Memilih Tegangan yang Tepat untuk Printer 3D Anda: 12 V vs. 24 V

Banyak komponen printer 3D tersedia dalam dua opsi: 12 V dan 24 V, begitu juga dengan printer 3D itu sendiri. Karakteristik ini harus diperhatikan saat melakukan upgrade pada printer 3D, seperti penggantian ekstruder, hotend, atau komponen lainnya. Namun, apa implikasinya bagi pengguna?

12 V dan 24 V adalah tegangan, dan keduanya merupakan opsi yang paling umum. Secara spesifik, mereka adalah tegangan keluaran yang berkaitan dengan power supply (PSU) printer 3D. Power supply adalah perangkat yang tugasnya menyuplai daya listrik beban elektrik, yaitu perangkat yang mengambil arus listrik dan mengubahnya menjadi bentuk energi lain seperti panas atau cahaya. Dalam printer 3D, PSU menyuplai daya ke semua komponen penting seperti kipas, heatbed, atau hotend. Tanpa daya PSU minimal yang diperlukan atau dengan daya berlebihan, elemen-elemen printer 3D mungkin tidak berfungsi dengan baik.

Gambar 1: Spesifikasi tegangan keluaran pada stepper driver. Sumber: Dyze Design.

PSU menerima 110 hingga 240 V dari kontak dinding dan, dengan bantuan transformator, mengonversinya menjadi 12 hingga 24 V, tegangan yang lebih cocok untuk perangkat. Selain itu, PSU juga memiliki rangkaian rectifier, elemen yang bertugas mengubah arus AC dari kontak dinding menjadi arus DC yang dibutuhkan printer 3D.

Gambar 2: Port kabel input AC dan output DC pada PSU. Sumber: Dyze Design.

Power supply printer 3D biasanya memiliki spesifikasi berikut:

• Tegangan tercatat (rated voltage): nilai-nilai ini menunjukkan tegangan input AC yang diambil PSU dari kontak dinding - 110 V @ 60 Hz atau 240 V @ 50 Hz (seperti terlihat pada gambar di atas). Biasanya, ini dapat diubah dengan membalikkan saklar di sisi PSU.
• Tegangan output: nilai ini menentukan tegangan arus DC yang dapat disediakan PSU setelah mengonversi arus AC. Nilai ini bervariasi antar PSU, tetapi satu PSU hanya dapat mendukung satu tegangan spesifik: atau 12 V atau 24 V. Ini sangat krusial, karena komponen printer 3D juga diberi rating untuk tegangan spesifik dan harus cocok dengan tegangan output PSU. Menggunakan komponen 12 V dengan perangkat 24 V akan membuat komponen bekerja dua kali lebih cepat dari yang dirancang, yang dapat menyebabkan overheating, asap, pembakaran motherboard, bahkan peledakan atau kebakaran. Masalah lain muncul dalam kasus kejadian short circuit. PSU dapat melepaskan semua daya berlebihan ke komponen, menyebabkan kerusakan. Hal ini dapat terjadi pada setiap PSU, tetapi dengan PSU daya lebih rendah (12 V), energi yang dilepaskan ke komponen yang terhubung akan lebih sedikit dibandingkan dengan PSU 24 V. Direkomendasikan untuk menggunakan DC-DC converter untuk menurunkan tegangan dari 24 V ke 12 V untuk mencegah hal tersebut. Sebaliknya, menggunakan komponen 24 V dengan printer 3D 12 V akan menghasilkan kinerja gagal karena komponen tidak menerima tegangan cukup untuk operasi. Dalam hal ini, pengguna harus menggunakan voltage booster yang akan mengonversi 12 V yang disediakan PSU menjadi 24 V yang diperlukan.
• Arus output (amperase): ini adalah jumlah tertinggi ampere yang dapat disediakan PSU. Dalam kasus PSU pada gambar di atas, nilai ini adalah 30 A. Spesifikasi arus output mempengaruhi berapa banyak heater yang dapat dimiliki printer 3D dan seberapa panas heatbed dapat menjadi.
• Total wattase: nilai ini menunjukkan berapa banyak daya per detik yang dapat disediakan PSU. Ini dihitung dengan mengalikan tegangan output dan arus output (amperase). Jadi, supply 12 V dengan arus maksimal 30 A akan dapat menyediakan daya 360 W.

Tujuan PSU terutama untuk menerima, mengonversi, dan menyuplai daya, tetapi juga memiliki tugas lain yang dilakukan. PSU juga bertanggung jawab untuk membatasi arus yang diterima ke level aman, dengan bantuan beban elektrik, serta mematikan arus dalam hal kesalahan elektrik.

Tugas lain PSU adalah membatasi kebisingan elektronik atau lonjakan tegangan dari mencapai beban elektrik, dan menyimpan energi sehingga dalam gangguan sementara suplai daya, PSU dapat terus menyediakan daya ke beban elektrik.

Tegangan mana yang lebih baik?

Saat memilih tegangan komponen untuk printer 3D, seperti heater cartridge, hotend, ekstruder, atau kipas, tegangan komponen tersebut harus selalu cocok dengan tegangan output printer 3D, atau DC-DC converter atau voltage booster harus digunakan.

Saat memilih PSU baru untuk printer 3D, ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan. PSU 24 V membutuhkan hanya sekitar setengah jumlah kabel dibandingkan PSU 12 V. Alasannya adalah semakin tinggi tegangan, semakin kecil arus yang mengalir melalui PSU (untuk mendapatkan daya yang sama, hanya setengah arus yang diperlukan), yang memungkinkan pengurangan ukuran kabel. Ini, berbalik, berarti pengurangan biaya kabel dan jumlah tembaga yang harus ditambang untuk memproduksinya.

Gambar 3: Kabel 12 V (atas) dan 24 V (bawah). Sumber: Dyze Design.

Beberapa keuntungan yang mencolok menggunakan PSU 24 V dalam pencetakan 3D adalah:

• Heatbed dan hot end membutuhkan waktu lebih sedikit untuk memanaskan.
• Ada lebih banyak torsi dari stepper, yang sangat terlihat pada ekstruder.
• Stepper menghasilkan lebih sedikit kebisingan.

Saat terkait PSU 12 V, mereka berguna untuk menjalankan perangkat langsung dari baterai. Kelemahan PSU 12 V adalah membutuhkan voltage booster untuk mengoperasikan perangkat 24 V, dan kabelnya lebih mahal karena membutuhkan lebih banyak tembaga.

Bagaimana memeriksa PSU printer 3D

Saat membeli printer 3D, baik baru maupun bekas, pengguna harus memastikan untuk mengetahui tegangan power supply sebenarnya dari printer 3D. Kadang-kadang memeriksa lembar data teknis tidak cukup, karena PSU mungkin telah dimodifikasi oleh produsen dan lembar data teknis tidak diperbarui. Sehubungan dengan printer 3D bekas, pemilik sebelumnya mungkin telah memodifikasi PSU tanpa menjelaskannya. Oleh karena itu, lebih baik selalu memeriksa PSU printer 3D secara langsung pada printer sebelum membeli atau memasang komponen upgrade. Jika PSU baru dibeli, juga harus dipastikan berfungsi dengan baik sebelum memasangnya pada printer 3D.

PSU biasanya adalah kotak persegi panjang perak besar. Beberapa power supply adalah peralatan standalone terpisah, seperti pada printer 3D Creality CR-10 V3, sementara printer lain memiliki PSU terintegrasi dalam struktur utama, seperti printer 3D Anycubic Vyper atau Artillery Genius.

Gambar 4: Dari kiri ke kanan, PSU pada printer 3D Creality CR-10 V3, Anycubic Vyper, dan Artillery Genius. Sumber: Creality, Anycubic, dan Artillery.

Pertama, tegangan output PSU harus diverifikasi dengan melihat label pada PSU, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Gambar 5: Spesifikasi tegangan output pada PSU. Sumber: E3D.

Jika PSU tidak memiliki informasi tentang tegangan output, ini dapat diperiksa dengan bantuan voltmeter atau multimeter. Harus diingat bahwa peralatan elektronik harus selalu diperlakukan dengan hati-hati maksimal dan langkah keamanan. Deteksi yang benar tegangan output printer 3D ditunjukkan dalam video tutorial oleh Anycubic

Video 1: Tutorial cara mendeteksi dan mengganti PSU. Sumber: Anycubic.

Proses ini dapat dirangkum dalam 3 langkah berikut:

1. Sebelum menyentuh PSU atau memutuskan kabel apa pun, printer harus dilepas dari kontak dinding. Jika tidak ada langkah keselamatan ESD yang diterapkan, seperti mat grounding, grounding dapat dilakukan dengan menyentuh logam apa pun, misalnya radiator. Arus yang tersimpan akan masuk ke logam karena logam adalah konduktor listrik yang lebih baik.
2. Kemudian, setelah 30 detik, PSU printer 3D dapat disentuh dengan aman. Penting untuk memastikan menghindari peristiwa ESD di dekat printer 3D. Bahkan jika discharge tidak terasa, dapat dirasakan saat discharge, itu masih dapat merusak komponen elektronik printer. Periode 30 detik sangat krusial karena beberapa board/PSU murah tidak dilengkapi dengan bleed resistor untuk dengan cepat melepas kapasitor.
3. Langkah ketiga adalah memeriksa tegangan di semua terminal output, dengan sangat hati-hati untuk tidak menyentuh atau membuat short circuit pada terminal input AC power. Bacaan pada voltmeter harus hampir sama dengan tegangan output yang ditunjukkan. Tegangan sedikit lebih tinggi akan membantu heatbed yang underpowered, komponen lain mungkin overpowered.

Mengetahui tegangan output PSU dan printer 3D sangat krusial untuk memilih komponen printer dengan benar dan menghindari konsekuensi berbahaya dari underpowering atau overpowering komponen dan printer 3D. Sementara printer 3D dapat beroperasi pada PSU 12 V dan 24 V, atau bahkan memiliki opsi untuk beralih antar tegangan, opsi yang lebih menguntungkan adalah PSU 24 V, karena membutuhkan lebih sedikit daya untuk menghasilkan jumlah arus yang sama, kabelnya lebih kecil, dan menawarkan beberapa manfaat untuk kinerja printer 3D.