Ścianki, żebra i luz wokół elektroniki
Baza wiedzy Hubs przyjmuje dla obudów drukowanych minimalną grubość ścianki 2 mm, luz 0,5 mm wokół elementów wewnętrznych oraz żebra i usztywnienia o grubości 75–80% ścianki. Wytyczne Oakland University dla drukarek FDM podają, że wydrążone bryły ze ścianką 2,5–3 mm drukują się niezawodnie. W praktyce duże płaskie ściany obudowy lepiej usztywnić żebrem niż pogrubiać w całości: żebro dodaje sztywności przy mniejszym zużyciu materiału i krótszym czasie druku.
Luz 0,5 mm to minimum dla płytki i komponentów. Do tego dolicz miejsce na przewody, złączki i palce przy montażu, bo obudowa zaprojektowana „na styk” z modelu płytki często okazuje się za ciasna po podłączeniu kabli. Pamiętaj też, że sam wydruk ma odchyłki wymiarowe, które sumują się z tolerancją płytki i rozmieszczeniem jej komponentów.
Podział obudowy i orientacja na stole
Najprostszy podział to dno i pokrywa, każde drukowane otwartą stroną do góry. Zewnętrzna powierzchnia leży wtedy na stole i jest płaska, a ścianki rosną pionowo bez podpór. Linię podziału warto poprowadzić tak, by złącza wypadały w jednej połówce, a nie na styku, bo wycięcie przecięte linią podziału trudno dopasować.
- Krawędź zakładkowa. Pokrywa z wewnętrznym kołnierzem wchodzącym w dno ustala położenie obu części i zasłania szczelinę na styku. Między kołnierzem a ścianką zostaw luz montażowy.
- Uszy i występy. Hubs zaleca dla występów ustalających minimalną szerokość 5 mm.
- Zatrzaski czy wkręty. Zatrzaski przyspieszają montaż, ale zużywają się przy częstym otwieraniu; wkręty z wkładkami wytrzymają wiele cykli serwisowych. Jak projektować zaczepy, opisuje artykuł zatrzaski snap-fit w druku 3D.
- Nawisy. Otwory i wycięcia w ściankach pionowych mają górną krawędź nawisu. Fazy i kształt kropli eliminują podpory wewnątrz obudowy.
Słupki montażowe, wkręty i wkładki
Płytkę mocuje się zwykle na słupkach wyrastających z dna. Hubs zaleca, by ścianka wokół otworu w słupku była co najmniej równa średnicy otworu, na przykład 5 mm dla śruby M5, a przy otworach przelotowych dodaje do średnicy 0,25 mm. Pod wkręty samogwintujące otwór zmniejsza się o 0,25 mm, by wkręt miał w co się wgryźć. Słupek połącz z dnem zaokrągleniem lub żebrami, bo ostre przejście pęka przy dokręcaniu.
Jeśli obudowa będzie otwierana częściej niż kilka razy, wkręty w tworzywie się wyrobią. Wtedy lepsze są wkładki gwintowane lub nakrętki w kieszeniach. Wymiary gniazd i porównanie metod znajdziesz w artykule gwinty i wkładki gwintowane w druku 3D. Zamiast słupków płytkę można też wsunąć w prowadnice, czyli rowki w bocznych ściankach, co upraszcza montaż modułów o standardowej szerokości.
Otwory na złącza, przyciski i wyświetlacze
Hubs zaleca łącznie 2 mm luzu na wycięcie pod złącze lub wtyk, czyli 1 mm na stronę. To więcej niż wymaga samo złącze, bo trzeba zmieścić obudowę wtyczki, a płytka może być osadzona z niewielkim przesunięciem. Wycięcia na wyświetlacze i przyciski projektuj od strony frontu z fazą, która ukrywa krawędź modułu, i sprawdź, czy przycisk ma skok, zanim oprze się o ściankę.
Okrągłe otwory w ściankach pionowych, na przykład pod dławnice lub gniazda, drukują się jako otwory poziome, więc wychodzą spłaszczone u góry. Jak temu zaradzić i jak kompensować wymiar, opisuje artykuł otwory, pasowania i luzy w druku 3D. Oznaczenia złączy wytłoczone lub wklęsłe w ściance zastąpią naklejki; jeśli mają być w innym kolorze niż obudowa, pamiętaj, że druk wielokolorowy w jednym wydruku wyceniamy indywidualnie po kontakcie.
Ciepło, wentylacja i materiał
Elektronika się nagrzewa, a tworzywo obudowy ma swoje granice. PLA ma temperaturę zeszklenia około 60–65 °C. Dla porównania dokumentacja Raspberry Pi podaje, że między 80 a 85 °C rdzenie procesora są stopniowo spowalniane, a granicą dla wszystkich modeli jest 85 °C. To temperatura układu, nie obudowy, ale słupek lub ścianka dotykająca radiatora czy zasilacza może się nagrzać ponad wytrzymałość PLA. Do takich obudów lepszym punktem wyjścia jest PETG lub ASA.
- Otwory wlotowe umieść nisko, a wylotowe wysoko: ciepłe powietrze unosi się i samo przepływa przez obudowę.
- Szczeliny wentylacyjne projektuj jako pionowe żaluzje lub kratkę o żebrach pod kątem, które drukują się bez podpór.
- Element grzejący się mocno odsuń od ścianki lub odprowadź ciepło przez metalowy radiator wystający na zewnątrz.
- Wentylator montuj na słupkach ze szczeliną, która nie dławi przepływu, i przewidź osłonę przed palcami.
Do obudów elektrycznych, w których ważna jest ograniczona palność, rozważ PETG-FR. Nie przypisujemy mu certyfikatu, a materiał trudnopalny nie czyni obudowy zgodnej z normami urządzeń zasilanych z sieci, więc wymagania formalne sprawdź samodzielnie.
Uszczelnienie i stopień ochrony IP
Stopień ochrony IP według normy IEC 60529 opisują dwie cyfry: pierwsza dotyczy pyłu i ciał stałych, druga wody. Przykładowo IP54 oznacza ochronę przed pyłem w stopniu niezakłócającym działania i przed bryzgami wody, IP65 pyłoszczelność i odporność na strumień wody, a IP67 pyłoszczelność i zanurzenie do 1 m przez 30 minut. Stopień IP jest wynikiem badania gotowego wyrobu, a nie cechą materiału, więc samego projektu nie należy nim opisywać bez testu.
Szczelność obudowy zapewnia uszczelka, a nie ścianka. Na krawędzi styku zaprojektuj rowek na o-ring lub uszczelkę wydrukowaną z TPU, dociskaną wkrętami rozmieszczonymi równomiernie na obwodzie. Przepusty kablowe uszczelnij dławnicami. Ścianki wydruku mogą przepuszczać wilgoć między warstwami, zwłaszcza gdy są cienkie, dlatego obudowy zewnętrzne drukuj z grubszymi ściankami i większą liczbą obrysów.
Montaż na szynie DIN i ścianie, ekranowanie
Szyna DIN typu kapeluszowego według EN 60715 ma 35 mm szerokości i występuje w dwóch głębokościach: 7,5 mm i 15 mm. Obudowa na szynę potrzebuje profilu z hakiem z jednej strony i sprężystym zatrzaskiem z drugiej. Zatrzask pracuje w zginaniu, więc drukuj go tak, by ramię leżało wzdłuż warstw. Do montażu na ścianie wystarczą ucha z otworami lub otwory w kształcie dziurki od klucza w tylnej ściance.
Tworzywa sztuczne nie przewodzą prądu, więc obudowa z druku nie ekranuje zakłóceń elektromagnetycznych. Obudowy plastikowe ekranuje się, nanosząc od wewnątrz farbę przewodzącą z drobinkami miedzi lub niklu, połączoną z masą urządzenia, albo przez metalizację. Inną drogą jest blaszany ekran lub folia wewnątrz obudowy. Jeśli układ wymaga ekranowania, zaplanuj je w projekcie, a nie po wydruku.
Przykłady i lista kontrolna przed zamówieniem
Obudowa komputera jednopłytkowego, takiego jak Raspberry Pi, potrzebuje dokładnego rozstawu słupków według rysunku płytki, wycięć na złącza z luzem i wentylacji nad procesorem. Obudowa czujnika środowiskowego musi przepuszczać powietrze do czujnika, ale nie wodę, więc stosuje się w niej osłonę z żaluzjami. Obudowa zasilacza sieciowego to przypadek najbardziej wymagający: tu liczy się izolacja, odległości i palność, a projekt warto skonsultować z elektrykiem.
- Ścianki co najmniej około 2 mm, duże płaskie ściany usztywnione żebrami.
- Luz wokół płytki i złączy, miejsce na kable.
- Słupki z grubą ścianką i zaokrągleniem u podstawy; wkładki przy częstym otwieraniu.
- Wentylacja i materiał dobrany do temperatury pracy.
- Uszczelka i dławnice, jeśli obudowa pracuje w wilgoci.
- Orientacja połówek bez podpór wewnątrz; wymagania opisane w uwagach technicznych.
Gotowy model obu połówek prześlij do wyceny online, a w uwagach opisz, które powierzchnie są widoczne.