3D-Drucker Vorsicht Brandgefahr

Der 3D-Drucker als potentielle Brandursache: Ich hatte davon gelesen und mir dazu auch Gedanken gemacht, allerdings an der falschen Stelle.   

Vorsicht Brandgefahr

Als Brandursache hätte ich immer den MOSFET oder das Hotend in Betracht gezogen, bei meinem Drucker hat dann aber ein fehlerhafter Kontakt bei der Stromzufuhr zu einem Verschmoren der Buchse und des Stecker geführt. Das Problem hat sich langsam angebahnt: Sporadische Aussetzer und später der Geruch nach verbrannter Elektronik, welchen ich anfangs nicht zuordnen konnte. Von außen kaum ersichtlich, lag die Ursache aber an der Stromzufuhr zum Controller Board:

  

Nachdem ich das Problem gefunden hatte, habe ich die Kabel direkt auf das Controllerborad gelötet und einen zusätzlichen MOSFET verbaut, mehr dazu weiter unten ...

die Ursache: kleine Spannung, hohe Ströme:

Tatsache ist, dass speziell das Heizbett bei 12V relativ viel Strom zieht. Das Netzteil des Druckers liefert 12V und 15A, was einer Leistungsaufnahme laut Spezifikation von ca. 180 Watt entspricht. Die gemessene Leistungsaufnahme des Druckers liegt insgesamt bei 121Watt, das Netzteil hätte hier theoretisch noch Luft:

Ein Multimeter zwischen den Kontakten zum Heizbett (MK2a Heatbeat) zeigt beim Einschalten bis zu 9 Ampere an, was bei 12V mehr als 100Watt ergibt (12V*9A)

Bei mehr als 100 Watt für das Heizbett und einer Leistungsaufnahme von insgesamt 121 Watt bleibt nicht mehr viel für das Board selbst und die Heizdüse übrig. Der Überwiegende Anteil des Stroms läuft also über das Controller Board und einem MOSFET zum Heizbett.

MOSFET

Zuständig für das Schalten des Heizbettes und der Heizdüse sind sog. MOSFET. Der komplette Strom muss durch diese Leistungsbauteile durch, entsprechend heiß werden diese beim Ansteuern des Heizbetts. Auf mein Controller Board, dem GT2560, sind 3 MOSFET verbaut, standardmäßig werden aber nur zwei verwendet: einer für die Heizdüse (Hotend), einer für das Heizbett, der dritte MOSFET wäre für ein optionales zweites Hotend:

Um das Controller Board zu entlasten und den größten Teil des Stromes daran vorbeizuschleusen, kann ein zusätzlicher MOSFET verbaut werden:

Der MOSFET bekommt direkt vom Netzteil mit einem eigenen Kabel Strom und wird dann über den bestehenden MOSFET gesteuert. Der bestehende MOSFET hat dabei leichtes Spiel, da er keine Last mehr tragen muss.

Als MOSFET kann ein wesentlich leistungsfähigeres Bauteil verwendet werden, welches wesentlich weniger heiß wird als der originale MOSFET des Controller Board und somit das Risiko erheblich minimiert.

Andere Verbesserungen am Drucker, siehe: Prusa i3 basierte Drucker: Verbesserungen und Anpassungen

 

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