Il consumo energetico della stampante 3D

La stampante 3D è una macchina incredibile, che, se utilizzata correttamente può fare cose incredibili. Per uno stampatore principiante i dubbi possono essere molti, uno di questi riguarda il costo di una stampa. Una stampante 3D in funzione ha due costi principali: energia elettrica e materiale. In questo articolo ci occuperemo dei costi dovuti al consumo energetico della stampante, ma anche del computer che deve rimanere acceso durante il lavoro.

Prima di continuare nella lettura, aspetta! Potrebbe interessarti anche l’articolo su come scegliere il miglior alimentatore per la tua stampante e farne la manutenzione.

Il consumo rimane sempre invariato?

Assolutamente no, il conumo energetico della stampante 3D cambia, ma possiamo dividerlo in X fasi:

1. Standby
2. Riscaldamento
3. Stampa

Ogni fase ha un consumo decisamente diverso che vedremo adesso.

Fase di StandBy

La fase di standby è quella con il minore consumo energetico. In questa fase i motori non sono alimentati e le parti riscaldanti sono disattivate. Le ventole di raffreddamento sono spente o funzionano a velocità ridotta. Il consumo di corrente è dovuto solo alla scheda di controllo della stampante ed alle eventuali ventole accese.

Una scheda di qualità può sicuramente ridurre il consumo durante lo StandBy. Le schede migliori sono quelle originali che vengono fornite al momento dell’acquisto, in quanto sono progettate appositamente per avere la migliore efficienza su quella stampante.

In stampanti autocostruite (o comunque modificate) potrebbero non utilizzare al meglio una scheda specifica, ma necessitano di schede generiche come la Ramps. Ne abbiamo parlato nell’articolo su come scegliere la giusta scheda per la stampante 3D.

Fase di riscaldamento

La fase di riscaldamento è caratterizzata da un consumo energetico mostruosamente alto. Avviene durante l’avvio della stampa. L’ugello e il piatto riscaldato sono al massimo della potenza per raggiungere velocemente la temperatura necessaria per la stampa (Come capire qual’è la giusta temperatura di stampa di un filamento).

Fase di stampa

In questa fase l’energia elettrica utilizzata è ad un livello intermedio tra la fase di riscaldamento e la fase di standby. Il consumo è dato dai motori stepper in movimento, dalle ventole di raffreddamento e dai sistemi di riscaldamento in funzione (ma non al massimo della potenza).

Il consumo qui è dato per oltre il 97% dai motori, ma possiamo tentare di ridurre gli sprechi. Per iniziare dobbiamo regolare correttamente la vref, un valore troppo alto porterà a un maggiore spreco di corrente (quella in eccesso viene sempre trasformata in calore).

Anche l’attrito, sebbene in misura minore, può comportare un aumento dei consumi. Per risolvere questo problema è sufficiente eseguire una corretta manutenzione della stampante.

Monitorare il consumo elettrico

Adesso che sappiamo le varie fasi del consumo elettrico della nostra stampante 3D, dobbiamo solo capire a quanto equivalgono in termini di kW/h, cosi da sapere quanto abbiamo speso in energia elettrica. Per fare ciò utilizzeremo uno strumento semplicissimo che oltre a misurare la quantità di energia elettrica richiesta dalla stampante, ci dice anche direttamente quanto abbiamo speso per acquistare quell’energia dal nostro fornitore.

Il dispositivo in questione lo possiamo trovare su Amazon a meno di 20€ cliccando qui.

Il dispositivo è plug-and-play, ciò significa che (in linea di massima) non necessita di nessuna configurazione per essere utilizzato. Per la determinazione del costo viene considerata la tariffa di 1€/kWh. Fortunatamente le tariffe per la corrente elettrica sono decisamente inferiori, normalmente attorno a 0,34€/kWh.

Per regolare il costo effettivo dovete procurarvi una vostra bolletta e dividere l’importo totale pagato per i kWh consumati.

Esempio

Costo bolletta: 10€

kWh consumati: 5kWh

Costo per kWh: 10/5 = 2€/kWh

Una volta appurata la vostra tariffa tenete premuto il pulsante Cost, quindi premete Up per regolare la singola cifra e premete Set per impostare la cifra successiva. Premete Cost per salvare il valore impostato.

Ridurre il consumo della stampante

A questo punto sappiamo quanto ha consumato la stampante 3D per produrre un determinato oggetto… ma come possiamo ridurre la quantità di energia elettrica necessaria alla stampante per funzionare?

Innanzitutto, analiziamo quali sono i componenti che consumano energia elettrica (sotto elencati dal più al meno influente):

1. Riscaldatori (Ugello e Piatto)
2. Motori stepper
3. Sistema di illuminazione
4. Ventole di raffreddamento
5. Scheda di controllo

Riscaldatori

Dalla classifica qui sopra, possiamo notare che sono le cartucce riscaldanti a consumare la stragrande maggioranza dell’energia elettrica richiesta dalla stampante 3D, purtroppo non abbiamo modo di ridurre questo consumo. La sostituzione periodica delle cartucce riscaldanti con una nuova di qualità (come questa) può aiutare, ma non farà molta differenza.

Stepper

Possiamo però lavorare sugli stepper, infatti il loro consumo dipende da due fattori importanti: la quantità di forza che devono utilizzare, e la loro temperatura.

Per ridurre lo sforzo dei motori per movimentare le parti meccaniche, dobbiamo procedere ad una corretta manutenzione della stampante. In particolare dobbiamo assicurarci che le barre lisce e filettate siano sempre ben lubrificate. Se vuoi saperne di più leggi l’articolo su Come effettuare la manutenzione alla stampante 3D.

Anche la temperatura dei motori influisce sul loro consumo e sopratutto sulla loro usura. Per far si che l’efficenza dello stepper sia alta dobbiamo abbassare il più possibile la temperatura dello stesso. Per fare questo abbiamo vari metodi, il più popolare consiste nell’applicare dei dissipatori, ma esistono altri metodi più efficaci dei quali abbiamo parlato nell’articolo su Come raffreddare gli stepper.

Sistema di illuminazione

Molte stampanti 3D sono dotate di strisce LED per illuminare il piatto di stampa. Queste strisce consumano energia elettrica, e visto che la stampante può lavorare anche al buio il nostro consiglio è quello di spegnere i LED oppure dotarli di un interruttore. Nel caso decidiate di scollegare i LED, potrebbe esservi utile una torcia, come abbiamo visto nell’articolo su Gli strumenti indispensabili per chi stampa in 3D.

Ventole di raffreddamento

Il loro consumo non è elevatissimo, ma nelle stampanti che ne hanno molte può diventare importante. Le ventole cinesi (quelle utilizzate in quasi tutte le stampanti) hanno un consumo elettrico molto alto (anche 0,2A l’una), per ridurlo non dovete fare altro che sostituirle con delle ventole più costose, ma anche più silenziose e performanti. Le migliori sono quelle senza spazole (brushless) e con cuscinetto a sfera, tipo queste.