В 3D-принтерах потребительского-класса обычно используются силиконовые грелки для подогрева стола. Они недороги и подходят для небольших объемов сборки. Однако для промышленного-оборудования или принтеров с большими объемами сборки,-часто превышающими 300 мм в каждом измерении,-металлические-трубчатые нагреватели часто являются предпочтительным выбором. Такой подход обеспечивает более высокую выходную мощность, более длительный срок службы и лучшую однородность температуры по всей поверхности слоя. Нагреватели картриджей с прямым-выводом становятся все более популярными в этой области применения благодаря своей компактной конструкции и простоте установки, особенно в принтерах,-изготовленных по индивидуальному заказу или модифицированных.
Основными требованиями к подогреваемому столу 3D-принтера являются однородность температуры и быстрый отклик. Материал PLA (полимолочная кислота) обычно требует температуры около 60 градусов по Цельсию. ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) требует температуры выше 100 градусов Цельсия, чтобы предотвратить коробление и обеспечить адгезию слоя. Для инженерных пластиков, таких как поликарбонат (ПК) или полиэфирэфиркетон (PEEK), может потребоваться температура слоя до 150 градусов Цельсия. Размеры кровати варьируются от нескольких сотен миллиметров до более метра, а потребляемая мощность варьируется от нескольких сотен ватт до нескольких киловатт. Нагреватели должны быть расположены равномерно внутри или под столом, чтобы обеспечить постоянную температуру по всей площади печати; в противном случае дифференциальное тепловое расширение и усадка могут вызвать деформацию основания модели, что приведет к сбою печати.
Нагрев стола с подогревом включает передачу тепла через металл или воздух, что позволяет снизить поверхностные нагрузки по сравнению с нагревом формы, обычно от 2 до 5 Вт на квадратный сантиметр. Более низкая поверхностная нагрузка означает, что провод внутреннего сопротивления работает при более низкой температуре, что снижает скорость старения изоляции из оксида магния и продлевает срок службы нагревателя. Это особенно важно для принтеров, которые работают непрерывно в течение нескольких дней или недель. Однако скорость нагрева-не может быть слишком низкой, поскольку длительное время предварительного нагрева снижает производительность. Это требует точного расчета общей мощности, соответствующей тепловой массе кровати. Для типичной алюминиевой кровати требуется примерно от 0,5 до 0,8 Вт на квадратный сантиметр площади кровати, чтобы время нагрева-от 5 до 10 минут.
Существует два распространенных метода установки: вставить обогреватель в прецизионные-отверстия внутри алюминиевой или стальной кровати для прямого кондуктивного нагрева или закрепить нагреватель на нижней стороне кровати для нагрева посредством излучения и конвекции. Первый метод более эффективен, так как тепло передается непосредственно в материал слоя с минимальными потерями. Однако он требует точной механической обработки, при этом зазор между нагревателем и отверстием должен поддерживаться в пределах 0,05 миллиметра, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт. Второй метод проще в реализации и позволяет легче заменить нагреватель, но приводит к более высоким потерям тепла в окружающий воздух, что требует соответствующего увеличения общей мощности на 20-30% для достижения той же температуры слоя.
Системы управления 3D-принтерами обычно используют ПИД-алгоритмы (пропорциональные-интегральные-производные) для регулирования температуры. Картриджные нагреватели со встроенными термопарами идеально подходят для управления по замкнутому-контуру. Термопары типа K-, известные своей высокой-стойкостью к температуре и быстрым откликом, являются распространенным выбором и совместимы с большинством плат управления принтером. Некоторые продвинутые принтеры даже поддерживают зональный нагрев, используя несколько нагревателей и датчиков температуры для независимого управления различными областями кровати. Это особенно полезно для очень больших слоев, где потоки окружающего воздуха могут создавать температурные градиенты, или для применений, требующих разных температур для разных материалов.
Правильное соответствие напряжения имеет важное значение при выборе. Промышленное оборудование обычно использует напряжение 220 или 380 вольт. Для проектов модернизации крайне важно убедиться, что существующая проводка, источник питания и контроллер могут выдерживать потребляемый ток. Нагреватель мощностью 500-Ватт при напряжении 24 В потребляет ток более 20 А, что требует проводки и разъемов соответствующего размера. Чрезмерный ток может вызвать срабатывание защитных цепей, вызвать падение напряжения или привести к перегреву проводки. Кроме того, во время печати нагретый стол перемещается по оси Z-, а в некоторых конструкциях принтеров может также перемещаться по осям X и Y. Выводные провода должны иметь достаточную гибкость и защиту от натяжения. Конструкция выводов под прямым углом в сочетании с правильной прокладкой кабелей с помощью буксировочных цепей или гибких кабелепроводов помогает предотвратить повторяющиеся изгибы, вызывающие усталость и поломку провода в течение тысяч циклов печати.
