Presión del aire en la cubierta de impresora 3D

Pressure in the enclosure

Écrit par Minh Cuong DOAN

Como responsable de marketing digital en Alveo3D, mi trabajo ayuda a crear conciencia sobre los posibles riesgos para la salud, la seguridad de las impresoras 3D, etc., y sobre cómo las soluciones de Alveo3D mitigan esos riesgos 🛡️

Written by Minh Cuong DOAN

Como responsable de marketing digital en Alveo3D, mi trabajo ayuda a crear conciencia sobre los posibles riesgos para la salud, la seguridad de las impresoras 3D, etc., y sobre cómo las soluciones de Alveo3D mitigan esos riesgos 🛡️

Escrito porMinh Cuong DOAN

Como responsable de marketing digital en Alveo3D, mi trabajo ayuda a crear conciencia sobre los posibles riesgos para la salud, la seguridad de las impresoras 3D, etc., y sobre cómo las soluciones de Alveo3D mitigan esos riesgos 🛡️

marzo 6, 2024

El objetivo principal de la cubierta de una impresora 3D es contener y filtrar las emisiones tóxicas producidas por la impresión 3D. Y ello, gracias a un sistema de filtración. A falta de poder o querer crear una carcasa completamente hermética, es importante utilizar un sistema de filtración que expulse el aire de la carcasa al exterior.

Para ello, es necesario crear un flujo de aire. La corriente de aire que entra en la caja debe ser inferior a la que se expulsa, para crear una ligera depresión en el interior de la caja.

Esta depresión es crucial, ya que garantiza que el aire contaminado del interior del recinto no pueda escapar. Para compensar la salida, que es mayor que la entrada, el aire ambiente entrará por todos los intersticios, espacios y agujeros de la carcasa. El aire sólo saldrá por el sistema de filtración.

Pression inside and outside of the enclosure

II. El protocolo de la prueba

Concepción del recinto

En Alveo3D, diseñamos las carcasas con entradas de aire bien definidas, para garantizar que el sistema de filtración AlveoONE cree una depresión en la cubierta.

Como las cubiertas no son herméticas, intentamos minimizar los huecos y otros espacios pequeños. Para garantizar un buen flujo de aire a través de la caja, debe aplicar la regla del “lado opuesto”. Por ejemplo, si el sistema de filtración se coloca en la parte superior, las entradas de aire deben situarse en las partes inferiores de la caja. Es importante distribuir estas entradas de aire uniformemente, con una superficie total equivalente al 75% de la superficie del filtro. Sin embargo, es esencial no colocarlas directamente en línea con la superficie de la placa calefactora para evitar deformaciones.

Illustration of the enclosure set up for the tests
Airflow inside the enclosure

El sistema de filtración

La mayoría de los sistemas de filtración constan de un ventilador y un filtro. Con el sistema de filtración AlveoONE, combinamos un ventilador de alta presión ALHP-H8 con un filtro P3D.

Air pressure level without P3D filter

No se requiere necesariamente un caudal de aire elevado, pero sí una presión alta para empujar el aire a través del medio filtrante de la P3D. Un simple ventilador de PC no sería capaz de proporcionar la presión necesaria para ventilar el volumen de aire de la carcasa de una impresora 3D en un tiempo razonable.

Dispositivo de medición

Llevamos a cabo un protocolo de pruebas para medir la presión diferencial entre el interior y el exterior del recinto. Para ello, utilizamos una herramienta de nuestro diseño equipada con un sensor Sensirion (SDP 810). Su precisión es de aproximadamente 0,125 Pa.

Esta herramienta permite comparar en tiempo real la presión dentro y fuera de la envolvente para comprender mejor el impacto de las entradas de aire y la velocidad de filtración en la presión de la envolvente.

Tool used to conduct tests

TEST 1 :

En nuestra primera prueba, medimos la presión en nuestro recinto variando la velocidad de filtración con las rejillas de entrada de aire abiertas al 100%.

TEST 2 :

Para la segunda prueba, mantuvimos una velocidad de filtración del 100% mientras variábamos la apertura de las rejillas de entrada de aire.

Las distintas series de pruebas

Nuestras pruebas se llevaron a cabo en una carcasa de impresora 3D hecha a medida con rejillas de entrada de aire calibradas, un sistema de filtración AlveoONE y un filtro P3D. También instalamos una placa de control V2 en la carcasa para gestionar la velocidad del ventilador y, por tanto, el flujo de aire durante nuestras distintas pruebas.

Pressure with filtration on and without

Prueba 1 : Cambios de presión con la velocidad de filtración y las rejillas de entrada de aire abiertas al 100

III. Resultados: diferencias de presión de aire en la carcasa de una impresora 3D

Recommendations based on fan speed

Si no hay ventilación, no hay diferencia de presión en el recinto. Si hay ventilación, es importante que la diferencia de presión se mantenga entre 2 y 5 Pa para un volumen máximo de 1 m³.
También es importante que la diferencia de presión no descienda por debajo de 1 Pa, ya que el dispositivo utilizado tiene una precisión de 0,125. Por lo tanto, es aconsejable mantener una presión mínima adecuada para garantizar la fiabilidad de las mediciones realizadas.

En función de la estanqueidad y la apertura de las rejillas, podemos decir que el límite mínimo de ventilación es del 40%, aquí con las rejillas totalmente abiertas y la estanqueidad de nuestro cerramiento.

V2 fan speed limit

Por lo tanto, podemos ver que el objetivo es tener una presión negativa de -2 a -5 Pa inferior de media en el recinto. No es necesario tener una presión más baja, ya que el ventilador podría forzarse sin motivo. Hay dos palancas para variar la presión en el recinto:

  1. Velocidad del ventilador
  2. Superficie de entrada de aire

IV. Recomendaciones para gestionar la presión en el recinto de una impresora 3D

Tenemos 2 recomendaciones para controlar la presión del aire en una carcasa de impresora 3D:

  • Recomendación n°1: Control de la velocidad de ventilación

Con la utilización de una tarjeta de control V2 dedicada al control de nuestros sistemas de filtración. Permite ajustar y controlar la velocidad del ventilador. El ajuste de la velocidad permite al operador controlar la presión en la carcasa y filtrar su volumen más o menos rápidamente.

Air inlet grids

Ensayo 2 : Cambios de presión con la variación de las rejillas de entrada de aire de apertura

Las rejillas calibradas de entrada de aire proporcionan la superficie ideal para el sistema de filtración AlveoONE con un recinto PrinterCase. Distribuyen el flujo de aire en dos puntos de entrada a la carcasa para evitar deformaciones.

En el caso de una carcasa de bricolaje, la versión con puertas correderas le permite ajustar la superficie de las entradas de aire para adaptarse a la estanqueidad de su carcasa. Esto le permite gestionar el flujo de aire entrante y garantizar una presión negativa constante en su carcasa.

La colocación ideal es en paneles opuestos, con el filtro y las rejillas enfrentados. La distancia entre las rejillas en el panel corresponde como mínimo a la anchura de la placa de impresión. Esta configuración favorece el flujo de aire para evitar el riesgo de alabeo.

La superficie de entrada de aire está perfectamente optimizada para todas las carcasas de hasta 1 m3 con el sistema de filtración de aire AlveoONE. La estanqueidad total de la caja no es necesaria, pero se aconseja reducir al mínimo los intersticios.

V. Conclusiones sobre la presión del aire en la cubierta de una impresora 3D

Es importante asegurar una diferencia de presión entre el interior y el exterior del recinto para garantizar una filtración eficaz. Nuestros sistemas funcionan juntos:

  • AlveoONE
  • V2
  • Rejillas

Esto garantiza el mejor rendimiento de filtración. Más que un buen sistema de filtración, usted necesita una protección global.

FAQ

¿Necesita ventilación una impresora 3D?

Sí, una impresora 3D necesita ventilación. Las impresoras 3D necesitan ventilación principalmente debido a las emisiones que producen durante el proceso de impresión. Estas emisiones pueden incluir compuestos orgánicos volátiles (COV), partículas ultrafinas (PUF) y otras sustancias potencialmente nocivas que varían en función del tipo de filamento utilizado (por ejemplo, ABS, PLA, PETG). Sin una ventilación adecuada, estas partículas y gases pueden acumularse en el aire, lo que supone un riesgo para la salud de los usuarios. La ventilación ayuda a diluir y eliminar estas emisiones del entorno de impresión, mejorando la calidad del aire y reduciendo la exposición a cualquier sustancia peligrosa liberada durante la impresión.

¿Cómo pueden influir los sistemas de ventilación en la calidad de impresión en 3D?

El papel de la ventilación en una carcasa de impresora 3D es esencial por varias razones:

  1. Gestión del calor: Las impresoras 3D, especialmente cuando funcionan a altas temperaturas para materiales como el ABS, generan un calor considerable. Una carcasa ayuda a mantener una temperatura constante, pero también necesita ventilar el exceso de calor para evitar el sobrecalentamiento de los componentes de la impresora y del objeto impreso.
  2. Extracción de humos: Los materiales de impresión emiten COV y UFP. Los sistemas de ventilación o los filtros de aire integrados en los armarios pueden extraer estos humos del espacio cerrado, reduciendo así la exposición del usuario a emisiones potencialmente nocivas.
  3. Control de la humedad: Los armarios pueden retener humedad, lo que puede afectar a la calidad de impresión y a las propiedades del filamento. La ventilación ayuda a controlar los niveles de humedad dentro del recinto.
  4. Calidad del aire: La extracción continua de aire del recinto y su sustitución por aire fresco ayuda a mantener la calidad del aire, no sólo dentro del recinto sino también en el entorno circundante. Esto es especialmente importante en espacios compartidos o mal ventilados.
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