Fabrication "maison" d'un radiateur watercooling : choix des matériaux

[naru2to]

Bonjour,

Je conçois actuellement une imprimante 3D double extrusion adaptée à des matériaux "haute température" (ABS + fibre carbone, ABS + cuivre, etc) pouvant monter à 250°C voire 300°C. La problématique est que la tête actuelle (E3D Chimera) a un radiateur assez réduit, et pour que celui-ci reste à une température relativement basse pendant plusieurs heures d'impression, je souhaite remplacer le ventilateur 30mm peu efficace par un refroidissement liquide.

Les systèmes existants pour puce BGA (PC, Raspberry, etc) en cuivre sont assez lourds et les dimensions ne me semblent pas assez adaptées pour mon application. Je pensais plutôt à des canaux gravés dans plusieurs couches de PCB FR4 1,6mm (ça coute pas grand chose) comme ma pièce jointe, et collés ensemble à la colle époxy (avec d'un côté un capot en alu, et de l'autre un capot en FR4) et faire circuler de l'eau PPI ou liquide de refroidissement pour voiture.

Le FR4 est plutôt résistant dans le temps et la colle époxy aussi, est-ce que le choix de ces matériaux semble correct?

Merci
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[RomVi]

Bonjour

Pourquoi ne pas le graver dans un petit bloc d'alu ?
Ce radiateur à eau viendrait prendre place à quel endroit sur la tête ?

[Zozo_MP]

Bonjour
Une question bête pourquoi ne pas prendre des radiateurs water cooling utilisé en informatique (micro et serveurs)

Les prix sont raisonnables et plus facile à mettre en oeuvre.

Cordialement

[naru2to]

Ah oui j'ai oublié un détail important, le radiateur liquide viendrait se fixer au dos du radiateur de la tête (soit vissé, soit collé avec du double-face thermique) et j'aimerais que ça reste démontable.
Le problème de l'usinage dans l'alu, c'est qu'il faut le matériel pour le faire...
Le problème des radiateurs du marché, c'est qu'ils sont assez encombrants ou ont des formes bizarres compliquées à fixer. Dans mon cas la tête est en mouvement, il ne faut pas que le radiateur ajoute trop d'inertie.

L'intéret du PCB, c'est qu'on peut le designer comme on veut, commandé par 10 en Chine ça coûte 12€ avec frais de port

EDIT : L'emplacement serait là où il y a les trois perçages dans le radiateur alu, ça fait 30mm x 30mm :

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

Bonjour ,

Je me demande s'il ne serait pas intéressant d'utiliser des caloducs ?
RomVi saura répondre .

[RomVi]

Bonjour ,

Je me demande s'il ne serait pas intéressant d'utiliser des caloducs ?
RomVi saura répondre .

C'est une excellente idée je n'y avais pas pensé.
Il suffit alors de mettre une petite semelle alu percée dans l'épaisseur et y glisser un ou plusieurs caloducs ; on peut les trouver chez Conrad par exemple :
http://www.conrad.fr/ce/fr/overview/...tion-thermique

De l'autre coté on peut se contenter d'un radiateur à air plus performant, comme un de processeur.

[naru2to]

Les caloducs ne font que déplacer la chaleur, il faut quand même un radiateur pour l'évacuer. L'enceinte de l'imprimante sera fermée, donc avec les buses et le plateau chauffant la température à l'intérieur peut vite atteindre 40 à 50°C. L'idée était donc d'avoir quelque chose de léger pour ne pas perturber les mouvements X et Y de la tête qui peuvent être très rapides, et très compact car je n'ai pas prévu une grosse marge de manœuvre sur la longueur des axes (axes, glissières, rails, chariots et profilés, le prix grimpe vite quand on sort des dimensions standard...).

Je n'ai pas besoin d'un gros débit ni forte pression, donc à l'extérieur de l'enceinte j'aurais un petit réservoir et une pompe de lave-glace de voiture sous-alimentée, et je pensais utiliser des tubulures médicales de 2 ou 3mm de diamètre pour aller jusqu'à la tête, protégées dans une gaine nylon et guidée par les tubes PTFE qui amènent les fils de matières.

[RomVi]

Dans ce cas ton idée est surement le meilleur compromis. Je déconseillerai juste la pompe de lave glace qui n'est pas conçue pour tourner en continu. On trouve des petites pompes chinoises à membrane pour quelques euros, qui seront plus adaptées.
En ce qui concerne la réalisation de la semelle en alu il n'y a pas besoin d'une CNC, une perceuse à colonne avec un foret classique (voire même une dremel avec un peu de dextérité) pour percer les canaux suffit.

[naru2to]

Je déconseillerai juste la pompe de lave glace qui n'est pas conçue pour tourner en continu.

Il me semble que celle que j'ai récupéré (Peugeot 207) c'est juste un moteur et une turbine (mais pas vérifié). Je n'ai pas besoin d'un gros débit donc si je la commande en PWM avec un rapport cyclique de 5% pour la faire tourner plus lentement je ne pense pas que ça pose de problème si?

[RomVi]

Il faut essayer et voir si ça tourne (certains moteurs ne fonctionnent plus en dessous de 50%) et si ça chauffe, mais pourquoi pas.

En ce qui concerne le radiateur j'ai fais une petite esquisse pour expliquer comment faire :
On commence par percer 2 trous parallèles non débouchant dans l'épaisseur de la semelle, puis on en fait un autre qui vient les rejoindre. Un petit coup de taraud, une petite vis avec de la colle pour boucher et c'est terminé.

[Antoane]

Bonjour,

Je suis tombé sur plusieurs publications déconseillant très clairement de faire passer le fluide de refroidissement directement dans le PCB.

Je n'ai plus de référence en tête et serais bien en peine d'expliquer en détail pourquoi (autant dire que c'est du solide ), mais je crois me souvenir que c'est dû à l’hydrophilie du substrat (assez étrangement puisque ce n'est finalement que de l’époxy et de la fibre de verre).
D'ailleurs, si c'était fonctionnel, on s'en servirait bien davantage pour refroidir les circuits de puissance "PCB-embedded" alors qu'on préfère noyer des tuyaux de cuivre dans le substrat - ce qui complique fortement les choses.
Je mettrai les références ici si je retombe dessus

[polo974]

moi, je vous propose un truc complètement différent: utiliser de la gaine pour vmc 80 mm (ou même 125) et un gros ventilo fixe.

ainsi il faut "juste" ajouter un carénage correct sur le chariot pour ventiler correctement tout ce qu'on veut (le coté froid de l'extrudeur et la pièce en construction).

je n'ai pas été jusque là pour mon imprimante, mais j'utilise un ventilo de 50 mm et un carénage low tech (découpé dans du carton) qui rempli parfaitement sa fonction.

je "bouffe" environ 30 kg de plastique par an depuis 3 ans, et ça tient toujours.

enfin, le fr4 est un très mauvais conducteur thermique, donc très mauvais choix...

[Antoane]

Bonjour,

Je n'ai plus de référence en tête et serais bien en peine d'expliquer en détail pourquoi (autant dire que c'est du solide ), mais je crois me souvenir que c'est dû à l’hydrophilie du substrat (assez étrangement puisque ce n'est finalement que de l’époxy et de la fibre de verre).
D'ailleurs, si c'était fonctionnel, on s'en servirait bien davantage pour refroidir les circuits de puissance "PCB-embedded" alors qu'on préfère noyer des tuyaux de cuivre dans le substrat - ce qui complique fortement les choses.
Je mettrai les références ici si je retombe dessus

J'ai eu confirmation que c'est très clairement à éviter.
Le problème vient du fait que l'eau s'infiltre, par capillarité, entre les fibres de verre et l'époxy, contaminant l'ensemble du PCB.
Dans "Integrated Design and Manufacturing of Flat Miniature Heat Pipes Using Printed Circuit Board Technology" (je peux te l'envoyer par courriel), ils réalisent un un caloduc enfouit dans le PCB en utilisant directement le prepreg pour réaliser la cavité contenant le mélange de phases. Du cuivre est cependant électrodéposé pour éviter les fuites car "the polymeric laminates and bonding layers are permeable to both water and gases".