¿Las impresoras 3D consumen mucha energía? (Los Números Adentro)

Todos sabemos que el hobby de la impresión 3D no es exactamente el más barato. Uno de los tipos de preguntas más comunes que recibo de personas sin experiencia en impresión 3D acerca de las impresoras 3D es cuánta energía utilizan. La mayoría de las personas que no han trabajado con ellos, y muchas que sí lo han hecho, simplemente no saben y sienten curiosidad por las cosas que han escuchado. Si bien una impresora 3D puede consumir energía mientras calienta el hotend y la placa de construcción, creo que se sorprenderá de la cantidad de energía que realmente usan.

La respuesta corta es que las impresoras 3D no usan tanta energía como crees. Según la prueba que hice con una impresora 3D más grande, el consumo de energía promedio fue de 189,52 vatios, o 0,018952 kilovatios, lo que significa que costaría €0,023 hacer funcionar la impresora durante una hora.

Usé un medidor Kill_A_Watt (disponible en Amazon) para capturar el uso real de energía de la impresora 3D, pero hay muchos otros factores que intervinieron para obtener este promedio de los que hablaré con más detalle a continuación.

Consumo de energía de la impresora 3D

Obtuve este promedio al iniciar una impresión de una hora en una impresora 3D con las siguientes especificaciones/configuraciones.

Especificaciones del artículo
Tamaño de la placa de construcción 300 mm x 300 mm
Temperatura Hot End 225 grados centígrados
Temperatura de la placa de construcción 65 grados centígrados
Fuente de alimentación Stock 360 vatios
Filamento HATCHBOX PLA de Amazon

Capturé el uso de energía cada 5 segundos, para un total de 720 puntos de datos. La lectura más baja fue de 10,9 vatios, que sería para la placa base, la pantalla, un ventilador y un movimiento mínimo de los motores paso a paso. La lectura más alta fue de 279 vatios, que probablemente tenía todo funcionando en ese momento. El consumo de energía promedio durante la impresión de 1 hora fue de 189,52 vatios, que en realidad fue menos de lo que esperaba.

Imagen de los puntos de datos utilizados, el video de la captura se puede ver aquí.

Ahora comparemos ese promedio con algunos artículos domésticos cotidianos.

Artículo domésticoPotencia utilizada al correr
impresora 3d 189 vatios
Ventilador de techo 60 vatios
Bombilla 75 vatios
Bombilla de luz LED 9 vatios
Calentador 1200 – 1800 vatios
Ventilador de horno de ½ HP 800 vatios
Unidad pequeña de aire acondicionado central 1500 vatios
Microondas 1000 vatios
XBOX 50 vatios
Televisor LED de 49” 85 vatios
computadora de escritorio 100 vatios

*Los datos de todo menos la impresora 3D eran de Generatorist.

Como puede ver, una impresora 3D usa más energía que una consola de videojuegos y una computadora de escritorio de gama baja, pero no usa tanta energía como sus electrodomésticos. Consideraría que el consumo de energía es similar al de una computadora de escritorio de nivel medio.

Costo promedio de energía

Ahora que sabemos cuánta energía usa una impresora 3D, quería analizar qué significa eso realmente para su factura de electricidad. Según Choose Energy, el coste medio por kilovatio-hora es de 13,30 céntimos. El costo puede variar significativamente según el lugar donde viva, pero en el noreste de Ohio, pago 12,24 centavos por kilovatio-hora, teniendo en cuenta todos los impuestos y tarifas. Si está interesado en averiguar cuál es su costo real de electricidad, todo lo que necesita es su factura de electricidad y la fórmula a continuación.

Fórmula: Factura total / KWH = Costo real por KWH

Mirando mi factura, puede ver que usé 928 KWH durante el mes y mi factura fue de € 113.61. Ahora, insertemos esos valores en la ecuación.

113,61 / 928 = 0,1224

El resultado final muestra que pagué 12,24 centavos por KWH después de contabilizar todos los impuestos y cargos.

Costo de impresión

Ahora podemos tomar ese valor para averiguar cuánto cuesta hacer funcionar una impresora 3D durante un período de tiempo.

Fórmula

  • Vatios / 1000 = kW
  • KWH * Costo por KWH = Costo total

Ejemplo

  • 189,52 / 1000 = 0,18952
  • 0.18952 * 0.1224 = 0.023197248 o €0.023 por hora

Costo Promedio

  • Por minuto: €0.00038
  • Por Hora: €0.023
  • Por 10 Horas: €0.23
  • Por día: €0.56

Como puede ver, realmente no cuesta tanto ejecutar una impresora 3D. Estaría buscando usar €0.56 si hiciera funcionar la impresora durante 24 horas seguidas, lo cual no está mal.

Qué consume toda la energía en una impresora 3D

Antes de entrar en cómo calculé el consumo de energía promedio, quería hablar sobre lo que realmente consume energía. Desde un punto de vista mecánico, una impresora 3D es bastante simple y solo tiene seis tipos de dispositivos que consumen energía. Así que profundicemos en eso.

hotend

El hotend es lo que derrite el filamento a medida que se empuja a través de la extrusora. Se calienta a la temperatura de impresión definida en el archivo de código g mediante un elemento calefactor que está conectado a un bloque de calor.

Ese elemento calefactor usa una cantidad significativa de energía (limitada por la placa base y la fuente de alimentación) hasta que alcanza la temperatura y se apaga. Después de eso, se vuelve a encender por períodos cortos para mantener la temperatura. Cuando está apagado, no está usando ningún poder.

Placa de construcción

La mayoría de las impresoras 3D del mercado actual tienen una placa de construcción calentada. La placa de construcción se calienta de la misma manera que el hotend. Tiene un elemento calefactor conectado a la parte inferior y se calienta a la temperatura definida en el archivo de código g.

El elemento calefactor usó una cantidad significativa de energía cuando estaba encendido, pero solo está encendido cuando calienta la placa construida a la temperatura inicial y según sea necesario para mantenerla. Es importante hacer coincidir la temperatura de la placa de construcción con los requisitos del filamento.

Tablero principal/de control

La placa base, como la SKR Mini de Amazon, es esencialmente el cerebro de la impresora 3D. Es responsable de todo, desde rastrear la impresión hasta hacer girar las ruedas de los motores paso a paso. Aunque es la parte más crítica de la impresión, consume muy poca energía e incluso se puede alimentar a través de USB.

La placa base se puede actualizar para reducir el consumo de energía y el ruido al tiempo que aumenta el rendimiento. Una buena opción sería la SKR Mini (en Amazon) si la impresora 3D lo admite. Tengo uno de estos en mi Ender 3 Pro (en Amazon).

Mostrar

La pantalla usa muy poca energía y es la interfaz que usaría para controlar la impresora 3D. Se conecta directamente a la placa base y puede ser tan simple como una pantalla LCD estándar, o puede ser a todo color y táctil.

Sin la pantalla, tendrías que tener la impresora 3d conectada a una computadora, o RaspberryPi (disponible en Amazon) con OctoPrint, para poder controlar la impresora.

Motores paso a paso

Hay al menos cuatro motores paso a paso en una impresora 3D. Son responsables de mover la placa de construcción a lo largo de los ejes X, Y y Z y de alimentar el filamento a la extrusora. Estos motores suelen utilizar un par de vatios cada uno, que no es mucho y sin ellos, la impresora 3D no funcionaría.

Aficionados

Por lo general, hay al menos tres ventiladores, como estos ventiladores en Amazon, en una impresora 3D (sin incluir la fuente de alimentación). Uno de los ventiladores se usa para enfriar el disipador de calor en el hotend para ayudar a regular la temperatura de la boquilla, uno se usa para ayudar a enfriar el filamento mientras se coloca y el último se usa para mantener las temperaturas de la placa base bajo control. .

Algunas impresoras utilizan más de un ventilador para cada una de estas funciones. Los ventiladores suelen ser pequeños y consumen muy poca energía, pero tienen un impacto considerable en el rendimiento general de la impresora.

La combinación de la placa base, la pantalla, los motores paso a paso y los ventiladores utiliza entre 40 y 50 vatios, que es menos de un tercio del consumo de energía promedio general. El resto del consumo proviene de las resistencias.

Cómo obtener una mayor eficiencia

Hay algunas cosas que puede hacer para obtener una mejor eficiencia de su impresora, aunque el impacto puede no ser tan significativo, por lo que deberá decidir si hacerlas tiene sentido para usted o no.

Usa un recinto

Cuanto más baja sea la temperatura ambiente, más tendrán que trabajar los elementos calefactores para mantener todo a la temperatura deseada. Ejecutar una impresora 3D en un recinto ayudará a mantener la temperatura más constante y no requerirá que los elementos calefactores se usen con tanta frecuencia, esto es especialmente cierto en áreas con mucha brisa o comprar un respiradero. Logra esto al bloquear los factores ambientales externos que podrían afectar la temperatura del bloque calefactor y la placa de construcción.

Hay algunas impresoras que se venden con una carcasa, pero si la suya no vino con una, muchas de las populares no (incluidas las populares como la Ender 3 y la CR-10 que puede obtener de Amazon), puede compre un gabinete preconstruido (como este para el Ender 3 de Amazon) o hágalo usted mismo.

Imprima con temperaturas más bajas siempre que sea posible

Cuanto más altas son las temperaturas, más deben trabajar los elementos calefactores para alcanzarlas y mantenerlas. Si puede imprimir a una temperatura más baja, los elementos calefactores no necesitarán estar encendidos tanto y reducirán el consumo general de energía. En muchos casos, puede bajar la temperatura del hotend en 5 grados y la placa de construcción en 10 grados sin efectos negativos en la impresión.

Dicho esto, bajar la temperatura no siempre es una opción, y debes imprimir a una temperatura dentro de las especificaciones del filamento. Recomendaría imprimir una torre de temperatura para obtener la mejor temperatura de impresión para el filamento que se utiliza.

Reducir el tiempo de impresión

Otra opción que tienes para reducir el consumo de energía sería reducir el tiempo de impresión tanto como sea posible. Es simple, si la impresora funciona durante menos tiempo, usará menos energía. Dicho esto, desea asegurarse de que está imprimiendo un objeto correctamente y de que tiene en cuenta para qué se utilizará. No desea realizar ningún cambio a continuación si eso significa que terminará con una impresión que no es funcional porque probablemente tendrá que volver a imprimirla y usar más energía.

Aquí hay un par de maneras de reducir el tiempo de impresión.

Obtenga una fuente de alimentación más eficiente

Las fuentes de alimentación que vienen con la mayoría de las impresoras 3D no son las más eficientes, y cambiarlas por una más eficiente reducirá el consumo total de energía. Realmente necesitaría pasar a una fuente de alimentación con clasificación de platino para ver una gran diferencia. No haga este cambio si está buscando ahorrar dinero. A menos que la impresora 3D funcione las 24 horas, es probable que no recupere el costo de la fuente de alimentación durante la vida útil de la impresora.

Dicho esto, no hay muchas fuentes de alimentación que funcionen de fábrica con una impresora 3D, por lo que deberá realizar algunas modificaciones para que funcionen. No recomendaría hacer esto a menos que sepa lo que está haciendo y se sienta cómodo haciendo ese tipo de cambio. Si se hace mal, terminará estropeando la placa base.

Obtenga una batería de respaldo

Si bien esto no reducirá directamente el consumo de energía, puede reducir la cantidad de impresiones fallidas, lo que a su vez reducirá la cantidad de energía utilizada para esa impresión. Esto es especialmente cierto si vive en un área que tiene muchos cortes de energía o si tiene una impresora 3D que no se recupera de la pérdida de energía.

Necesitaría una batería de respaldo que esté clasificada para manejar el vataje indicado en la fuente de alimentación de la impresora 3D. En este ejemplo, son 360 vatios. También deberá considerar cuánto tiempo se corta la energía y cuánto tiempo desea que la impresora continúe cuando se apague.

Aquí está la batería de respaldo en Amazon que recomiendo. Proporciona mucha cobertura a un precio justo. Lo único que no me gusta es que no te dice el tiempo de ejecución restante. Si desea esa característica, el precio comienza a subir considerablemente.

Para ir finalizando

Aunque el consumo de energía promedio de una impresora 3D no es tanto como pensaba inicialmente, con un consumo promedio de 189,52 vatios, sigue siendo más que muchos artículos domésticos comunes, incluidos televisores y consolas de juegos. Dicho esto, podría usar esta impresora 3D sin parar durante un mes y solo le costaría alrededor de € 17, lo cual no está mal.

Como se discutió en el artículo, hay algunas acciones que puede tomar para reducir el consumo total de energía, pero solo usted puede decidir si vale la pena tomarlas o no. Dicho esto, si vive en un área que pierde mucha energía, le recomiendo obtener una batería de respaldo de Amazon.

*Descargo de responsabilidad: estos números se basan en el uso de energía de mi impresora 3D, sus resultados pueden variar. Ejecuté los números usando una impresora 3D más grande, filamento PLA y temperaturas más altas para mostrar una estimación de gama alta más realista. La impresión con filamentos que requieren una temperatura alta, como ABS, aumentará el consumo total de energía.

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