Montagem de uma estufa simples para secar e manter filamentos secos
Existem várias formas de construir uma estufa. Aqui apresentamos uma que
  • requer apenas um investimento baixo,
  • oferece facilidade tanto na aquisição das peças como na montagem,
  • não contém eletrônica complexa,
  • é feita para ligar diretamente na tomada, sem necessidade de uma fonte e
  • seca e mantém até 5kg de filamentos secos.
esquema da estufa
Funcionamento
A estufa em si é uma caixa térmica de isopor usada normalmente para conservar alimentos e bebidas em baixas temperaturas durante viagens. A ideia é que o interior desta estufa esteja separado horizontalmente em dois compartimentos por uma chapa separadora vazada - veja aos desenhos ao lado:
  • o compartimento de cima, com pelo menos 21cm de altura, para acomodar os carretéis em pé, lado ao lado um do outro, e o sensor de um termo-higrômetro.
  • o compartimento de baixo, com cerca de 6cm de altura, para acomodar pés/distanciadores, aquecedores (lâmpadas) e a fiação.
A estufa possui uma chave que liga os aquecedores em duas potências diferentes. Para secar filamentos úmidos, ajusta-se esta chave na posição "secar" (potência "alta" de cerca de 20W). Os aquecedores aquecem o ar do compartimento inferior. Este ar quente sobe, passando pela chapa separadora vazada, o que faz as partes do compartimento superior, como as paredes da estufa, o ar, os carretéis e os filamentos, serem aquecidas também. O ar quente absorve a umidade dos filamentos, secando-os. Com isso, o ar torna-se mais úmido e tem que ser substituído de vez em quando por ar de fora.
Esta substituição do ar, nesta versão simples de estufa, deve ser feito manualmente, levantando a tampa, abanando-a algumas vezes por cima da estufa aberta e depois fechando a estufa novamente. Logo após a troca de ar, a umidade relativa (UR) do ar dentro da estufa abaixa abruptamente o que pode ser observado pela leitura do termo-higrômetro. Em seguida a UR começa novamente a aumentar, indicando que o ar continua absorvendo umidade dos filamentos.
Assista o vídeo ao lado para observar como fazer esta troca de ar e também a evolução da umidade relativa.
Esta substituição do ar realiza-se pela primeira vez quando a temperatura chega a 25°C acima da temperatura do ambiente fora da estufa (p.ex. em 50°C com temperatura do ambiente em 25°C) e depois repete-se de hora em hora até a UR do ar dentro da estufa ter baixado para 18% ou menos. Neste período, a temperatura da estufa não deve ter aumentado muito mais.
Agora, muda-se a chave para a posição "manter", para baixar a potência (cerca de 14W). Após talvez uma hora, a temperatura dentro da estufa deve ter baixado para uns 20°C acima da temperatura do ambiente (p.ex. em 45°C com temperatura de ambiente em 25°C) e a UR se consolidado em 20 - 25%. Os seus filamentos estão secos e podem ser usados.
Ao lado há um diagrama que mostra a evolução da temperatura e da UR durante a secagem de 2,5kg de filamentos:
  • No início, ao fechar a estufa, a temperatura estava em 23°C, a UR em 78% e os aquecedores foram ligdos (chave na posição "secar").
  • A temperatura começou a subir e a UR baixar. Essa queda da UR explica-se em função do aumento da temperatura (ar quente dissolve mais umidade que ar frio) - os filamentos ainda não perderam consideravelmente umidade.
  • Após as primeiras horas até às 10 horas a temperatura subiu constantemente, mas a UR parece não ter descida na mesma proporção. Aqui reconhece-se que os filamentos entregaram umidade ao ar.
  • Após 10 horas, com a temperatura pouco acima de 50°C, foi realizada a 1. troca de ar (linha vertical em preto no diagrama): observa-se uma queda brusca na UR. O ar "saturado" de umidade de dentro da estufa foi trocado por ar menos saturado de fora da estufa.
  • Em seguida, a UR aumenta novamente em função da transferência de umidade dos filamentos ao ar.
  • Às 12, 13 e 14,5 horas foram feitas outras trocas de ar. Cada vez observa-se o mesmo comportamento da UR.
  • Além disso, às 14,5 a chave foi mudado para "manter" (linha vertical em verde no disgrama).
  • Em seguida reconhece-se a consolidação da temperatura e da UR para valores típcos de 40 - 45°C e 20 - 25%.
Filamentos estocados em ambiente abaixo de 45°C e 25% de UR podem ser armazenados durante meses sem ficarem ressecados e dão uma ótima qualidade na impressão 3D.
esquema da estufa
acima: vista de frente; abaixo: vista de lado
Operando a estufa para secar filamentos
temperatura e umidade durante secagem de filamentos
Temperatura e umidade relativa (UR) durante a secagem de filamentos
A estufa continua ligada 24 horas/7 dias. As aberturas ocasionais da estufa para retirar e recolocar carretéis são suficientes para manter a umidade baixa na estufa. Com os 14W de potência permanentes, o consumo será cerca de 10kWh por mês o que corresponde a um custo operacional de cerca de R$0,60 por mês.
Peças e investimento
peça
onde comprar
±R$
observações
foto
1 x caixa térmica de isopor supermercado, peixaria 30,00
  • Largura interna de pelo menos 21cm (tem que ser maior do que o diâmetro dos carretéis);
  • Altura interna de pelo menos 28cm;
  • Comprimento sem restrições
O modelo Styrobox 21 litros da Tecnocell (foto) possui as dimensões internas de 38 x 21 x 28 cm - ideais.
caixa térmica
modelo Styrobox 21 litros da Tecnocell
2 x lâmpada incandes-cente (tipo vela) 220V(110V) / 25W mat.de construção, utensílios domésticos, loja de lâmpadas 7,00 Estas lâmpadas incandescentes de baixa potência ainda existem no comércio soquete e lâmpada
soquete e lâmpada
2 x soquete E27 mat.de construção, utensílios domésticos, loja de lâmpadas 6,00 Preferencialmente os de plástico com dois furos laterais para a fixação com parafusos
1 x chapa separadora vazada (37 x 20 cm) mat.de construção, metalúrgica (restos), sucata 10,00 Comprimento e largura 1cm a menos que as medidas internas da caixa térmica
sugestões:
  • de inox: por exemplo, chapa vazada de churrasco (foto)
  • de alumínio: chapa para rufo; tem que reforçar (peso dos carretéis!) e furar ("chapa vazada")
  • de MDF: 3mm de espessura; tem que furar ("chapa vazada")
chapa separadora
aqui de inox e com pés e soquetes já montados
1 x cabo de força com plug mat.de construção, utensílios domésticos, mat. elétricos 6,00 Qualquer cabo para 220V e baixíssima potência serve; tem que ter plug para tomada cabo de força
1 x diodo componentes eletrônicos, Aliexpress 1,00 Para 220V e pelo menos 100mA; por exemplo 1N4007 (1N4148 não dá!) diodo, chave e sindal
1N4007, chave e conector sindal
1 x chave de (pelo menos) um contato e dois polos; 220V 3,00 p.ex.: chave seletora 110V/220V (foto)
1 x conector sindal de 3 vias 2,00 Para fios de 2,5mm²
1 x termo-higrômetro camelô, artigos eletrônicos, Aliexpress 15,00
  • melhor no Aliexpress;
  • certo seria com sensores de temperatura e UR no fio ou "wireless" (medição remota) - a grande maioria possui o sensor de UR dentro do próprio case:
  • faixa de temperatura: pelo menos 10 - 50°C
  • faixa de UR: pelo menos 10 - 80%
termo-higrômetro
termo-higrômetro
em cima: barato mas falha facilmente
em baixo: mais caro, mas funciona bem
algumas peças impressas:
  • 1 x passa-cabo forca
  • 1 x passa-cabo sensor
  • 1 x pé simples
  • 4 x pé-cantoneira
  • 2 x pé-soquete
  • 7 x tampa para fixação dos pés à chapa
  • 1 x suporte chave
  • 1 x suporte medidor
Você mesmo faz!
passa-cabo forca passa-cabo sensor pé simples pé cantoneira pé soquete suporte chave suporte medidor
passa-cabo forca passa-cabo sensor pé simples pé-cantoneira pé-soquete suporte chave suporte medidor
Estas peças representam uma sugestão e foram feitas para ficar de acordo com o restante do material. Caso seu material varie, por favor, adapte os desenhos.

Baixar arquivo estufaCaseira.zip com os desenhos acima em formatos .scad e .stl
TOTAL 80,00 entende-se como um valor de orientação
Construção
Adequar eventualmente as peças impressas:
  • Os passa-fios foram desenhados para uma parede da estufa com espessura de 32 mm. Se a sua estufa for diferente, deve-se redesenhar os dois passa-fios;
  • Os pés foram desenhados para uma chapa vazada de churrasco com furações de 2cm de diâmetro. Se a sua chapa for diferente, deve-se redesenhar estes pés;
  • Os suportes para a chave e para o termo-higrômetro foram desenhados para os modelos indicados nas fotos mais acima. Se a sua chave e/ou o seu termo-higrômetro foram diferentes, deve-se redesenhar estes suportes.
Imprima todas as peças e monte os 7 pés à chapa separadora, inserindo-a na caixa de isopor. Define e marque as posições dos passa-fios e dos suportes - uma sugestão é apresentada na foto ao lado. Retire a chapa separadora da caixa novamente e faça os furos e rasgos nas paredes da caixa de isopor.
Monte a parte elétrica seguindo o esquema ao lado na seguintes sequência:
  • Enfie o passa-fio de força no rasgo da caixa e passe o fio de fora para dentro da estufa. Parafuse o conector sindal na extremidade do fio. Deixe entre o passa-fio e o conector pelo menos 20cm de fio.
  • Conecte (soldar ou torcer) o diodo à chave "manter-secar".
  • Corte os 5 fios desenhados em verde no esquema ao lado com o comprimento certo.
  • Fios 4 e 5 são conectados (soldados ou torcidos) à chave "manter-secar".
  • Encaixe a chave "manter-secar" no suporte, enfiando e colanado-o no rasgo da caixa. Conecte as extremidades dos dois fios no conector sindal.
  • Fios 1 a 3 são conectados nos soquetes das duas lâmpadas, sendo parafusados nos pés correspondentes. Enfie a chapa vazada com os pés e soquetes fixados verticalmente dentro da caixa e conecte os fios 1 e 3 ao conector sindal.
  • Abaixe a chapa vazada totalmente para dentro da estufa e puxe o fio de força para que o conector sindal fique junto ao passa-fio.
Pronto. Agora ligue os aquecedores e aproveite o empreendimento. Tenha boas impressões!
dentro da estufa
Dentro da estufa: reconhece-se os 7 pés (5 em preto e os dois com os soquetes montados em cor de laranja), as duas lâmpadas (ligadas), o conector sindal em baxio à esquerda perto ao passa-fio de força em preto, o sensor do termo-higrômetro em cima no meio junto ao passa-fio sensor em laranja e a fiação que liga a chave (em cima à esquerda) e as duas lâmpadas em série.
cores
O esquema elétrico
Upgrades
Esta estufa simples certamente pode ser melhorada. Mediante mais investimentos, pode-se, por exemplo:
  • Substituir a chave e o diodo por um dimmer: interessante porque possibilita o ajuste da umidade (indiretamente através da temperatura) independentemente das condições externas da estufa. Além disso, permite ajustar níveis diferentes de umidade, caso ache-se necessário.
  • Substituir a chave e o diodo por um controle automático da UR e/ou temperatura: necessário quando se quer secar os filamentos mais rapidamente com potência de aquecimento maior. Em caso de filamentos de ABS, por exemplo, o limite de temperatura é imposto pelo carretel, feito de polipropileno (PP), que pode ser submetido apenas à temperatura máxima de 70°C.
  • Aumentar o volume da estufa: mesmo quando não se usa uma maior quantidade de filamentos para secar, a vantagem é que numa estufa maior cabe mais ar o que pode absorver mais umidade. Portanto a secagem pode ser realizada com menos trocas de ar. Achamos interessante porque a operação é mais confortável. E, claro, uma estufa maior pode abrigar mais filamentos. A 3D.on usa uma geladeira antiga como estufa.
  • Trocar automaticamente o ar: requer um exaustor ou ventilador e um sistemas de canais laterais para a condução do ar tanto de entrada como de saída. Não tão interessante já que requer bastante investimento e aumenta apenas um pouco a eficiência da estufa.