3D 프린터 워터 펌프 수명 및 소음 감소 가이드

3D 프린터 워터 펌프 수명 수치는 듀티 패턴 없이는 아무 의미가 없습니다. 300,000 사이클은 공개된 테스트에 사용된 5초 켜기, 3초 끄기 패턴에서 약 667시간이지만, 10초 켜고 20초 끄기에서는 2,500시간입니다. 소음은 펌프뿐만 아니라 장착 및 드라이브 설정에 따라 달라집니다.

1. 펌프 수명 등급이 실제로 측정하는 것

게시된 수명 수치는 세 가지 사항이 첨부된 경우에만 의미가 있습니다. 즉, 테스트한 사용 패턴, 테스트한 유체, 수명 종료의 정의입니다.

이 제품군에 게시된 테스트는 다양한 패턴을 사용합니다. 5초 켜고 3초 끄는 것은 62.5%의 듀티이고 시간당 450사이클입니다. 10초 켜고 20초 끄는 ​​것은 33.3%의 듀티이고 시간당 120사이클입니다. 따라서 동일한 300,000사이클 등급은 첫 번째 패턴에서 약 667시간의 작동 시간을, 두 번째 패턴에서는 약 2,500시간의 캘린더 서비스를 설명합니다. 이는 테스트 조건만으로 거의 4배에 달하는 수치입니다.

표 1. 동일한 펌프 제품군에 대해 게시된 수명 수치와 각 펌프 제품군의 작동 패턴.

출처: 제조업체 제품 페이지, 애플리케이션 기사 및 사양 요약; 발표된 수치.

그림 1. 일일 리필 이벤트에 대해 게시된 각 주기 등급이 암시하는 서비스 기간.

출처 : 저자 산술 - 등급을 일별 사건으로 나눈 값 365배. 등급 감소가 적용되지 않음: 게시되지 않음.

연동 펌프의 수명이 480,000회라는 것이 현실적입니까?

이 수치는 게시되었지만 동일한 5초 켜기, 3초 끄기 패턴에서 300,000회 이상의 주기를 명시하고 600,000회 전달 주기에 대해 수행된 별도 테스트를 보고하는 제조업체의 자체 제품 페이지와 일치하지 않습니다. 하나의 패턴에 세 개의 숫자가 있다는 것은 적어도 두 개가 서로 다른 것을 측정하거나 하나가 틀렸다는 것을 의미합니다. 등급을 테스트 설명으로 취급하십시오. 테스트가 어떻게 끝났는지 물어보고 사이클 헤드라인이 아닌 몇 시간 내에 튜브 교체를 계획하십시오.

다음 내용을 읽어보세요:SC2201RPW 제품 페이지.

2. 펌프의 수명을 결정하는 부품

수명은 제품군당 하나의 마모 부품, 즉 연동 펌프의 튜브와 기어 펌프의 기어, 베어링 및 모터 브러시에 의해 결정됩니다.

연동 펌프에서는 유체가 튜브를 떠나지 않으며, 표준 압축 영구 변형 테스트에서 다루는 동작인 영구 압축 영구 변형으로 인해 튜브가 파손됩니다. 펌프가 멈추기 전에 흐름이 떨어지고 새 튜브가 유체 경로를 갱신합니다. 프린터 리필 의무에 대해 게시된 지침은 튜브 수명이 몇 개월에서 1년입니다.

기어 펌프에서는 유체가 윤활유이기도 합니다. 게시된 사양에서는 20초를 초과하는 공회전을 금지합니다. 왜냐하면 기어는 유체 없이 하우징에 대해 마모되고 영구적으로 열린 간격이 있어 펌프의 남은 수명 동안 흐름과 압력이 감소하기 때문입니다. 여기의 기어 펌프는 자체 프라이밍 기능이 없으며 배출구가 막혀도 펌프가 멈추지 않습니다. 내부 누출, 열 및 마모가 발생합니다.

표 2. 마모 부품, 고장 메커니즘 및 처음 나타나는 증상.

출처: 제조업체 제품 페이지, 레진 리필 기사 및 사양 요약; ASTM D395에 따른 압축 영구 변형 동작.

다음 내용을 읽어보세요:연동 펌프와 기어 펌프.

3. 소음: dB 수치가 알려주는 것과 알려주지 않는 것

노이즈 수치는 거리, 장착, 주파수 가중치 및 배경 레벨이라는 네 가지 조건이 함께 제공되는 경우에만 비교할 수 있습니다. 여기에 게시된 그림 중 어느 것도 네 가지를 모두 명시하지 않습니다.

3V 펌프의 페이지는 더 투명합니다. 30cm에서 60dB 미만이며 진동 소음을 흡수하기 위해 5cm 스폰지에 펌프를 장착한 상태에서 5V DC에서 측정되었습니다. 이는 펌프를 견고한 프레임에 볼트로 고정하여 얻을 수 있는 것이 아니라 진동 차단 벤치 측정입니다. 24V 펌프는 50cm 거리에서 측정했을 때 60dB로 게시되었으며 장착 조건은 명시되지 않았습니다.

자유장에 있는 작은 소스의 경우 음압은 거리가 두 배로 늘어날 때마다 약 6dB씩 떨어지므로 30cm에서 60dB는 60cm에서 대략 54dB, 120cm에서 48dB에 해당합니다(그림 2). 따라서 50cm에서 인용된 수치는 30cm에서 인용된 수치보다 더 느슨한 측정 지점이며 가중치가 일치하지 않는 한 제3자 판독값과 비교되지 않습니다. A-가중 수준은 관례이며 이를 생성하는 기기는 IEC 61672-1에 지정되어 있으며 공식적으로 결정된 음력 값은 대신 ISO 3744를 따릅니다.

맥락에 따라 미국 직업 제한은 8시간 작업 수준으로 85dBA이고 허용 노출 제한으로 90dBA이므로 60dB 미만으로 측정된 펌프는 두 가지 모두에 잘 들어맞습니다. 유용한 질문은 안전이 아니라 옆에 앉을 수 있을 만큼 조용한지 여부입니다.

그림 2. 자유 장의 작은 소스에 대해 2배 규칙당 6dB를 사용하여 거리에 대해 표시된 두 가지 공개된 주장.

출처: 공개된 주장을 바탕으로 저자가 계산한 것(30cm에서 60dB 미만, 50cm에서 60dB). 실제 인클로저는 소리를 반사하므로 곡선을 예측이 아닌 추세로 읽으십시오.

다음 내용을 읽어보세요:마이크로 DC 펌프 소음 솔루션.

4. 연동 펌프 구동: 소음과 수명을 바꾸는 PWM 설정

PWM 드라이브는 듀티 사이클을 통해 속도를 설정하고 주파수를 통해 드라이브의 사운드를 설정합니다. 제조업체 지침은 20kHz에서 시작하여 무음 작업에 20~25kHz를 사용하는 것입니다. 다이어프램 펌프의 경우 최대 효율이 60~80%로 발표되었으므로 연동 펌프나 기어 펌프에서 이를 다시 측정하세요.

PWM은 고정 주파수에서 공급 전압을 켜고 끄며 온타임을 변경합니다. 모터는 펄스의 평균을 계산하므로 유효 전압과 전력은 듀티에 따라 증가합니다. 50% 듀티에서 유효 전압은 공급 전압의 약 절반이고, 듀티와 속도는 대략 비례하며, 연동 펌프는 용적형이기 때문에 유량은 속도를 따릅니다. 임계값 이하에서는 펌프가 시동되지 않습니다. 데드존은 결함으로 쉽게 오인됩니다.

주파수는 당신이 듣는 것을 결정합니다. 너무 낮으면 드라이브에서 윙윙거리는 소리가 나고 토크가 고르지 않게 전달됩니다. 너무 높으면 스위칭 손실로 인해 드라이버와 모터 코어가 대략 30~40kHz 이상으로 가열됩니다. 구리 손실은 전류 제곱에 저항을 곱한 값이며 저항은 섭씨 1도당 약 0.4% 증가하므로 펌프 속도가 느리다고 해서 자동으로 더 시원한 펌프는 아닙니다.

3D 프린팅 유체 제어 솔루션에서는 전기적 측면이 제어 측면만큼 중요합니다. 프린터 MCU는 핀당 약 25~40mA를 공급하는 반면 소형 펌프는 100~500mA를 소비하므로 MOSFET 단계는 선택 사항이 아닙니다. 펌프 모터는 인덕터이기 때문에 스테이지에는 플라이백 다이오드, 분기 퓨즈 및 돌입에 적합한 크기의 설계도 필요합니다. PWM은 피크 전류가 아닌 평균 전력을 제어하며 정지된 모터를 제한하지 않습니다.

PWM 속도 제어는 연동 펌프와 기어 펌프에서 동일한 방식으로 작동합니까?

원리는 동일합니다. 두 제품군 모두 용적형이므로 흐름은 샤프트 속도에 비례하고 듀티 사이클은 흐름 설정점을 제공합니다. 부하가 다릅니다. 기어 펌프의 전류는 압력과 점도에 따라 급격히 증가하고 유체가 묽어지면 내부 누출도 증가합니다. 연동 펌프의 부하는 튜브가 막히는 압력에 의해 설정되며, 이 압력은 튜브가 압축 세트를 받을 때 증가합니다. 기본적으로 둘 다 최대 성능으로 실행되어서는 안 됩니다. 효율성 피크는 최대 속도보다 낮습니다.

표 3. PWM 드라이브 증상, 원인 및 각 증상을 해결하는 설정.

출처: 제조업체 PWM 애플리케이션 가이드 및 프린터 메인보드 전압 및 전류 매칭 가이드.

다음 내용을 읽어보세요:PWM이 마이크로 펌프에 미치는 영향.

5. 기어펌프 소음 감소

기어 소음은 음조이며 속도와 압력에 따라 증가하므로 기어 펌프 소음 감소는 폼이 아닌 펌프 속도를 늦추고 이를 증폭시키는 유압 조건을 제거하는 것으로 시작됩니다. 기어 펌프는 좁은 공간 내에서 기어를 맞물려 유체를 변위시키며, 문헌에 따르면 더 높은 압력과 속도로 밀린 장치는 소음이 발생하는 경향이 있으며 특별한 예방 조치가 필요합니다.

장착은 두 번째 레버입니다. 3V 펌프에 대해 게시된 소음 수치는 진동 소음을 흡수하기 위해 5cm 스폰지에 펌프를 사용하여 촬영되었습니다. 스펀지가 숫자를 변경하면 브래킷이 운영자가 듣는 내용을 결정합니다. 견고한 금속 대 금속 장착으로 인해 펌프가 프레임에 의해 구동되는 확성기로 전환됩니다. 엘라스토머 패드, 플로팅 브래킷 및 유연한 튜브 루프가 해당 경로를 차단합니다.

제조업체의 결함 목록은 짧고 실용적이며 표 4는 각 원인과 대응책을 연결합니다. 5개 중 3개는 설계 결함이 아닌 유지 관리 문제이며, 로터 및 샤프트 공차가 가장 큰 단일 원인으로 지목됩니다.

표 4. 발표된 소음 원인과 각각에 대한 대책

출처: 제조업체 소음 문제 해결 참고 사항 및 프린터 펌프 분석 일반 기어 펌프 기준에 따른 기어 펌프 동작.

다음 내용을 읽어보세요:막힘, 거품 및 누출.

6. 3D 프린터 워터펌프 수명을 연장하는 유지보수

달력은 실패 응답을 능가합니다. 게시된 지침은 매주, 매월, 분기별로 실행되며, 소모품은 약 500시간 또는 계산된 수명의 2/3 중 먼저 도래하는 시점에 변경됩니다. 표 5에는 각 간격과 이를 통해 제거되는 오류가 나와 있습니다.

환경 우선: 게시된 주변 범위는 5~45°C이며 연속 사용으로 인해 모터 온도가 상승하고 브러시 수명이 단축될 수 있으므로 모터 주변의 공기 흐름을 계획하십시오. 방향: 모터 엔드 캡은 브러시, 회로 기판 및 연결부를 고정하므로 드립 루프를 사용하여 튜브를 배치하고 수위 피팅이 배수되지 않도록 펌프를 배치합니다.

그런 다음 루프를 계측합니다. 빌드당 흐름, 압력 및 듀티 사이클을 기록하면 유지 관리가 추세로 전환됩니다. 일정한 듀티에서 흐름이 떨어지는 것은 튜브 압축 세트 또는 막히는 스트레이너이고, 일정한 흐름에서 전류가 상승하는 것은 베어링 또는 브러시 문제입니다.

표 5. 프린터 펌프의 유지 관리 일정 및 각 간격으로 제거되는 오류.

출처: 제조업체 유체 시스템 유지 관리 지침, 주변 범위 확장, 엔드캡 메모 및 로깅 권장 사항.

다음 내용을 읽어보세요:연동 펌프 제품군.

7. 지정 전 확인할 사항

이 계열에 대해 발표된 5개의 주장은 서로 일치하지 않습니다. 펌프가 자재 명세서에 반영되기 전에 각각의 문제를 서면으로 해결해야 합니다.

펌프 가족.동일한 모델 번호가 일부 페이지에서는 기어 펌프로 설명되고 다른 페이지에서는 연동 펌프로 설명됩니다. 연동 펌프에는 습식 기어와 샤프트 씰이 없으므로 둘 다 옳을 수 없습니다. 기술적인 세부 사항(190mm 본체, 내부 기어, 브러시 마감 캡, 차단 시 누출 및 자체 프라이밍 없음)은 기어 설명과 동일합니다.

사이클 수.동일한 5초 켜기, 3초 끄기 패턴은 300,000주기 이상, 테스트된 480,000주기 수명, 최대 600,000주기 전달 테스트로 인용됩니다. 등급이 무엇인지, 테스트 한도가 무엇인지, 각 테스트가 어떻게 끝났는지 물어보세요.

전압이 설정되었습니다.한 페이지에는 3V, 5V 및 8V가 나열되어 있습니다. 다른 모델에는 동일한 모델에 대해 3V, 6V 및 12V가 나열되어 있습니다. 5V 전용 드라이버는 6V 펌프를 제공할 수 없으며 그 차이로 인해 컨버터와 레일 예산이 변경됩니다.

소모품 상태.한 페이지에는 교체할 튜브 소모품이 없다고 명시되어 있습니다. 제품 페이지에는 유체 경로가 명시된 길이의 실리콘 튜브로 설명되어 있습니다. 튜브 교체 간격은 유지 관리 비용이므로 소유 비용이 변경됩니다.

압력.동일한 펌프는 30kPa 이상, 6psi 이상(약 41kPa)에서 인용됩니다. 사양에서 하나의 단위와 하나의 숫자를 수정하십시오.

다음 내용을 읽어보세요:메인보드 전압 및 전류 매칭.

8. 10분 안에 해결되는 벤치 테스트

대부분의 불확실성은 한 번의 벤치 세션에서 사라집니다. 자유 흐름이 아닌 작동 압력에서 실행하고 작동 지점을 정의하는 세 가지 숫자인 흐름, 압력 및 듀티를 기록합니다.

의무를 쓸어 라.작동 압력에서 40, 60, 80 및 100% 듀티에서 유량을 측정하고 그 이하에서는 펌프가 더 이상 안정적으로 시작되지 않는 듀티, 즉 데드존을 기록해 두십시오.

뜨거울 때 반복하세요.30분간 달리고 반복하세요. 일정한 부하로 떨어지는 흐름은 압축 영구 변형 또는 희석된 유체를 사용하는 튜브입니다.

소음을 두 번 측정합니다.배송하려는 마운팅의 30cm 및 1m에서 읽습니다. 간격이 그림 2와 일치하지 않으면 펌프가 아닌 프레임에서 소음이 방출되는 것입니다.

주파수를 스윕합니다.고정 듀티에서 8~30kHz를 실행하고 선택한 설정에서 드라이버 온도를 듣고 확인하십시오.

다음 내용을 읽어보세요:24V 펌프 사양.

주요 시사점

사이클 정격은 듀티 패턴 없이는 아무 의미가 없습니다. 300,000 사이클은 5초 켜기/3초 끄기에서 667시간이지만 10초 켜기/20초 끄기에서는 2,500시간입니다.

하나의 마모 부품, 즉 연동 펌프의 튜브, 기어 펌프의 기어, 베어링 및 브러시가 각 제품군의 수명을 결정합니다.

dB 수치에는 거리, 장착, 가중치 및 배경 수준이 필요합니다.

PWM 듀티는 속도와 흐름을 설정합니다. PWM 주파수에 따라 듣는 내용이 결정됩니다. 20kHz에서 시작하여 무소음 작업에 20~25kHz를 사용하고 30~40kHz 이상의 실제 스위칭 손실을 예상합니다.

최대 속도 이하에서는 효율성이 최고조에 달합니다. 완전 구매 흐름은 루프를 사용하지 않을 수 있으며 열, 소음 및 마모를 지불합니다.

유지보수는 반응이 아닌 달력입니다. 주간 점검, 월간 검증, 분기별 스트레이너 교체, 약 500시간마다 소모품 교체가 이루어집니다.

다음 내용을 읽어보세요:SC2301CPW 24V 펌프.

자주 묻는 질문

3D 프린터 워터 펌프의 수명은 얼마나 되나요?

단일 등급이 아닌 듀티 패턴과 마모 부분에 따라 다릅니다. 리필 의무가 있는 연동 펌프는 몇 달에서 1년에 걸쳐 게시되는 튜브에 의해 제한됩니다. 기어 펌프는 기어, 베어링 및 브러시로 제한됩니다. 펌프를 비교하기 전에 자체 듀티 패턴을 사용하여 모든 사이클 정격을 시간으로 변환하십시오.

3D 프린터 펌프의 소리가 왜 이렇게 큰가요?

값싼 원인을 먼저 확인하십시오. 제조업체 목록에는 기계적 고장보다 액체, 스케일, 제한된 흡입구 및 일치하지 않는 전자 장치 없이 작동하는 것을 우선시하고 로터 공차를 가장 큰 원인으로 지정합니다. 그런 다음 장착을 확인하십시오. 게시된 그림은 스펀지에 찍은 것이므로 단단한 브래킷을 사용하면 조용한 펌프 소리가 커질 수 있습니다.

연동 펌프를 건조하게 작동할 수 있습니까?

유체 경로에 금속이 없고 튜브가 마모되는 부분이기 때문에 기어 펌프보다 낫습니다. 이 클래스의 기어 펌프는 기어가 하우징에 마모되어 간격이 영구적으로 열리기 때문에 20초를 초과하는 공회전을 금지합니다. 어느 쪽이든 시작하기 전에 프라이밍하십시오.

PWM 듀티 사이클이 낮을수록 펌프 수명이 길어지나요?

일반적으로 어느 정도까지는 그렇습니다. 효율성은 최대 속도 이하로 최고조에 이르며 최대 부하에서는 유용한 흐름 없이 열, 소음 및 마모가 추가됩니다. 따라서 모터가 불감대에 있고 제대로 냉각되지 않는 매우 낮은 부하를 제외하고는 동일한 전달 유량에서 낮은 부하가 더 완만하게 설정됩니다.

튜브를 교체해야 합니까, 아니면 펌프 전체를 교체해야 합니까?

연동 펌프에서 튜브를 교체하십시오. 이는 마모 부품이므로 교체하는 데 몇 분 정도 걸리며 유체 경로를 갱신합니다. 기어 펌프에는 이러한 소모품이 없으므로 흡입구 여과 및 프라이밍이 해당 설계에 더 중요합니다.

3D 프린터 펌프에 가장 적합한 PWM 주파수는 무엇입니까?

가청 범위 바로 위인 20~25kHz에서 시작하면 대부분의 스위칭 소음이 제거됩니다. 가정보다는 검증: 고정 듀티에서 8~30kHz를 스윕하고 작동 압력에서 드라이버 온도를 듣고 관찰합니다.