書籍『はじめてのM5StickC』のご紹介!記事掲載して頂きました。

【3Dプリンタ】4040フレームに取り付けできるDC/DC降圧モジュール(LM2596)用ケースを作ってみました!【STLデータ公開】

3Dプリンタで使われているフレーム(4040タイプ)に装着できるDC/DCコンバーター(降圧モジュールLM2596)用ケースを作ってみました。

3Dプリンタで降圧モジュールを使う機会は結構あるかと思います。
例えば電源ユニットからの24V電源を12Vに落としてLEDライトを取り付けて照らしたり、静音タイプのFANに交換するために電圧調整をする場合などです。
このように電圧調整をする場合にDC/DCコンバーターを使うのが最も簡単な方法になります。

DC/DCコンバーターには入力電圧より出力電圧を上げる昇圧コンバーターと逆に電圧を下げる降圧コンバーターがあります。
今回は電圧を落とす降圧タイプのモジュールLM2596用のケースを作ってみました。

3Dプリンタで使われているフレーム(4040タイプ)に取り付け出来る形状となっているので、設置スペースが限られる機種などでは便利に使えるかと思います。

4040フレームに取り付け出来る降圧モジュールケースを作ってみました!

このような形状のケースとなり3Dプリンタで使われているフレームのVスロットにTナットを使って固定できるものとなります。
使用している降圧モジュールはLM2596となります。
電子工作用途などでよく使われる降圧系のDC/DCコンバーターとなります。

使用用途としては、電源ユニットから取った電源電圧を落とし3Dプリンタに設置したLEDライトを点灯させたり、FANを取り替え冷却性能を高めたり静音化などさせる場合の駆動電圧の調整で使用できます。

今回私の用途としては後者のFAN交換による電圧調整を目的に製作してみました。

私の使っているEnder3 V2を例にご紹介してきます。
Ender3 V2には標準で4つの冷却FANが搭載されています。(他のEnder3でも同様です)
電源(PSU)ユニット搭載のFANが12V駆動となり他のFANは24V駆動のものとなっています。
サイズはどれも小型タイプのFANとなっています。

  1. 電源(PSU)冷却用ファン 60mm×60mm×15mm(DC12V)
  2. メインボード冷却用ファン 40mm×40mm×10mm(DC24V)
  3. ホットエンド冷却用ファン 40mm×40mm×10mm(DC24V)
  4. 造形物(フィラメント)冷却用ファン 40mm×40mm×10mm(DC24V)

造形物出力中はどのFANも結構な騒音を発します!
特に騒音レベルが高いFANは電源用FANとメインボード冷却用FANですが、この2つのFANを大型化し回転数を下げることにより大幅な静音化が出来ました。

【Ender3 V2静音化対策その①】電源(PSU)用ファン&メインボード冷却用ファンを交換してみました!効果は非常に大きいのでオススメです!

そして次にホットエンド冷却用FANと造形物冷却用FANを冷却性能の向上及び静音化のために現在交換を考えています。
ともに標準構成では24V駆動の4010(40×40×10mm)ファンが使われています。

調べてみると静音化タイプのファンって24Vタイプのものってあまりないようですね!
海外サイトなど見ていると大抵の場合、12Vタイプの静音FANに交換されている方が多いようです。

Ender3 V2ではこの2つのFANの駆動はメインボードから24Vの電源を取っています。
12Vファンに交換する場合に電圧調整(降圧24V→12V)が必要となり、その際に降圧モジュールを使用します。
そしてこのモジュールを収納するスペースが取れない場合などに便利となるのが今回ご紹介するモジュール用ケースとなります。

4040フレームのVスロットに固定できる形状となっています。

このようにフレームサイドに取り付けたり

Ender3 V2の場合底面に固定したりする事が出来ます。

そして取り付ける降圧コンバーターの数により2サイズ作りました。
まず1つ目はホットエンド&造形物冷却用FANの2つを12Vタイプのものに変更する場合に降圧モジュールを2つ設置出来るタイプのものです。
もう1つは、降圧モジュールを1つ設置出来るタイプのものとなります。

現在私はHydraというファンカバーを製作しカスタマイズしようと考えています。
そしてそのFANの構成は、ホットエンド冷却用に4010 or 4020タイプの12Vファン、そして造形物冷却用FANには5015タイプのファンを2機搭載しツインFANの構成で考えているのですが・・・

5015ファンは24V駆動のFYSETC(Toaiot)製の5015ファンで考えています。
24Vファンとしては珍しく?静音で風量もあっていい感じです。(実際の使用感により変更する可能性もありますが!)

このように24Vファンを使用する場合は電圧調整の必要がありません。
以上の12V & 24Vファンという構成の場合、コンバーターは1つでいいのでシングルタイプのケースが使えます。

また12Vファンを2つ使うならダブルサイズのケースを使うということですね。
使用するファンの電圧により使う降圧モジュールの数が変わってくるので使い分けて頂ければと思います。

このモジュールケースはThingiverseの方にデータをアップしているので興味がある方は使ってみて下さい。

参考 LM2596 Module Cover for 4040 frame mountThingiverse

スライサーの設定

そして出力させる場合のスライサー設定ですが以下を参考にして下さい。
下蓋は通常設定(インフィル20%等特に特記事項はありません)で出力させれば問題ありません。

そして上蓋に関しては特記したい設定項目があります。
STLデータではこのような通常形状?となっています。

以下スライサー設定をして頂けると上面に綺麗なスリットが入る形状に出力できます。

降圧モジュールはそれほど高い熱を発するパーツではありませんが、エアーの流れが良くなるようにトップ面はこのような格子状になるようにしています。

スライサー設定で上部レイヤーと底面レイヤーの数をゼロにする事により内部のインフィルパターンが表面に出るようにしています。
上蓋出力の際は以下のスライサー設定をして下さい。

スライサー設定
  1. ウォールライン数を4以上に設定
  2. 上部レイヤー及び底面レイヤーをゼロに設定
  3. インフィル密度を55%以上に設定(55%くらいが見た目&強度的にちょうどいい感じです)
  4. インフィルパターンをトライアングルに設定

上記スライサー設定によりインフィルパターンを表面に出した綺麗な形状に仕上がります。

上部及び底面レイヤーをゼロにしているのでネジ穴部分の強度が少し弱くなりますが、使われるノズル径にもよりますがウォールライン数を4以上に設定してネジ穴部分を補強する形で作っています。

LM2596の固定及び上蓋の固定にはM3×5ビスを使います。(シングルタイプ6本/ダブルタイプ8本使用)
またVスロットへの固定には、M4×6ビスとTナットを使います。(2組)

最後に!

LM2596降圧モジュールは電子工作などでもよく使われるものとなりますが、3Dプリンタ用途でも使われることが多いようですね。

ThingiverseにはこのLM2596用のケースは多数アップされています。
しかしVスロットに固定できる形状のものはあまりなく、そして使ってみたいと思うような形状のものがなかったので今回作ってみました。

そして先述のようにノズルまわりのFANの交換作業をやっていますが、ブラケットの寸法調整に手間取っているので完成できればまたあらためてご紹介出来ればと思います。

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