Voron Zero rear fan cap

English

After building a Voron Zero, I noticed that the installed Raspberry PI 4 gets very warm during operation despite mounted heat sinks. Especially at higher ambient temperatures in summer and during very long printing processes, as the heat from the printing chamber also spreads into the electronics area. I have not yet reached temperature ranges at which the CPU starts to throttle, but considering that the CPU load is usually in the single-digit percentage range, this is too high for me and offers hardly any reserve. The temperature of the adjacent controller board is kept within limits, but could certainly be cooler. The same applies to the servo motors A/B, which I haven't even put to their limits yet. I think that it is generally better for the electronics if kept within a normal operating range.

I didn't want to simply leave out the rear panel for cooling, so I drilled two round holes and mounted 60 x 25 mm fans from Noctua (NF-A6x25 5V PWM) above them. Both blow air, PWM-controlled from the Raspberry PI, onto the Raspberry PI itself and the controller board. The fans rotate relatively slowly and therefore generate hardly any additional noise. The sucked-in air flows over the electronics and can escape from the bottom of the housing. I also drilled additional holes in the rear panel for the servo motors so that the air can also flow past the motors and cool them.

The rear part of the Voron Zero is intended to hold a filament spool. In practice, this rarely occurs, as the materials or plastic filaments for which this closed printer is particularly suitable, are often hygroscopic (strong absorption of ambient moisture) and therefore remain in a special storage box during printing.

To ensure that the mounted fans do not look like odd objects on the printer, I have designed these covers, on which matching 60 mm fan grilles can also be mounted. They are fixed using fan screws (KB5x10), which are included with most fans. The fan grilles are available cheaply from Amazon, or in my case they were left over from old computer parts.

The model can be printed with the usual Voron settings with ABS/ASA without supports. The model with a height of 15 mm is suitable for the NF-A6x15 5V PWM from Noctua or a similarly dimensioned fan. A technical drawing with the cut-out dimensions of the rear panel is included as a PDF.

Note: I recommend that you also take a look at the matching filter cover: https://www.printables.com/model/1059133-voron-zero-rear-fan-filter.

Deutsch

Nach dem Zusammenbau eines Voron Zero habe ich festgestellt, dass der verbaute Raspberry PI 4 im Betrieb trotz montierter Kühlkörper sehr warm wird. Insbesondere, bei höheren Umgebungstemperaturen im Sommer und bei sehr langen Druckvorgängen, da sich die Wärme aus dem Druckraum auch in den Elektronikbereich ausbreitet. Ich bin zwar noch nicht in Temperaturbereiche gekommen, bei denen die CPU anfängt zu drosseln (throtteling), aber wenn man bedenkt, dass die CPU-Auslastung eigentlich meist im einstelligen Prozentbereich liegt, ist mir das zu hoch und bietet kaum Reserve. Bei dem daneben liegenden Controllerboard hält sich die Temperatur in Grenzen, könnte aber durchaus kühler sein. Gleiches gilt für die Servomotoren A/B, die ich bisher noch nicht einmal richtig ausgefahren habe. Ich denke, dass es für die Elektronik insgesamt verträglicher ist, wenn sie in einem normalen Betriebsbereich gehalten wird.

Zur Kühlung wollte ich die Rückwand nicht einfach weglassen und so habe ich aus diesem Grund zwei runde Löcher gebohrt und darüber 60 x 25 mm Lüfter von Noctua montiert (NF-A6x25 5V PWM). Diese blasen vom Raspberry PI PWM-gesteuert Luft jeweils auf den Raspberry PI selbst und das Controllerboard. Die Lüfter drehen dabei relativ langsam und erzeugen dadurch kaum zusätzlichen Lärm. Die angesaugte Luft strömt über die Elektronik und kann unten aus aus dem Gehäuse austreten. Zusätzlich habe ich für die Servomotoren weitere Löcher in die Rückwand gebohrt, so dass die Luft auch an den Motoren vorbeiströmen und diese kühlen kann.

Der hintere Teil des Voron Zero ist ursprünglich für die Aufnahme der Filamentspule vorgesehen. In der Praxis kommt dies eher selten vor, da die Materialien, bzw. Kunststofffilamente perse, für die sich dieser geschlossene Drucker besonders eignet, oft hygroskopisch sind (starke Aufnahme von Umgebungsfeuchtigkeit) und daher auch während des Druckens in einer speziellen Aufbewahrungsbox verbleiben.

Damit die montierten Lüfter nicht wie Fremdkörper am Drucker wirken, habe ich diese Abdeckungen entworfen, auf die auch passende 60 mm Lüftergitter montiert werden können. Die Montage erfolgt mit Lüfterschrauben (KB5x10), die den meisten Lüftern beiliegen. Die Lüftergitter gibt es günstig bei Amazon, bzw. in meinem Fall waren sie von alten Computerteilen übrig.

Das Modell kann mit den üblichen Voron-Einstellungen mit ABS/ASA ohne Stützen gedruckt werden. Das Model mit 15 mm Höhe eignet sich z.B. für den NF-A6x15 5V PWM von Noctua oder einem ähnlich dimensionierten Lüfter. Eine technische Zeichnung mit den Ausschnittsmaßen der Rückwand ist als PDF mit dabei.

Hinweis: Ich empfehle, sich auch die passende Filterabdeckung anzusehen: https://www.printables.com/model/1059133-voron-zero-rear-fan-filter.