3D nyomtató hangjának csökkentése

Az első sikeres nyomtatás alkalmával megtapasztaljuk azt is, hogy bizony hangos szerkezet lehet egy 3D nyomtató. Ma már elég eltérő mértékben bántóak, például egy A4988-as motor vezérlővel szerelt Ender 3 borzalmas lehet, de az újabb TMC driver-t használó viszont egészen barátságosan viselkedhet.

A 3D nyomtató zajával kapcsolatban gondoljunk a családtagjainkra is, lehet nekik kisebb a tűrőképességük, mint nekünk! Ne nyugtassuk magunkat azzal, hogy el tudjuk viselni a zajt a cél érdekében, hiszen ez a cél csak a miénk, a zaj viszont közös a lakásban. 🙂

Nincs olyan 3D nyomtató, aminek ne lehetne még tovább csökkenteni a hangját, például az eleve halk Prusa Mk3-al is sikerült érzékelhető eredményt elérnem. Ehhez nagyon fontos, hogy megértsük a hang forrását, ugyanis ezek eléggé különböző hangok, más-más megoldásokat lehet bevetni ellenük.

Léghang, testhang

Alapvetően kétféle zaj jelentkezik, az egyik a léghang, azért halljuk, mert valami hangot generál és azt közvetlenül a levegőben terjedve halljuk. Ezeket csillapíthatjuk úgy is, hogy elzárjuk a hang terjedését a levegőben, például dobozt készítünk a nyomtatónak, vagy beépítjük egy zárt helyre, ahogy én is csináltam korábban.

A testhangok viszont nem a levegőben terjednek, hanem szilárd testekben. A 3D nyomtató hangjának jelentős részét az a bútor erősíti fel, amire a nyomtatót elhelyezzük. Ezeket a hangokat úgy csillapíthatjuk, hogy elszigeteljük a nyomtatót a bútortól. Ezt kiegészítendő még egy igazán jó megoldás, hogy a hangokat elnyeletjük valami nagy tömegű tárggyal, de ezt majd mutatom később.

Természetesen mindkét típusú zajt elsőre úgy érdemes csökkenteni, hogy a hang forrását csöndesítjük. Halkabb ventilátort alkalmazunk, csöndesebb motorokat, hiszen ha valaminek már így csökkentettük a hangját, akkor további igyekezettel, könnyebben érhetünk el látványosabb eredményt.

Stepper motorok vezérlőinek cseréje

Szerintem ez a nulladik pont! Amíg nem cseréltük le a motor drivereket halk változatokra, addig minden más próbálkozás csak látszat megoldás, kevés eredménnyel. Az A4988 a legolcsóbb és leghangosabb verzió, a DRV8825 már egy kicsit jobb, de nagyon hangos még. Ha ilyenek vannak a nyomtatódban, akkor feltétlen cseréld ki őket! Vannak kevésbé elterjed típusok, mint például az LV8729, ami viszonylag halk, ennél talán nem indokolt a csere, de ha már cserélsz, akkor mindenképpen TMC 2208-ra cseréld a vezérlőket! A jó hír, hogy ezt akár firmware frissítés nélkül is megteheted.

Azért a TMC 2208-at javaslom, mert nem melegszik vészesen és mivel nagyon elterjedt, kapsz segítséget is hozzá, ha szükséged van rá. Az ennél drágábbak olyan plusz funkciókat is tartalmaznak, amiket valószínűleg nem használnál ki.

Ha viszont olyan alaplapod van, amire integrálták az A4988 vagy DRV8825 stepper driver-ekt, akkor sajnos az egész vezérlőpanelt cserélni kell. Maradva az Ender 3 példánál, vásárolható hozzá  V1.1.5 Super Silent nevű alaplap, amin TMC 2208-akat integráltak, vagy akár ugorhatunk egy nagyobbat és a 32bites SKR Mini E3 nevű vezérlőt is választhatjuk TMC 2209 vezérlőkkel integrálva.

Lényegesen finomabban mozgatja majd a motorokat az új vezérlő, ez a nyomtatás minőségén is visszaköszön! A csere után viszont azonnal felfigyelünk majd a többi zajforrásra, amik idáig háttérbe voltak szorítva. 🙂

HotEnd ventilátor

A HotEnd ventillátor is folyamatosan dolgozik és ha hangos, akkor kézenfekvő megoldás halkabbra cserélni. A Prusa nyomtatóimon használt Noctua ventilátorokkal nagyon meg vagyok elégedve, nem túlzás azt mondani, hogy nem lehet hallani őket.

Aliexpressen még esetleg a Sunon márkát érdemes nézegetni.

Arra azért figyelni kell, hogy fontos hűteni a HotEnd-et, tehát ha olyan ventilátort teszünk fel, ami azért halk, mert alig forog, az könnyen dugulást okozhat. Esetleg még azzal játszhatunk, hogy kicsit nagyobb ventilátort alkalmazunk, ugyanis logikus, hogy nagyobb ventilátor kevesebb fordulaton is tud annyi levegőt szállítani, mint egy kisebb méretű. Ezért például a Mosquito HotEnd-eken 30mm-es ventilátorokat használok a kézenfekvő 25mm-esek helyett.

Még egy apróságot tehetünk, ha ezt eleve nem tudja a nyomtatónk. Megoldhatjuk, hogy csak bizonyos hőmérséklet felett dolgozzon a HotEnd ventilátora, így nyomtatás végeztével elnémul.

Tárgyhűtés

A tárgyhűtés ventilátorának cserélgetésével is kísérletezhetünk, főleg ha gyakran nyomtatunk PLA-t, aminél 100%-on pörgetjük a hűtést. Esetleg a FanDuct kialakításával is játszhatunk, ugyanis lehet, hogy nagyon le van szűkítve a levegő kiáramlása és ettől „fütyül”.

Tápegység ventilátora

Ha nincs ventilátor a tápegységen, akkor annak nincs hangja, viszont ha mégis szerelünk rá, akkor valami jó nagyot válasszunk, azok halkabbak.

Ha viszont van benne ventilátor, akkor valószínű ez lesz a legzavaróbb hangforrás a motor driver-ek után. Természetesen itt is kereshetünk egy halkabb csere változatot, vagy barkácsolással nagyobb ventilátornak alakítunk ki helyet.

A tápegység ventilátorának nem kellene folyamatosan üzemelnie, elég akkor hűteni, amikor bizonyos hőmérsékletet elér. Ha nincs ilyen automatizmus a mi tápegységünkben, akkor például egy KSD9700 mechanikus hőkapcsolóval (kizárólag saját felelősségre, és ésszel!) megoldhatjuk ezt. Elvégeztem több tápegységen is ezt a módosítást és nagyon klassznak találom, ugyanis általában nem üzemel a ventilátor, de a tápegységet sem kell félteni, mert amikor felmelegszik, akkor egy-két perc alatt visszahűti a ventilátor. Erről a módosításról videót is készített a HyperCube alkotója: https://www.youtube.com/watch?v=LNyZnfy3bRE

Elektronikai barkácsolós témában magyar nyelven Walter Reéb csatornája a kedvencem, aki végre vett egy Ender 3 3D nyomtatót. A legújabb videójában kitért Ő is a tápegység hangjára, és a dobozon kialakított nyílásokat találta leginkább problémásnak. Ezért kivágta az egész ventilátor előtti részt, majd nyomtatott új védőrácsot, hogy mégse legyen szabadon a venti: https://www.youtube.com/watch?v=NsdHf2i2hwU&feature=youtu.be&t=343

Ha elvégezzük ezeket a módosításokat, akkor hanghatások tekintetében igazán HighEnd tápegységünk lesz. 🙂

Csapágyak hangja

Ez már viszont korántsem olyan egyértelmű dolog, mint a korábbiak. Természetesen van hangja a golyóscsapágyaknak is, amit kézenfekvő lenne azzal orvosolni, hogy valami műanyag csapágyra cseréljük őket. Kísérleteztem ezzel, olcsó kínai RJ4JP-01-08 „csapágyakra” cseréltem az LM8UU csapágyakat. Sajnos nem tudtam megfelelően beállítani a feszességet, vagy lazák voltak és a nyomtatás pontosságát rontották, vagy megszorultak és így okoztak mechanikai problémát.

Az az érdekes, hogy vannak a neten, akik azt állítják, hogy szuper jól tudják használni ezt a módosítást. Vannak, akik csak annyit állítanak, hogy jó ez, csak túl gyorsan kopnak ezek az olcsó anyagok, ezért nem jó hosszútávon. És az is van, hogy hiába olcsó megoldás, mégsem terjed a használatuk. Az is lehet, hogy érdemes lenne eredeti IGUS anyagokra költeni, de engem annyira elbizonytalanítottak a kísérleteim, hogy ebbe már nem fektettem energiát.

Érdekes lehet még a képen látható grafitbetétes rézpersely szintén LM8UU méretben. Ezt nem régen vásároltam, még nem próbáltam ki. Ha valami csoda folytán zseniálisnak találom, akkor majd frissítem ezt a részét a cikknek, de szkeptikus vagyok ezzel kapcsolatban is.

Az is eszembe jutott, hogy a mechanika kialakításától is függhet, hogy mennyire használhatóak a műanyagok. Talán olyan Y kocsi esetében, ahol 4 csapágy is van, könnyebb szimmetrikusan beállítani őket, szemben például a Prusa 3 csapágyas aszimmetrikus megoldásával. Próbáltam egyébként HyperCube Y tengelyén is, ahol az X tengely eleve IGUS perselyes, de ott sem volt meggyőző. Tehát ezt a dolgot én nem javaslom, de nem is akartam eltitkolni, hogy létezik ez az irány is.

Motor vibráció

Ha eddig eljutottunk, akkor már egészen halk a 3D nyomtató, így igazán idegesítőnek most a mélyebb rezgő, búgó hangokat találjuk, amiket továbbra is a motorok működésével azonosíthatunk.

Vásárolhatunk a képen látható motor vibráció csökkentő adaptereket is. Az egyik megoldás egy gumibetét két fém alkatrész között, a másik egy sima parafa betét.

A testhangokat nehezebben terjednek, ha különböző tulajdonságú anyagokon kell áthaladniuk, ezért tűnik nagyon logikusnak ez a két megoldás, hiszen a fém alkatrészek közé bekerül valami egészen más anyag is, ami így megtöri a hullámok terjedését.

Én ilyeneket nem használok, ugyanis a cikkeimet olvasva tapasztalhattad, hogy mindig inkább arra törekszem, hogy a lehető legmerevebb legyen a mechanika, így nem építek be egy olyan plusz alkatrészt, ami segít billegtetni a motorokat. De tovább gondolva rájöttem, hogy pont olyan nyomtatóim vannak csak, amik nyomtatott alkatrésszel rögzítik a motort a vázhoz. Tehát már eleve megvalósul a testhang ilyen módon való megtörése a váz és motorok között a műanyag alkatrésszel.

Viszont ha a Te nyomtatódon végig fém csatlakozik a fémhez, akkor kipróbálhatod valamelyik megoldást. Ebben az esetben talán lesz hallható eredménye, de próbáld ki előtte és utána is a minőséget! Valójában az X és Y motornál okozhat új szellemképeket. Ha a parafát választod, akkor még sportolj valamit a csavarokkal is, ugyanis könnyen úgy járhatsz, hogy a csavarok vezetik majd át a hangot, tehát valami műanyag alátét, vagy ilyesmi segíthet még.

A 3D nyomtató elszigetelése a bútortól

Már tényleg egészen halk a nyomtató, de késő este, amikor csönd van a lakásban, még mindig tud zavaró lenni. Ekkor már más ötletünk nincsen, valamit a lábai alá kell tenni, hogy a rezgést ne tudja a bútor átvenni és felerősíteni.

Számtalan megoldást látok az Interneten, teniszlabdától kezdve, különböző rúgós lábakig, de ezeket nagy szamárságnak tartom. Legalábbis azok véleményére adtam eddig, akik szerint fontos, hogy ne hintázzon a nyomtató, hiszen a különböző szellemképek emiatt is vannak a nyomtatványaink felületén. Ezért igyekszünk csökkenteni a mozgó alkatrészek súlyán is, tehát butaság ráerősíteni erre a hibájára a nyomtatóinknak.

Talán a legegyszerűbb, amit tehetünk, hogy merev lábakat nyomtatunk és azok aljára filc korongot ragasztunk. Ezzel nem ártunk sokat, a filc viszont meglepően jól szigeteli a rezgő hangok terjedését.

updtae 2021.03.21.:

A cikk alatti hozzászólásokban Gipsz Jakab egy másik iskolát képviselő hozzászólása szerint mégsem szamárság, ha engedjük kimozogni a nyomtató vázát. Egészen pontosan ezt írja:

„ ... Ha rugalmas felfüggesztésre tesszük az egész nyomtatót akkor pont a keret elmozdulálása nyeli el az energiát és ezzel csillapítja azt. Az én nyomtatóm olyan rugalmas lábakon áll (TPU nyomtatás) hogy táncol és billeg, (persze azért nem megy arrébb) és a nyomatokon minimalizálódott a szellemkép. A keret legyen merev, de az egész nyomtató tudjon mozogni, rezegni. Így nagyon halk lesz és elnyelődnek a mozgási energiák is. …”

Ahogy Ő is, én is a kipróbást javaslom!

De visszatérve a szellemképektől a zaj csökkentéséhez: Valójában a testhangokat egy nagy tömegű test segítségével tudjuk elnyelni. Ezért a legjobb megoldás, ha a nyomtatót valami nehéz alátétre helyezzük és ezt az alátétet is szigeteljük alulról.

Próbaként egy olcsó kerti beton lapot vásároltam 40cm x 40cm x 4cm méretben, ami 14kg-ot nyom. Erre helyeztem a nyomtatót, alá pedig mosógép hangszigetelésére való gumiszőnyegből vágtam ki egy 40cm x 40cm-es darabot.

Az egyébként tényleg halk Prusa Mk3 nyomtató hangja is csökkent ezzel a megoldással. Nagyon sok rezgést elnyel maga a beton, ráadásul ez nekem még abban is segít, hogy ilyen módon, két nyomtató egymás mellett működve sem zavarják egymást.

Láttam hasonló megoldást plusz bútor lappal is, de szerintem itt fontos megérteni azt, hogy nem a kialakítás, hanem a nagy tömeg segít a célunk elérésében. Esztétikailag persze ez így rettenetes. Még nem döntöttem el, hogy esetleg befestem a lapot, vagy a sikeres kísérleten felbuzdulva, keresek valami márványlapot hasonló súlyban, amit egyébként a Hifi hangfalak alá is szoktak helyezni, hasonlóan akusztikai megfontolásból.

A fenti megoldások segítettek nekem a 3D nyomtató hangjának csökkentésében. Simán lehet, hogy valamit kifelejtettem, vagy nem is hallottam egy-egy jó megoldásról, ezért bátran írd meg, ha kiegészítenéd a fentieket valamivel!