fc2ブログ
3Dプリンター外伝の続き~
最初は、記事1つ割り込みの予定でしたが、

mixiでのセラミックペーペーを無料配布した、

モニターの皆さんが、手古摺って居るようですので、

解説を少々入れて置きます。

(今日は説明ばかりで、画像が無い為面白くないかも~)

自分は、熱の事、断熱や保温は専門なので、

何でも無く行っている事でも、一般の方々には、

「訳判らんわー」と思われて居る事も有るのではと考えて、

atom 3Dプリンターのヒーテッド・ベッドに当てはめて、

補足も含めて、今日もつらつら書いてみましょうか~


まず、保温が必要か如何かについてですが、

atomの場合、専用のヒーテッド・ベッドを使用すると、70W/h程あるそうで、

空調を掛けて居ても、十分温度は上がりました。

しかし、温度設定を、120℃にしてプリントすると、Printrunが、途中でエラー暴走。

基盤の容量が、ホットエンドとヒーテッド・ベッドの出力に追いつかなく成るようです。


つまりプリントが開始するとY軸が起動~

当然一緒に動くヒーテッド・ベッドの裏面は、

Y軸が前後に動く都度、室温の新鮮な空気に触れる事により、見事に放熱する訳です。

従って、裏面からの放熱を防ぐ為には、断熱材を充填するのが有効と言えます。


さてでは断熱材はどの様な物が良いかと上げれば、

1、超セラミック・ペーパー、
2、空気、
3、セラミック・ニードルブランケット、
4、セラミック・ペーパー
4、セラミック・ボード
5、6、7・・・・etc~
と有ります。

え~、2目の空気ー~  不思議ですね~

放熱する、張本人である空気が2番目とは~ と思いますよね。

この空気は、静止状態の空気の事で、真空に並ぶ低い熱伝導率0.03kcal/m・h・℃を誇ります。

atomの場合、Y軸が前後に動く都度、ヒーター裏表面に空気の流れが出来るので不静止状態、

返って熱を、持ち出す媒体に成る訳ですね~

因みに(単位省略 温度100~200℃の時)、
1、0.025
2、0.03
3、0.035
4、0.045
4、0.045

更にAlは、・・・後で書きます~(*1


さて、今回の材料選定は4、または1を選びました。

3を選ばなかったのは、

ニードルブランケットは、バインダー(糊)で固めていない為、

4、1に比べ、繊維の飛散が多いからです。

そして、1は、取寄せに成り、金額も高い目な事もあり、

現在手元に有る4を、mixi上でのレポートを条件に、10人程度無料配布する事にした訳です。


それから専門家で無ければ、ご存知の方は少ないでしょうが、

ヒーテッド・ベッドの様な、フラットなヒーターの場合

下面からの放熱1に対して、上面からは、≒1.91倍程、放熱するデーターが有ります。

atom 3Dプリンターの場合、上面の放熱(*2)は、

造型に利用する為、問題ありません。

ところが、下面からの放熱は、無駄でしか無く是非防止、

幾等か出来れば、それだけでもエコ(省エネ)につながります。

その量約34.4%、atom 3Dプリンター用 ヒーテッド・ベッド

70W/hの場合、24.06W/h分が下面からの放熱が有るのです。


断熱材を挟んだ場合、放熱がいくらに成るかと言えば、

先程の熱伝導率を使った計算で、簡単に算出出来ます~

気温 24℃
ヒーテッド・ベッドの裏面温度 110℃
セラミック・ペーパーの熱伝導率 0.045kcal/m・h・℃
セラミック・ペーパーの厚み 3mm
と言う条件を用いて、計算すると、

セラミック・ペーパー裏面の温度75.6℃

放熱量378.228Kcal/㎡・h ⇒atomのヒーテッド・ベッドの面積の場合、

7.4Kcal/hの放熱 1Kcal/h⇒1.16W/h

から≒8.6W/hの放熱があります。

24.06-8.6=15.46W/h分の省エネ、つまり、電力の余裕に成る訳です。


因みに1、超セラミック・ペーパー3mm厚の場合、

裏面の温度64.3℃

≒6.35W/hの放熱があります。

24.06-6.35=17.71W/h更に14.6%分の省エネに成ります。


*注意!!

これら提示した計字は、ヒーテッド・ベッド裏面が110℃まで昇温し、

さらに十分時間が経過し、例えば、断熱材に4、のセラミック・ペーパー使用時、

裏面の温度が、75.6℃に成った頃から以降の温度均衡が取れた状態の想定数値に成ります。

したがって、昇温時、これらの計算結果と相違がある状態も予想できますので、

十分考慮して参考にしてくださいね~!!



なぜ、ここで、この注意書きを書いたかと言えば、

単純に、昇温時とは条件が違うと言う事を、念押しをしたかったからです。

先の算字を見ると、

「断熱3mmでこの効果なら、6mmいや9㎜にするとモットモット良くなるかも~」

と勘違いする事が有るからです。

確かに、計算した数値は、効果のある方に傾きます。

ただそれがベストか否かは、実際に試して検証しなければ確定できません。

ましてや昇温時は、温度均衡が取れるまで、

放熱よりも、蓄熱と言う現象が強く作用します。

畜熱は、当然断熱材にも蓄積して行きますので、安易に厚みを増やしてしまうと、

蓄熱のキャパが増え、思っていた程のスピードでは、温度が上がらないと言う事に成りますし、

同時に放熱も起こっている為、ヒーター容量が足りなく成り、

目的温度にすら上がらないと言う事も起こります。


目的温度に、元のままの状態で、多少時間が掛っても、出来るのるなら、

断熱で改善の可能性は有りますが、

如何しても上らないから、断熱材でなんとかしよう、

と考えた時は、ヒーター容量の見直しをしててください。


結局、断熱材の厚みは、100℃~200℃までの断熱なら、

3~6㎜程度が、ちょうど良い塩梅ではと考えています。正し、参考まで~


*1について
Al(アルミ)の熱伝導率は、なんと203.796kcal/m・h・℃(27℃時)あります。

*2について、
ヒーテッド・ベッドが、ガラスコンポジット基盤の場合以外は検討の余地有りです。

特に、造形面に(*1)アルミが載った場合、放熱で曳かれる熱が可也あるからです。

①気温 24℃
ヒーテッド・ベッドの表面温度 110℃
上記ヒーテッド・ベッドの材質
ガラスコンポジット基盤の熱伝導率 8.599kcal/m・h・℃
ガラスコンポジット基盤の厚み 2mm

②気温 24℃
ヒーテッド・ベッドの表面温度 110℃
上記ヒーテッド・ベッドの材質若しくは表面配置の
アルミプレート熱伝導率 203.796kcal/m・h・℃
アルミプレートの厚み 2mm

上記条件から、
1時間計、単位面積から放熱される熱量を計算すると、
①2462.3Kcal/㎡・h

②19452.3Kcal/㎡・h

となり、②÷①=7.900

ヒーテッド・ベッドの造型面に、アルミプレート(板)を使用する場合、

ガラスコンポジット基盤ので出来たヒーテッド・ベッドの、

7.900倍、放熱しやすいと言えます。


Y軸のトッププレートにアルミを使用した場合、中々昇温しないのでは無く、

温もって来た熱が、同時に放熱もして、冷めて仕舞っている事という事を、考慮しなければと考えます。


追加 *AAA
atom用ヒーテッド・ベッド70Wが適正な容量を、持っているとした時

200㎜×200㎜のヒーテッド・ベッドの容量は、

以下の強式から計算すると良いと考えます。

150mm×150mm=22500m㎡ 200mm×200mm=40000m㎡

70×40000÷22500≒124.4444・・・・・

切上げて125Wのヒーテッド・ベッドを使用する。


と言った感じです。



良ければ、参考にしてください~



人気サイトランキングにも参加しました。
クリックしてくだされば、嬉しく思います~

人気サイトランキング

そして、今まで通り、ブログランキングにも参加しております。
とっても励みになりますので、是非「ポッチ」とクリックしてください~
にほんブログ村 美術ブログ 陶芸へ
にほんブログ村

そして、此方にも参加しております。
一旦戻ってもらって、
「ポッチ」とクリックして頂くとうれしい~です。
ブログ


ショッピングカート
http://sisyougama.cart.fc2.com/
是非おこし下さい。

********************************************************
さて、紫松窯の事を、もっと良く知りたい方は。こちらまで↓
http://www.dab.hi-ho.ne.jp/kabumatsu/





スポンサーサイト



Copyright © 福業陶芸家、将の日々悲喜こもごも. all rights reserved.