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Gestion de la pression d’air : élément essentiel d’un caisson d’imprimante 3D

Gestion de la pression d’air impression 3D

Écrit par Elisa Pinet

Written by Elisa Pinet

Escrito porElisa Pinet

juin 27, 2023

Un caisson pour imprimantes 3D à pour but principal de contenir et filtrer les émissions toxiques émises en impressions 3D grâce à un système de filtration. À défaut de pouvoir ou vouloir faire un caisson totalement étanche, il est important d’utiliser un système de filtration qui va rejeter l’air du caisson vers l’extérieur. Pour réaliser cela, un flux d’air doit être créé. Le flux d’air entrant dans le caisson doit être moins important que celui rejeté, et ce pour créer une légère dépression dans le caisson.

Cette dépression est primordiale car elle assure que l’air pollué se trouvant dans l’enceinte du caisson ne puisse s’en échapper. En effet, pour compenser le débit sortant qui est supérieur au débit entrant, l’air ambiant entrera par tous les interstices, espaces et trous du caisson. L’air lui ne sortira que par le système de filtration.

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II. Le protocole de test

La conception du caisson

Chez Alveo3D, nous concevons des caissons avec des entrées d’air de taille bien définie, afin de nous assurer d’avoir une dépression dans le caisson avec le système de filtration AlveoONE.

Les caissons n’étant pas étanches, nous cherchons à limiter le plus possible les interstices et autres petits espaces. Afin d’avoir un bon flux d’air dans le caisson, il faut appliquer la règle du côté opposé. Par exemple, si le système de filtration est placé sur la partie haute, les entrées d’air devront se trouver sur les parties basses du caisson. Il est important de répartir ces entrées d’air de façon homogène, avec une surface totale équivalente à 75% de la surface du filtre. Cependant il est primordial de ne pas les placer directement dans l’axe de la surface du plateau chauffant, pour éviter tout phénomène de warping.

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Le système de filtration

La plupart des systèmes de filtration sont composés d’un ventilateur et d’un filtre. Avec le système de filtration AlveoONE, nous combinons un ventilateur haute pression ALHP-H8 et un filtre P3D.

Un important débit d’air n’est pas forcément nécessaire, cependant il faut impérativement avoir une pression importante pour pousser l’air à travers les médias filtrants du P3D. Un simple ventilateur de PC ne pourrait pas fournir la pression nécessaire pour ventiler un volume d’air d’un caisson d’imprimante 3D dans un délai raisonnable.

Le filtre P3D

Appareil de Mesure

Nous avons réalisé un protocole de test afin de mesurer la pression différentielle entre l’intérieur et l’extérieur du caisson. Pour cela nous avons utilisé un outil de notre conception embarquant un capteur Sensirion ( SDP 810), précis à plus ou moins 0.125 Pa.
Cet outil permet de comparer la pression en temps réel entre l’intérieur et l’extérieur du caisson afin de mieux comprendre l’impact des entrées d’air et de la vitesse de filtration sur la pression dans le caisson.

Le filtre P3D

Test 1 :

Lors de notre premier test nous avons mesuré la pression de notre caisson en faisant varier la vitesse de filtration avec des grilles d’entrées d’air ouvertes à 100%

Test 2 :

Pour le second test nous avons conservé une vitesse de filtration de 100% tout en faisant varier l’ouverture des grilles d’entrée d’air.

III. Tests pression de l’air pour les caissons d’imprimantes 3D

TEST 1 : Comportement de la pression de l’air dans un caisson en fonction de la vitesse de ventilation

IV. Résultats : les différences de pression d’air dans un caisson d’imprimante 3D

Une absence de ventilation entraîne une absence de différence de pression dans le caisson. Dans le cas où la ventilation est active, il est important que, la plage de pression se situe entre –2 et -5 PA pour un volume maximum de 1 m³

Il est également important de ne pas descendre en dessous de -1 PA de différence de pression, car l’appareil utilisé présente une précision de 0.125. Ainsi, il convient de maintenir une pression minimale adéquate pour assurer la fiabilité des mesures effectuées.

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Le filtre P3D

En fonction de l’étanchéité et de l’ouverture des grilles, nous pouvons dire que la limite minimale de ventilation est 40%, ici avec les grilles complètement ouverte et l’étanchéité propre à notre caisson.

Nous pouvons donc voir que l’objectif est d’avoir une pression de -2 à -5 Pa en moyen dans le caisson. Il n’est pas nécessaire d’avoir une pression plus basse car le ventilateur pourrait forcer sans raison. Il existe deux leviers pour faire varier la pression dans le caisson :

  • La vitesse de ventilation
  • La surface d’entrée d’air
Le filtre P3D

V. Recommandations pour gérer la pression dans un caisson d’imprimante 3D

Il existe 2 recommandations pour de contrôler la pression d’air dans un caisson d’imprimante 3D :

  • Recommandation n°1 : Contrôle de la vitesse de ventilation
    Avec l’utilisation d’une carte de contrôle V2 dédiée au pilotage de nos systèmes de filtration. Elle offre la possibilité de régler et de contrôler la vitesse de rotation du ventilateur. Ajuster la vitesse vous permet de maîtriser la pression dans le caisson, et de favoriser une filtration du volume de votre caisson plus ou moins rapidement.
Le filtre P3D

Test 2 : Comportement de la pression de l’air dans un caisson en fonction de la surface d’ouverture

Les grilles d’entrées d’air calibrées permettent d’avoir la surface idéale pour le système de filtration AlveoONE avec un caisson PrinterCase. Elles répartissent le flux d’air en deux points d’entrée du caisson pour éviter la rétractation

Dans le cas d’un caisson DIY, la version des grilles avec portes coulissantes permettra d’ajuster la surface des entrées d’air en fonction de l’étanchéité de votre caisson. Cela permettra de gérer le flux d’air entrant et d’assurer une dépression constante dans votre caisson.

Le positionnement idéal se fait sur panneaux opposés, le filtre et les grilles se font face. L’écartement des grilles sur le panneau correspond au minimum à la largeur du plateau d’impression. Cette configuration favorise un passage du flux d’air qui évite les risques de rétractation.

La surface d’entrée d’air parfaitement optimisée pour tous caissons jusqu’à 1 m³ avec système de filtration d’air AlveoONE. L’étanchéité totale du caisson n’est pas nécessaire, mais il est conseillé de réduire les interstices au minimum.

Filtration d'air caissons pour nos imprimantes 3D

VI. Nos conclusions sur la pression d’air dans un caisson d’imprimante 3D

Il est important d’assurer une différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du caisson, pour garantir l’efficacité de la filtration. Nos systèmes fonctionnent ensemble:

  • AlveoONE
  • V2
  • Grilles

Cela permet d’offrir la meilleure performance de filtration. Avoir un bon filtre ne suffit pas, il est nécessaire d’avoir une protection globale

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