Для корректной работы 3D принтера настоятельно рекомендуется осознанно выбрать источник бесперебойного питания (ИБП). Давайте разберемся на чем основан этот совет и как подойти к такому выбору.
Какие задачи решает установка ИБП для 3D принтера:
Для персонального или бытового 3D принтера, предназначенного для личного использования и больше соответствующего хобби его владельца, установка ИБП носит рекомендательный характер. Даже секундное прерывание напряжения непременно испортит результат, на который могло быть потрачено до 48 часов, но если смотреть на потери с точки зрения отбраковки материала, то потери будут небольшие. Владелец принтера обычно сам оценивает стоимость своего времени, материала и сравнивает их со стоимостью ИБП, чтобы принять решение. Однако, все дальнейшие рекомендации по выбору ИБП для домашнего пользователя тоже будут актуальны.
Более серьезно к данному вопросу стоит отнестись, когда речь идет об установке производственного, профессионального 3D принтера с закрытой камерой и несколькими экструдерами для работы с разными материалами или промышленного 3D принтера аддитивного построения. Там, где затронуты производственные интересы и потери (временные, материальные) имеют бОльшее значение.
Сам 3D принтер относится к дорогостоящему оборудованию, подключенный к нему ИБП убережет его при серьезных скачках напряжения, коротком замыкании, импульсных всплесках, шумах и гармонических искажениях в питающей сети. Такая защита положительно скажется и на сроке службы 3D принтера.
Второй момент – автономная работа. ИБП обеспечит автономной работой при полном отключении электрической сети и позволит либо завершить цикл печати, либо дать команду для корректного завершения цикла печати, либо позволит, не прерывая процесс, переключиться на резервный источник питания (генератор или вторая линия питания).
Обеспечение большого уровня автономии (от 30 минут и более) стоит достаточно дорого, здесь важно придерживаться рациональной разумности, продиктованной производственной необходимостью.
Обычно при выборе ИБП руководствуются несколькими ключевыми параметрами, самые очевидные из которых: топология, однофазное или трехфазное подключение (220 или 380 вольт), мощность нагрузки, величина и время перегрузки, диапазон рабочих напряжений, время автономной работы и возможность его наращивания.
Топология. Для корректной работы 3D принтера необходимо установить ИБП с выходным сигналом в виде чистой синусоиды (это обязательное требование совместимости с APFC-блоком питания), в эту категорию попадают SMART-модели и онлайн ИБП (технология двойного преобразования). Максимальную защиту от всех возможных неполадок в сети обеспечит онлайн топология, в первую очередь, рекомендуем рассматривать именно её. ИБП типа Онлайн позволит питать нагрузку при «некачественном» напряжении в сети (помехи, например, от промышленного оборудования, включенного в ту же сеть; всплески; шумы) без перехода на батареи.
Фазность. Выбор 3D принтера с однофазным или с трехфазным питанием продиктует необходимую фазность ИБП. В большинстве же своем 3D принтер представляет собой устройство с однофазным питанием и потреблением от 100вт до 7000вт. Требования к сети 220 вольт +/- 10%.
Мощность. При выборе мощности нужно обратить внимание на пиковую (!) нагрузку принтера. При штатном потреблении принтера 200-300Вт, пиковые нагрузки в момент нагрева рабочего стола и экструдеров значительно превышают 1кВт. Так, пиковая нагрузка среднего принтера (piocreat g5) составляет около 1,4 кВт, пиковая нагрузка промышленного принтера (piocreat g12) - 6,5кВт. Основными потребителями, как раз и являются нагревательный стол, нагревательная камера и экструдер, если мы говорим о FFF и FGF печати. Таким образом, подбирать нужно ИБП с учетом пиковой нагрузки конкретной модели принтера в момент нагрева и даже к ней иметь запас 10-15%. При подборе стоит учесть, что онлайн-ИБП может работать на 150% от номинала в течение 1-й минуты.
Еще одна тонкость, на которую не все обращают внимание, это показатели мощности ВА и Вт. Традиционно в названии ИБП все производители указывают максимальную мощность в ВА, но она не всегда равна показателям в Вт. Значения мощности в Вт нужно посмотреть в технических характеристиках ИБП. Если известна только мощность принтера в ВА, то во избежание перегруза ИБП, стоит принять эту мощность как в Вт, чтобы ВА принтера были не больше выходной мощности ИБП в Вт.
Время автономии. Профессиональные модели ИБП, как правило, имеют возможность нарастить штатное время автономии за счет добавления внешних батарейных блоков или построения дополнительных батарейных массивов. Но, как упоминали ранее, обычно это дорогостоящие решения, продиктованные производственной необходимостью и требующие специального экономического обоснования. На практике чаще применяется принцип разумной автономии, который составляет 10-15 минут. Этого времени достаточно чтобы безболезненно пережить кратковременные отключения сети или корректно завершить цикл печати.
Определенные, дорогостоящие модели принтеров можно запрограммировать в связке с ИБП таким образом, чтобы в случае отключения электричества принтер допечатал текущий слой, сохранил информацию о готовности и позиции детали на столе и после этого завершил работу. В этом случае после возобновления электропитания можно будет продолжить печать с того отрезка, на котором она была остановлена.
Через подключенный к принтеру ИБП можно настроить удаленный мониторинг и получать оповещения о статусе работы, следить за энергопотреблением, понимать состояние батарей. Есть несколько вариантов реализации такого решения - через прямое подключение к компьютеру, через облачную карту или по SNMP протоколу.
Для ИТ-оборудования это привычная процедура, в работе 3D принтера применяется пока крайне редко, однако о самом существовании этой возможности лучше тоже знать.
Наиболее популярными ИБП для среднего по мощности класса 3D принтеров является модели Эксперт-10000 и Эксперт-6000.
Причины выбора достаточно очевидны: топология онлайн, достаточный запас по мощности, штатные АКБ обеспечивают до 10 минут автономной работы, возможность удаленного мониторинга, хорошие показатели по энергоэффективности. Стоечные модели Эксперт позволяют нарастить время автономии с помощью внешних батарейных модулей (ВБМ).
Эта статья не претендует стать полноценным руководством подбора ИБП для 3D принтера, однако, здесь описаны все основные моменты выбора, о которых стоит подумать и которые стоит обговорить при покупке.
Статья написана при участии специалистов компании i3D (https://i3d.ru/), являющейся системным интегратором промышленных 3D-решений и обладающая колоссальным опытом в проектировании и внедрении.