以确保罐中的空气有时间冷却。如果需要,您可以选择添加空气干燥器。您可以在通过 Peltier 冷却器吹到打印件之前冷却压缩空气,并在空气向打印件释放时获得额外的冷却。

资料链接:

https://labincubators.net/blogs/blog/peltier-vs-compressor-based-cooling

https://labincubators.net/blogs/blog/peltier-vs-compressor-based-cooling

  1. 打印机吊顶

您可以在天花板上放置一个 Peltier 冷却器,散热器/冷却器覆盖大部分内部天花板,风扇仅位于 Peltier 的外部(天花板壁外)加热部分。对流会使空气流动。如果没有外壳,将 Peltier 定位为使用对流会很好,因为风扇,尤其是那些去除热量的风扇不会对抗对流。

  1. 打印床

您可以使用 Peltier 冷却器来加热和冷却打印床。拼接所需的只是改变 Peltier 上电压的极性。Peltier 可以很好地处理这些温度。虽然 Peltier 加热器/冷却器的能源效率不高,因为它们可以同时实现,但它们具有良好且快速的温度控制。

如果您想变得更有趣,您可以在床上放置多个 Peltier 设备,这样您就可以将热量保持在打印件下方,并使所有其他设备保持凉爽。您需要知道在不使玻璃床上的玻璃破裂的情况下可以改变温度的最快速度。

冷却挤出机上的散热器。(回答一个不同的问题)

使用珀尔帖冷却器的最实用方法是利用其短距离内的温差。人们可以将它放在加热器块和散热器之间,需要在冷却器上开一个孔,以便灯丝穿过。Peltier 效应的极限是热侧和冷侧之间的最大差异为 70°C。另一个限制是制造商列出的热侧最高温度为 200°C。这通常是因为焊点。

  1. 珀尔帖冷却器需要由客户定制以安装在加热块和散热器之间 a) 中间的孔,b) 设计为可承受加热块温度 >200°C。

  2. 由于最大温差为 70°C,散热器可能仍需要风扇。70°C 的最高温差使其难以成为唯一的冷却源。珀耳帖冷却器很少是唯一的冷却源。仅当它们处于绝缘屏障(例如冰柜的壁)中时。否则,来自热端的热量会与冷端混合。珀耳帖冷却器将热量从材料的一个表面短距离转移到材料的另一侧。如果不冷却材料的热面,在开放区域(例如挤出机)中使用时,热量会返回到冷面。

它的主要优点是加热块和散热器之间的温度快速下降。然而,这是一个昂贵的项目,需要评估这一点可以通过其他方法更好地实现。

使用 Peltier 冷却与 3D 打印机的链接:

https://www.thermoelectric.com/3d-printing/

https://dyzedesign.com/2020/02/water-cooling-and-peltier-cooling-in-3d-printers/

https://www.reddit.com/r/3Dprinting/comments/bmwepl/has_anyone_tried_peltier_cooling_for_the_part/

https://hackaday.io/project/26369-better-cooling-for-3d-printer-extruders

视觉示例:

冷板 在此处输入图片说明

确实,如果您尝试使用非常热的灯丝进行桥接,则如果设置为高速,冷却空气会变形或推开热灯丝,或者如果您将风扇运行得较慢,则无法充分冷却。

我在 245 °C 下使用 PETG 进行了体验,同时执行了如下所述的参数优化:

尽管如此,TEC 效率低下,而且它们需要一个庞大的散热器来冷却热端。不仅如此,你还需要一个带有薄翅片的散热器来冷却空气,它也不能太小,因为空气流动得相对较快。

总的来说,这显然是不切实际的,所以我怀疑你会找到研究来证实什么是显而易见的。