Lüfter-Effizienz selber testen

  • Da mich aktuell mal wieder die Leistung des ab Werk verbauten Bauteillüfters eines Druckers (in dem Fall des Snapmaker J1) absolut nicht zufrieden stellt, habe ich mal ein paar Teile erstellt bzw. aktualisiert, mit deren Hilfe man zumindest grob die Leistungen verschiedener Lüfter bewerten kann.


    Erstens mein kleiner (20x20x10 mm^3) Fan Power Test zum Drucken, an dem man deutlich sieht, wo die Bauteilkühlung effektiv wirken kann und wo nicht.


    Das Modell hat zwar nur Überhänge von ca. 26°, ist aber aufgrund seiner geringen Größe und der scharfen Ecken gemeiner ist als der Bug vom 3DBenchy.


    Zwischen diesen zwei Ausdrucken liegen offensichtlich Welten, sie stammen aber beide vom J1, sogar gleichzeitig gedruckt. Grün: 2x Usongshine 5015 Radiallüfter, weiß: 1x originaler 4010 Radiallüfter.




    Zweitens ein paar Klappdeckel, die der zu testende Lüfter möglichst weit anheben können sollte.


    Nummeriert von 1-3 steigt auch das Gewicht, also ist der beste Lüfter derjenige, der den Deckel mit der höchsten Nummer am weitesten angehoben bekommt.


    Die Deckel liegen für 4010, 4020 und 5015 Radiallüfter vor, die Gewichte werden höher mit der Lüftergröße, der 1er 5015er Deckel ist also schwerer als der 1er 4010er.


    Hier mal eine kleine Testreihe mit 24V 5015 Lüftern:


               


    Von links nach rechts:

    Der GDSTime Lüfter schafft es gerade so, den leichtesten Deckel minimal anzuheben.

    Der schwerste Deckel bleibt mit diesem Lüfter einfach liegen.

    Der Winsinn Lüfter kann den schwersten Deckel schonmal halbwegs anheben.

    Der Usongshine Lüfter klappt den schwersten Deckel deutlich weiter auf.

    Der Sunon Lüfter kippt den schwersten Deckel manchmal sogar komplett über.


    Hier alle STLs zusammengepackt: Fan Test by alfrank.zip


    Viel Spaß!

    Seit 50 Jahren am Basteln, seit 2017 an 3D-Druckern, jetzt nur noch Drucken ohne Basteln mit:

    Bambu Lab X1CC & P1S, Elegoo Mars 4 Ultra & Saturn 3 Ultra, der Rest ist nur noch zur Zierde da.

  • Super Idee Alex! :)


    (Armutszeugnis für J1 :(


    Eine Anmerkung möchte ich noch ergänzen. Manchmal ist ein Lüfter völlig ok, wird aber durch einen schlecht konstruierten Fan-Duct zunichte gemacht. Wobei m.E. nicht unbedingt die "Rundum-Ducts" die besten sind, wo sich die Luftströme in der Mitte aufheben.

  • Bei den Rundum-Luftkanälen kommt meist nirgendwo mehr genug Luft raus.


    Ein starker Lüfter links, einer rechts, mit breiten Düsen, die sauber unterhalb die Nozzle zielen, gut ist's.

    Seit 50 Jahren am Basteln, seit 2017 an 3D-Druckern, jetzt nur noch Drucken ohne Basteln mit:

    Bambu Lab X1CC & P1S, Elegoo Mars 4 Ultra & Saturn 3 Ultra, der Rest ist nur noch zur Zierde da.

  • Die Lüfterleistung bei gleicher Baugröße unterscheiden sich im Grunde genommen hauptsächlich durch die Drehzahl. Schnellere Lüfter sind leistungsstärker, aber in der Regel aber auch dann oftmals lauter. Das Testprinzip mit den Deckeln finde ich dafür einfach und gut. Oftmals ist nur leider die Spannung angegeben.


    Die Anmerkung von Fritz teile ich komplett. Beim Kanal selbst kann man unglaublich viel falsch machen und das bisschen Energie aus den Lüfter anderweitig oder in die falsche Richtung verbraten.

    Gerade die rechts/links Kombi verschenkt viel Kühlleistung, da sich die Wärmeabfuhrströme in der Mitte an der Düse treffen. 2 spiegelbildliche Hotendkühler macht ja auch niemand. Warum macht man diesen Fehler bei den Bauteilkanälen so oft? ?( Im Grunde genommen würde ein dritter Kanal das ganze Problem deckeln. ;)

    Einmal editiert, zuletzt von taeky ()

  • Deshalb hab ich auch keinen umlaufenden Kanal gebaut, sondern zwei parallel laufende Bauteillüfter eingesetzt, die aus beiden Richtungen aufs Bauteil blasen. Und die werden halt beide über die Lüftereinstellungen beeinflusst und blasen deshalb immer gleichmässig aufs Druckteil.

    Gruss Alex


    Meine Drucker sind ein Sovol SV04 und ein Anycubic Mega X (inzwischen ausser Betrieb genommen), als Slicer nutze ich Ultimaker Cura und mit Tinkercad erstelle ich meine Konstruktionen. Gedruckt wird über einen Raspi 4, auf dem Octoprint läuft.

  • Deshalb hab ich auch keinen umlaufenden Kanal gebaut, sondern zwei parallel laufende Bauteillüfter eingesetzt, die aus beiden Richtungen aufs Bauteil blasen. Und die werden halt beide über die Lüftereinstellungen beeinflusst und blasen deshalb immer gleichmässig aufs Druckteil.

    Ich habe mal eine Gegenüberstellung gemacht. Es ist nicht ganz so schlimm, wie ich es erwartet hätte. Aber zwei gegenüberliegende Kanäle sind nicht so ideal für eine gleichmäßige Kühlleistung in allen Verfahrrichtungen.


    Video


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  • taeky Wow, schöne Veranschaulichung!


    Womit hast Du das erstellt, machst Du sowas beruflich?

    Seit 50 Jahren am Basteln, seit 2017 an 3D-Druckern, jetzt nur noch Drucken ohne Basteln mit:

    Bambu Lab X1CC & P1S, Elegoo Mars 4 Ultra & Saturn 3 Ultra, der Rest ist nur noch zur Zierde da.

  • taeky Wow, schöne Veranschaulichung!


    Womit hast Du das erstellt, machst Du sowas beruflich?

    Das ist mit dem SolidWorks Aufsatz Flow Simulation erstellt und ja es ist Teil meines Jobs. Anders wäre es auch gar nicht möglich. FlowSimulation kostet ca. 15.000 € in der Anschaffung und ist in der Bedienung alles andere wie Selbsterklärend. Aber ich liebe diese Entwicklungsarbeit so, dass ich meine Freizeit damit verbrate. ^^ Es ist immer wieder so faszinierend und oftmals sehr überraschend wenn man die Resultate sieht. Den Dualkanal hatte ich im ersten Versuch etwas zu kurz ausgeformt. Es sah eigentlich für mich so ganz passend aus. Die Luft ist dann vorn an der Düse vorbei geströmt, obwohl die Ausgänge parallel daneben lagen.

  • taeky ,

    berücksichtigst Du auch die Layerstruktur?

    Ich würde aus Unwissenheit und / oder Leichtsinn behaupten, das ein Bogen nicht so viel Einfluss hat, wenn die Wand glatt ist.

    Ein Bauteilkühler aus Resin oder SLS Druck würde jede Geometrie möglich machen.

    Man muss bedenken, das „Inneres“ Stringing der größte Feind vom Flow ist. :P

  • Der Voron Stealthburner wurde für sehr gute Kühlleistung bei sehr schnellem Drucken konstruiert. Er hat je eine Düse links und rechts, die nach schräg hinten blasen. Dadurch behindern sich die Luftströme nicht.

    Die Luftkanäle und Düsen sind am Hotend-Teil innen, nicht an der massiven Frontverkleidung.


    Der Aufbau mit einem 5015er Radiallüfter oberhalb eines 4010er Axiallüfters fürs Hotend ist ziemlich mächtig, aber die Düsen funktionieren hervorragend.

  • berücksichtigst Du auch die Layerstruktur?


    Ein Bauteilkühler aus Resin oder SLS Druck würde jede Geometrie möglich machen.

    Das ist ein ganz wichtiger Punkt. Die Flowsimulation berücksichtigt nämlich per se erstmal glatte Wände (zumindest in meiner SWX-Express-Version) taeky entschuldige falls du das schon aufwändig berücksichtigt hast.


    Was ich auf jeden Fall bestätigen kann ist dass ein SLA-gedruckter Lüfterkanal im Vergleich zu FDM sehr viel bessere Kühlleistung bringt.

  • Druckt nicht ,

    das ist wohl war.

    Aber da wird mit mächtigen Gerät alles kurz und klein geblasen.

    Effizienz ist hier das Zauberwort.

    Ein Lüfter der nicht auf 100% läuft ist auch nicht 100% laut.

    Und eins sollte man auch in Betracht ziehen, wer wie ein Ochse kühlt, hat nachher keine richtige Layerhaftung mehr.

    Man muss immer entscheiden, druckt man für Mädchen auf Tribüne oder ein funktionierendes Teil. :P

  • taeky ,

    berücksichtigst Du auch die Layerstruktur?

    Ich würde aus Unwissenheit und / oder Leichtsinn behaupten, das ein Bogen nicht so viel Einfluss hat, wenn die Wand glatt ist.

    Ein Bauteilkühler aus Resin oder SLS Druck würde jede Geometrie möglich machen.

    Man muss bedenken, das „Inneres“ Stringing der größte Feind vom Flow ist. :P

    Ich könnte eine Oberflächenrauheit einbringen, aber mache es nicht. Die Unterschiede sind auf dem kurzen Weg verschwindend gering. Sehr viel wichtiger sind Richtung und Verteilung. Diese wirken sich enorm auf den Kühlbereich aus. Eine andere wichtige Erkenntniss konnte ich auch schon feststellen, die ich nie bis dahin auf dem Schirm hatte. Die Luftstromleistung des Lüfters selbst ist nicht homogen. Das bedeutend wenn du den Lüfterstrom gleichmäßig in linke und rechte Seite teilst, sind es eben nicht gleiche Verhältnisse. Die Ansaugseite (hier links) fördert deutlich mehr Luft.

    Eigentlich auch logisch, da die Luft beim eintreten von den Schaufeln mitgerissen wird. Das heißt im Umkehrschluss, dass du danach irgendwie die Luft durch spezielle Kanalformen ins richtige Verhältnis bringen solltest. Ich habe viele Stunden nur damit verbracht, dieses gleichmäßige Verhältnis durch Verteilungswände zu erreichen. Bei den kleinen Lüfterleistungen sind da mm entscheidend gewesen. Sehr viel Arbeit, die man am Ende nicht sieht.

    Einmal editiert, zuletzt von taeky ()

  • Der Voron Stealthburner wurde für sehr gute Kühlleistung bei sehr schnellem Drucken konstruiert. Er hat je eine Düse links und rechts, die nach schräg hinten blasen. Dadurch behindern sich die Luftströme nicht.

    Die Luftkanäle und Düsen sind am Hotend-Teil innen, nicht an der massiven Frontverkleidung.


    Der Aufbau mit einem 5015er Radiallüfter oberhalb eines 4010er Axiallüfters fürs Hotend ist ziemlich mächtig, aber die Düsen funktionieren hervorragend.

    Ich kenne den Stealthburner nicht. Aber das ist genau der richtige Ansatz, den man offensichtlich erkannt hat. :thumbup:

  • Das ist ein ganz wichtiger Punkt. Die Flowsimulation berücksichtigt nämlich per se erstmal glatte Wände (zumindest in meiner SWX-Express-Version) taeky entschuldige falls du das schon aufwändig berücksichtigt hast.


    Was ich auf jeden Fall bestätigen kann ist dass ein SLA-gedruckter Lüfterkanal im Vergleich zu FDM sehr viel bessere Kühlleistung bringt.

    Mit den richtigen FDM Druckergebnissen ist eine SLA Oberfläche nicht unbedingt glatter Hier mein Klon aus Green Tec Pro Filament. ;)

  • Interessante Diskussion hier :thumbup: Viele gute Ansätze und wichtige Anmerkungen von allen Beteiligten! Bitte weiter so :thumbup: Es kommen ja logischerweise nicht nur die Luftströme aus den Verdichtern der Lüfter, sondern auch vom Rest des inneren des Druckers(bei geschlossenem Gehäuse), oder dem darunter liegenden Druckteil und dessen verwirblungen usw. Also definitiv ein sehr komplexes Thema!

    Drucker: Raise 3D E2 + Prusa MK3+

    Einmal editiert, zuletzt von Heule ()

  • Über die technischen Daten der chinesische Lüfter weiss man ja fast nichts. Es ist viel Glück wenn ein Lüfter einigermassen tut was er soll.


    Wenn man das Thema etwas ernsthafter betreiben wollte müsste man für jeden Lüfter und jede Düse ein Kennfeld ‚Druckverlust über Volumenstrom’ aufstellen und dann sehen welcher Lüfter zur Düse passt.


    Bei den meisten Düsen auf Thingiverse (z.B.) kann man nicht sagen wie gut sie sind. Es macht auch selten jemand Vergleiche.

    Ich glaube dass man ohne Simulation nur mit viel Erfahrung und sehr vielen Messungen eine vernünftige Düse hinbekommt. Deshalb bin ich skeptisch wenn jemand keine Bilder vom Flow oder Versuchsaufbauten zeigt.

    „Funktioniert viel besser als meine alte“ ist nicht sehr aussagekräftig.

  • Ja das ist alles schöne graue Theorie. Und ich finde die Spielereien mit so Simulationen auch immer wieder schön und faszinierend (bin selbst Konstrukteur) aber die Berechnungen und Simu in allen Ehren. Vergessen wird hierbei auch, das der Druckkopf sich bewegt und selbst da die Luftverteilung wieder deutlich anders sein kann, gerade bei schnellem Druck. Fährt der Druckkopf in Richtung der Ansaug Öffnung hast einen RamAir Effekt und die Anströmung verändert sich) fährst du schnell in die entgegen gesetzte Richtung kann ein Sog entstehen und der Lüfter läuft leer... Usw usf .


    Das gleiche gilt für die Ausströmung. Auch die wird durch die Bewegung und Richtungsänderungen abgelenkt...

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