Impression 3D : Hotends refroidis à l’eau | Hackaday

Il y a une vieille blague à propos de la bouteille Thermos qui garde les choses au chaud et au froid, alors quelqu’un l’a chargée de soupe et de crème glacée. Cette blague est un peu proche de chez nous en ce qui concerne les imprimantes 3D FDM.

Vous voulez faire fondre du plastique, bien sûr, sinon les choses ne s’imprimeront pas, vous avez donc besoin de chaleur. Mais si le filament en plastique chauffe trop tôt, il se ramollira, se dilatera et se bloquera. La chaleur rampant jusqu’à l’extrémité chaude comme celle-ci est connue sous le nom de fluage thermique et il existe une variété de façons dont les extrémités chaudes essaient de faire face au besoin d’être chaud et froid en même temps. Aujourd’hui, la plupart des hotends sont refroidis par air avec un petit ventilateur. Mais les hotends refroidis à l’eau existent depuis un certain temps et apparaissent de plus en plus. Est-ce un gadget ? Utilisez-vous, envisagez-vous d’utiliser ou avez-vous utilisé (et abandonné) le refroidissement par eau sur votre extrémité chaude ?

Coup de chaleur

La méthode la plus courante consiste à utiliser une coupure thermique entre le bloc chauffant et le reste du chemin du filament. La rupture de chaleur est conçue pour transférer aussi peu de chaleur que nécessaire et se visse généralement dans un grand dissipateur de chaleur sur lequel tourne un ventilateur. La chaleur qui traverse la pause devrait être soufflée avec le refroidissement du ventilateur.

D’après l’examen de Thomas Sanladerer sur le hotend Copperhead. Coup de chaleur au milieu.

Les solutions de haute technologie incluent la fabrication de ruptures de chaleur en titane ou même en deux métaux différents, le tout dans le but de transférer moins de chaleur dans la partie la plus froide de l’extrémité chaude. Les extrémités chaudes plus modernes utilisent des structures de support afin que le brise-chaleur n’ait pas besoin de rigidité mécanique, et elles peuvent créer des brise-chaleur à parois très minces qui ne transmettent pas beaucoup de chaleur. Assurément, alors, cette affaire est classée, non ? Peut être pas.

S’il est vrai qu’une rupture de chaleur standard et un ventilateur peuvent faire le travail pour les tâches d’impression 3D courantes, il peut y avoir des problèmes. Premièrement, si vous voulez imprimer rapidement – le temps c’est de l’argent, après tout – vous avez besoin de plus de puissance pour faire fondre plus de filament par seconde. Si une coupure thermique transfère 10 % de la chaleur, cela augmente les demandes sur le refroidissement en amont. Certains matériaux d’ingénierie veulent imprimer à des températures plus élevées, vous pouvez donc également rencontrer le même problème. Si vous souhaitez chauffer toute la chambre d’impression, ce qui peut aider avec certains matériaux d’impression, cela peut également causer des problèmes car l’air ambiant est maintenant plus chaud. Souffler de l’air chaud autour ne va pas refroidir aussi efficacement. Sans oublier que les ventilateurs pouvant fonctionner à des températures élevées sont notoirement chers.

Il y a d’autres inconvénients pour les fans. Sur une longue impression, un système marginal pourrait éventuellement laisser suffisamment de chaleur s’accumuler. Ensuite, il y a le bruit d’un ventilateur qui souffle pendant le fonctionnement. Certes, vous avez probablement d’autres ventilateurs et pièces bruyantes, mais c’est encore une source de bruit de plus. Avec le refroidissement par eau, vous pouvez déplacer le radiateur à l’extérieur d’une enceinte chauffée et utiliser des ventilateurs plus grands, plus lents et plus silencieux tout en obtenant plus de refroidissement là où vous le souhaitez.

De l’eau partout : rien de nouveau ?

Les ordinateurs hautes performances reposent depuis longtemps sur le refroidissement liquide. Un bloc d’échange de chaleur a une entrée et une sortie pour un liquide qui absorbe mieux la chaleur que l’air. Une pompe fait circuler le liquide et un autre échangeur de chaleur permet au liquide de se refroidir avant qu’il ne soit pompé vers la partie chaude de la boucle. Pourquoi ne pas appliquer cela aux hotends d’impression 3D ?

Pourquoi pas, en effet. Il y a plusieurs entrées dans le domaine, remontant à quelques années. Aucun de ceux-ci n’est devenu très populaire pour un usage général. Nous avons également constaté un regain d’intérêt et de produits ces derniers temps. Si vous voulez le faire vous-même, nous avons examiné un moyen très simple de refroidir à l’eau une extrémité chaude de style E3D.

Il est quelque peu surprenant depuis combien de temps ces premiers ont commencé à apparaître. Le Titan Aqua d’E3D n’était pas la première entrée sur le terrain et sa vidéo d’introduction date de décembre 2017.

[DIY3DTECH] environ un an plus tard, bien que nous n’ayons pas trouvé de vidéo de suivi, nous nous demandons s’il est resté sur l’étagère ou s’il a simplement provoqué de nombreuses fuites. Dyze Design avait le refroidissement par eau en 2015. Ce n’est donc pas nouveau, ce n’est tout simplement pas si répandu. Au moins pas aujourd’hui.

Les temps modernes

Même les nouveaux hotends peuvent participer. Slice Engineering propose une version liquide de son hotend Mosquito. Trianglelab a l’Arethusa, et il y a encore des projets personnalisés comme celui de la vidéo ci-dessous.

Bien sûr, l’ajout d’un bloc d’échange de chaleur et d’une quantité d’eau peut ajouter du poids à un hotend et ce n’est pas souhaitable. Cependant, dans la pratique, les tubes et les raccords ne pèsent pas beaucoup et il ne devrait pas y avoir autant d’eau à l’intérieur du bloc chauffant à un moment donné. Cependant, si vous faites votre propre conception, vous devez faire attention à ne pas ajouter trop de poids.

L’autre problème qui peut vous inquiéter est la fuite. Aujourd’hui, un ventilateur d’extrudeuse défaillant peut entraîner un bourrage. Mais cracher de l’eau sur votre imprimante sera probablement pire. Vous souhaitez utiliser des connecteurs qui ne risquent pas de tomber en panne. De plus, vous pourriez penser au liquide que vous utilisez. Tout additif ou produit chimique dans le liquide devrait probablement survivre au contact avec votre buse sans effet désastreux.

Comme nous l’avons déjà vu, le brassage maison d’un hotend refroidi par liquide n’a pas besoin d’être une grande entreprise. La plupart des hotends ont déjà un dissipateur thermique, vous n’avez donc qu’à faire couler de l’eau dessus. La vidéo ci-dessous montre une méthode « janky » autoproclamée, mais elle prouve le point : cela peut être une modification assez simple pour de nombreuses imprimantes. À l’autre extrémité du spectre, l’imprimante Blackbox l’utilise dès le départ – aucune modification requise.

À ton tour

Êtes-vous intéressé par le refroidissement par eau de votre imprimante 3D ? Ou tu l’as fait ? Comment cela a-t-il fonctionné pour vous ? Faites le nous savoir dans les commentaires.

Si l’eau est trop simple pour vous et que le refroidissement à l’huile n’est pas assez salissant, nous avons également vu des gens opter pour des dispositifs Peltier pour refroidir leurs extrémités chaudes. Il y a quelques problèmes avec cela, cependant. Tout d’abord, ils consomment beaucoup d’énergie. De plus, alors qu’un côté devient froid, l’autre côté devient au moins aussi chaud, et cette chaleur doit aller quelque part. Alors maintenant, vous êtes peut-être de retour à un ventilateur ou – oui – à un refroidissement par eau.