Cómo reducir los costos de energía cuando se imprime en 3D

Acortar el tiempo de impresión es el método más efectivo para reducir los costos de energía asociados con la impresión 3D. También puede probar y optimizar el control del calor imprimiendo dentro de una cámara cerrada. En cualquier caso, el costo de energía de una impresora 3D es bastante pequeño en comparación con los dispositivos domésticos típicos.

Cuando obtiene una impresora 3D, es inevitable que sus costos de energía aumenten. Esto se vuelve más importante si tiende a utilizar su impresora 3D durante más de 12 horas al día, o si tiene dos o más impresoras 3D funcionando simultáneamente. ¿Qué puede hacer para reducir los gastos de energía de la impresión 3D?

Cómo consume energía una impresora 3D

Para que identifiquemos las áreas en las que podemos reducir algunos gastos en términos de consumo de energía, primero debemos identificar qué operaciones de una impresora 3D consumen más energía. Una impresora 3D tiene muchas partes móviles e implica calentar componentes a temperaturas muy altas. Debajo del capó, también hay una gran cantidad de datos y procesamiento de comandos que se utilizan para controlar las diversas partes de una impresora 3D. Todos estos procesos consumen energía en diferentes grados.

extremo caliente

El extremo caliente de una impresora 3D se encarga de derretir el filamento para que pueda ser extruido a través de la boquilla. Dependiendo del filamento con el que estés trabajando, este extremo caliente deberá alcanzar temperaturas de 240 °C o incluso superiores. Es absolutamente crítico que el extremo caliente mantenga esta temperatura, lo que probablemente lo convierta en una de las partes de la impresión 3D que consume más energía.

cama caliente

El calor también juega un papel muy importante en la cama de impresión de una impresora 3D. Una cama caliente es necesaria para imprimir con filamentos a altas temperaturas, especialmente aquellos que son propensos a deformarse. Nuevamente, la temperatura de la cama calentada debe mantenerse durante todo el proceso de impresión 3D. Esto se vuelve considerablemente más difícil para las impresoras con camas de impresión grandes.

Ventiladores de refrigeración

Hay dos ventiladores de refrigeración en las impresoras 3D. Uno es el ventilador para el disipador de calor del extremo caliente que evita que el calor se filtre más allá de la zona de fusión. El otro ventilador de refrigeración es para la pieza que se va a imprimir en 3D.

El primer ventilador de refrigeración no es negociable. Es un elemento importante para garantizar el correcto funcionamiento del disipador de calor. Una falla en el ventilador del disipador de calor puede provocar el deterioro de la tubería de PTFE y varios problemas de extrusión. El ventilador de refrigeración de la pieza es opcional. Cuando se imprime con filamento que es propenso a deformarse, a menudo es mejor no utilizar el ventilador de refrigeración.

Motores paso a paso

Una impresora 3D tiene varios motores paso a paso que controlan el movimiento de varias partes, como el cabezal de impresión, la cama de impresión y la extrusora. Estos motores paso a paso deben estar funcionando durante todo el proceso de impresión 3D. Sin embargo, son bastante pequeños y no consumen mucha energía.

Tabla de control

La placa de control es el «cerebro» de la impresora 3D. Es responsable de asegurarse de que los elementos calefactores estén a la temperatura adecuada y que las partes móviles se muevan de acuerdo con los comandos del G-Code. Esta es, por supuesto, una de las partes más importantes de una impresora 3D. La placa de control suele ser una única placa de circuito impreso a la que se conectan todos los componentes eléctricos de una impresora 3D.

Mostrar

Casi todas las impresoras 3D actuales tienen algún tipo de pantalla LCD o LED. Esta interfaz proporciona un pequeño grado de control al usuario. También muestra parámetros de impresión 3D críticos, como la temperatura, la velocidad de impresión y el tiempo de impresión estimado. Estos dispositivos de visualización son increíblemente eficientes y consumen una cantidad insignificante de energía, incluso si tienen que estar activados durante todo el proyecto.

Con este conocimiento de cómo una impresora 3D usa energía, podemos tener una mejor idea de cómo se puede reducir el uso de energía. Podemos recortar algunas esquinas aquí y allá, o simplemente centrar nuestra atención en uno o dos contribuyentes principales.

Maneras de reducir el consumo de energía de impresión 3D

Algunos componentes de una impresora 3D apenas dejan espacio para ajustes. Por ejemplo, los motores paso a paso tendrán que funcionar durante todo el proceso, sin importar cuántos ajustes realice. La placa de control y la pantalla consumen tan poca energía que tienen muy poca influencia en el consumo de energía de toda la impresora 3D. Esto simplemente significa que podemos reducir fácilmente los métodos viables para reducir el uso de energía.

Reducir la pérdida de calor

El calor juega un papel muy importante en la impresión 3D. Desafortunadamente, el calor también se disipa naturalmente en el medio ambiente. No importa dónde coloque su impresora 3D, su entorno siempre será más frío que la boquilla del extremo caliente y la cama caliente. Si puede controlar esta pérdida de calor, sería de gran ayuda para reducir el consumo de energía.

La mejor solución es crear un “miniambiente” que pueda retener parte del calor de los componentes de alta temperatura. Esto simplemente significa construir un recinto alrededor de la cámara de impresión de su impresora 3D. Si su impresora 3D ya tiene esa función, probablemente ya esté funcionando de manera más eficiente que muchas otras impresoras 3D.

Reducir el tiempo de impresión

Otra estrategia que vale la pena explorar es reducir el tiempo total de impresión de su proyecto. Si un modelo se puede imprimir rápidamente, ciertamente consumirá menos energía.

Hay varias estrategias para reducir el tiempo de impresión de un proyecto. Lo más fácil es reducir la velocidad de impresión, aunque esto puede tener varias consecuencias en términos de calidad. Puede intentar reducir la densidad del relleno o usar un patrón de relleno que sea más simple o que necesite menos filamento. Por el contrario, puede imprimir con capas más gruesas o paredes más delgadas.

Tenga en cuenta que para muchos de estos métodos, es casi seguro que hay una compensación involucrada. La impresión con una densidad de relleno más baja o paredes más delgadas significa que la salida carecerá de fuerza. La impresión con capas más gruesas puede significar que algunos de los detalles precisos pueden no ser tan claros. Si estas compensaciones son aceptables dependerá de las circunstancias específicas de su proyecto.

Otra buena estrategia para reducir el tiempo de impresión sería intentar ajustar tantos modelos posibles en una sola ejecución de su impresora 3D. Esta es una estrategia un poco de alto riesgo/alta recompensa, ya que fallar significa tener que comenzar un proyecto monumental desde el principio. Si tiene mucha confianza con la configuración y el filamento de su impresora 3D, entonces puede considerar esta técnica.

Imprimir a temperaturas más bajas

La impresión a temperaturas muy altas sin duda consumirá más energía. Deberá usar más energía para calentar tanto la cama de impresión como el elemento calefactor de la extrusora. La pérdida de calor también es más pronunciada cuando los elementos calientes se mantienen a temperaturas más altas.

Desafortunadamente, imprimir a bajas temperaturas realmente no es una opción cuando usas un filamento como ABS o Nylon. La única opción realista es utilizar filamentos que no requieran altas temperaturas para fundirse. Si la situación lo permite, entonces realmente es más práctico apegarse al buen PLA antiguo.

¿Cuánta energía consume una impresora 3D?

¿Los costos de energía son realmente algo que debería preocuparte al comprar una impresora 3D? Le alegrará saber que el consumo de energía de una impresora 3D es probablemente menor de lo que espera.

Consumo medio de energía de las impresoras 3D

El consumo de energía de las impresoras 3D varía de un modelo a otro. Por ejemplo, la Monoprice Mini Delta es una impresora 3D de tipo delta muy compacta que consume una potencia media de unos 60 W durante el funcionamiento. No tiene cama caliente, no tiene recinto y utiliza tres motores paso a paso para controlar la posición del cabezal de impresión.

En comparación, la Creality Ender 3 tiene un consumo de energía promedio de 125 W mientras está en funcionamiento. La clasificación de potencia más alta probablemente se deba a que la impresora tiene una cama caliente. La Ender 3 también tiene un volumen de construcción mucho más alto que la Mono Delta, lo que significa que la cama de impresión también tiene una gran área de superficie para la posible pérdida de calor.

Llevando las cosas a un nivel superior está el Flashforge Creator Pro. Esta impresora 3D premium tiene una carcasa totalmente metálica, una cama calentada, un sistema de extrusión doble y una cámara de construcción iluminada. El volumen de construcción de Creator Pro es comparable al de Ender 3. A pesar de eso, el consumo de energía promedio de Creator Pro es de 250 W.

Estas tres impresoras son una buena representación del rango de números de clasificación de potencia que puede esperar de las impresoras 3D de escritorio. En términos de kilovatios-hora, el rango de 60 W a 250 W se traduce en 0,07 a 0,24 kWh.

Por el contrario, puede intentar conectar su impresora 3D a través de una herramienta de monitoreo de uso de electricidad. El monitor de uso de electricidad Kill A Watt es una buena opción. Este dispositivo puede medir el uso de energía en tiempo real de su impresora 3D e incluso puede calcular los gastos de energía durante un período de tiempo específico.

Según las últimas estadísticas, los clientes residenciales en los Estados Unidos pagan un promedio de 13,31 centavos por kWh de electricidad. Aplicando esa tarifa a nuestra muestra de impresoras 3D nos da un costo de 0,93 a 3,19 centavos por hora.

Cómo se comparan las impresoras 3D con otros dispositivos domésticos

Para brindar algo de contexto a los números que hemos calculado para el consumo de energía de las impresoras 3D, puede ser una buena idea mirar los otros electrodomésticos o dispositivos en un hogar típico.

Clasificación de potencia del dispositivo
Televisor LED de 32 pulgadas 50 a 70 W
Refrigerador 100 a 250 W
Ordenador portátil 50 a 100 W
computadora de escritorio 60 a 250 W
Aire acondicionado de una sola habitación 500 a 1500 W
Calentador 200 a 1500 W

Como puede ver, ejecutar una impresora 3D bastante sofisticada como Creator Pro es similar a usar una computadora de escritorio o un refrigerador de alta gama. El consumo de energía no es tan grande, especialmente si no usa su impresora 3D a diario. Es casi seguro que habrá consumidores de energía más grandes en su hogar.

Sin embargo, vale la pena hacer algunos ajustes para reducir el consumo de energía de su impresora 3D. Si usa su impresora 3D 50 horas por semana, puede ahorrar potencialmente más de € 50 en su factura de electricidad por mes.

Para ir finalizando

Una cosa que intimida a muchas personas acerca de la impresión 3D es la perspectiva de facturas de energía más altas. Es casi seguro que esto sucederá si tiene una impresora 3D funcionando durante varias horas al día. Sin embargo, hay formas de reducir el uso de energía de su impresora 3D al comprender qué partes del proceso consumen mucha energía.

La buena noticia es que la impresión 3D en realidad no consume tanta energía como podría haber pensado. Si solo trabaja en uno o dos proyectos por mes, los gastos adicionales serán mínimos.

Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro de seguridad contra incendios.