Ile drukarka 3D zjada prądu?

Jednym z częstszych pytań, z jakimi spotykam się pokazując przedmioty z drukarki 3D, jest “ile kosztowało wydrukowanie czegoś takiego?”. Pomijając koszt zakupu i utrzymania samej drukarki oraz koszt czasu operatora (załóżmy że drukujemy dla przyjemności :)), należałoby wziąć pod uwagę wartość zużytego filamentu oraz wykorzystanej energii elektrycznej. No właśnie – czy drukarki są na tyle prądożerne, żeby warto było się się w ogóle zastanawiać nad tym drugim czynnikiem?

Jeśli chodzi o tworzywo to sprawa jest prosta – wystarczy położyć na wagę wydrukowany przedmiot, lub – przed wydrukiem – policzyć ilość niezbędnego materiału na podstawie informacji zwracanych przez slicer. A jakiego rachunku za prąd można się spodziewać puszczając np. 20 godzinny wydruk?

Górnym ograniczeniem prądożerności naszej drukarki będzie oczywiście moc samego zasilacza. W przypadku Prime’a jest to 221W, stąd – w ciągu 20 godzin urządzenie nie powinno pobrać więcej niż 4.4kWh. Jeśli np. płacimy 68 groszy za jedną kilowatogodzinę, będzie to maksymalnie 3 zł.

Jednak drukarka nie pracuje cały czas na pełnej mocy. Jak wspominałem jakiś czas temu w artykule o zasilaniu Prime’a, jej różne podzespoły pobierają w różnych momentach inną ilość prądu. Jak się okazuje, najbardziej prądożerny jest podgrzewany stół. Sporo mniej prądu potrzeba na przetapianie filamentu w głowicy, jeszcze mniej na silniki krokowe, a na samym końcu znajdują się wentylatory i elektronika.

Do pomiaru prądu wykorzystałem taki oto miernik:

Poza wskazaniem mocy (w watach), prądu (w amperach) oraz napięciu źródła zasilania (w woltach), pozwala on zliczać całkowitą ilość energii (kWh) oraz jej koszt (przy wprowadzeniu wcześniej odpowiedniego przelicznika). Jest to bardzo fajny wynalazek do sprawdzenia, ile np. nasz komputer albo lodówka zjada prądu, albo czy warto odłączać nieużywane zasilacze i ładowarki.

Po podłączeniu drukarki do owego miernika zrobiłem kilka różnych eksperymentów. Na początek puściłem 2 takie same wydruki, z włączonym oraz wyłączonym grzaniem stołu. W każdym z tych dwóch przypadków Prime pracował przez 2 godziny i 45 minut, zużywając 24 gramy filamentu. Wykonane przedmioty to łapki do quadrocoptera, umożliwiające mu miękkie lądowanie (przynajmniej w teorii – więcej na ten temat za jakiś czas)

Zużycie prądu w pierwszym wypadku (przy stole ustawionym na 65°C) wyniosło 0,218 kWh, a w drugim (druk na zimnej platformie) 0,088 kWh. Temperatura dyszy w obydwu przypadkach to 210°C.

Jak widać podgrzewana platforma zjada większą część energii potrzebnej drukarce do pracy (w powyższym teście było to ok. 60%). Przy dużych wydrukach można nieco zaoszczędzić drukując zimnym stole, z użyciem kleju czy specjalnej podkładki. W przypadku powyższych przedmiotów koszt samej energii to wg mojej taryfy 15 i 6 groszy (oczywiście dużo więcej kosztował sam filament – jakieś 1,50 zł na komplet elementów).

Jak wygląda zużycie energii na różnych etapach druku można zobaczyć na poniższym nagraniu z innym testowym modelem (platforma 65°C, dysza – 190°C):

Najwięcej prądu drukarka pochłania na początku pracy – czyli podczas nagrzewania stołu i hotendu. W trakcie druku temperatura tych elementów musi być utrzymana na stałym poziomie – żeby to zapewnić, układy grzewcze są sterowane ze zmienną mocą. Widać to w postaci częstych wahań chwilowego zużycia prądu na mierniku.

Na koniec sprawdziłem zużycie energii w następujących sytuacjach:

• 5,2 W – gdy drukarka ma jedynie włączone zasilanie
• 143 W – jedynie z włączonym grzaniem stołu
• 49,2 W – z włączonym grzaniem hotendu (i włączonym wentylatorem chłodzącym ekstruder)
• 11,0 W – z własnymi wentylatorami do chłodzenia wydruku, ustawionymi na 100%
• 14,4 W – podczas pracy wszystkich 3 silników krokowych (60 mm / s)
• 188 W – podczas grzania stołu, dyszy oraz włączonymi wszystkimi wentylatorami

Średnia moc, z jaką drukarka pracowała podczas kilku testów z drukiem z PLA przy włączonym grzaniu stołu wyniosła ok. 80-90W. W przypadku innych urządzeń niż Prime3D powyższe wartości będą trochę inne, jednak we wszystkich podobnych konstrukcjach (opartych o Prusę i3) całkowite zużycie prądu powinno być podobne. Większego poboru prądu można się spodziewać w maszynach z większą platformą lub z większą liczbą ekstruderów, z kolei bardziej energooszczędne mogą być drukarki z zamkniętą komorą roboczą.