Comment concevoir et imprimer en 3D des coques personnalisées pour vos appareils

Oct 25, 2023

Concevez vos propres produits avec des logiciels gratuits et des imprimantes 3D

Les imprimantes 3D sont des technologies passionnantes. Nous pouvons créer des objets à partir de bobines de filament plastique. Ces objets sont généralement des jouets ou des bibelots, trouvés sur des sites tels que Thingiverse ou Printables. Mais que se passerait-il si nous avions un objet, comme un Raspberry Pi, un projet électronique personnalisé ou même un appareil mobile et que nous voulions en faire un cas ? Si personne d'autre n'a mis à disposition un fichier STL gratuit, nous devons être en mesure de concevoir et de fabriquer notre propre coque imprimée en 3D.

Dans le didacticiel ci-dessous, nous allons apprendre à concevoir et à imprimer en 3D une coque personnalisée en en créant une pour le Pimoroni Tufty2040, un badge alimenté par RP2040 avec un écran LED de 2,4 pouces. Je voulais porter le Tufty2040 à une conférence, mais quand je suis allé voir, il n'y avait pas d'étuis disponibles pour cela. J'ai donc décidé de créer un boîtier avec des trous pour une lanière et le port USB-C, ainsi que suffisamment d'espace pour contenir une batterie LiPo de 1 000 mAh et protéger tous les composants internes.

Concevoir votre propre produit pour l'impression 3D est relativement simple. Il suffit d'appliquer une méthodologie itérative au processus de conception et de fabrication. Au cours du processus, nous aurons de nombreux échecs. Lors de la conception d'un boîtier pour le Tufty2040, nous avons créé cinq versions du boîtier avant de réussir. Chaque échec est l'occasion d'apprendre quelque chose de nouveau. En fait, notre premier échec est devenu un prototype. Cela nous a obligés à repenser la façon dont nous avons conçu la couche supérieure, permettant l'accès aux boutons tout en offrant une protection pour le grand écran LCD.

Le processus sera légèrement différent selon la raison pour laquelle vous créez un cas. Cependant, en suivant les étapes pour le Tufty2040, nous apprendrons les étapes de base pour créer et imprimer en 3D un boîtier personnalisé.

La première chose à faire est de déterminer les dimensions de l'objet. Si nous avons l'objet entre les mains, nous pouvons le mesurer à l'aide d'une règle et cela nous donnera une bonne approximation de ses dimensions. Un moyen de mesure plus précis est le pied à coulisse numérique que nous pouvons utiliser pour mesurer avec précision les dimensions internes et externes de l'objet.

Parfois, le créateur de l'objet fournira un dessin mécanique, et c'est le scénario idéal. À partir du dessin mécanique, nous pouvons tracer les dimensions.

1.Téléchargez le dessin mécanique sur votre machine.

2.Ouvrez un éditeur d'images vectorielles, comme Adobe Illustrator ou Inkscape. Nous avons utilisé Inkscape car il est gratuit et plus que capable pour le travail.

3.Importez le dessin mécanique dans Inkscape.

4.Sélectionnez l'outil Rectangle.

5.Tracez le bord extérieur du tableau à l'aide d'un rectangle, utilisez une couleur vive pour le tracé . Vous n'avez pas besoin d'être super précis pour le moment, il suffit d'avoir la bonne taille de base.

6.Modifier l'opacité du rectangle pour que le dessin mécanique soit visible . L'outil d'opacité est situé en bas à gauche de l'interface utilisateur d'Inkscape. Une opacité d'environ 75% est parfaite, mais modifiez-la en fonction de vos préférences.

7.À l'aide des flèches autour du périmètre des rectangles, ajustez la taille de la trace afin qu'elle corresponde exactement au contour . Utilisez CTRL + molette de défilement pour zoomer et dézoomer afin d'obtenir un meilleur niveau de précision.

8.Sélectionnez l'outil Rectangleetregarde en haut à droitede la trace.Faites un clic gauche et maintenez sur le cercle et faites glisser jusqu'à ce que le rayon corresponde à celui de la planche . En faisant cela dans un coin, les autres sont également définis.

9.Zoomez dans le coin supérieur droiten maintenant CTRL enfoncé et en utilisant la molette de défilement de votre souris.

dix.Sélectionnez l'outil cercleetdéfinissez la couleur de remplissage sur rouge.

11. Au centre du cercle supérieur droit de la planche tracée,tracez un cercle en maintenant SHIFT et CTRL , puis faites un clic gauche et faites glisser jusqu'à ce que le cercle remplisse le cercle intérieur. Cela créera un cercle rouge que nous utiliserons pour percer un trou dans la planche.

12.Répétez l'étape 11 pour les trois autres coins . Ces cercles seront des trous de vis M2 (vis de 2 mm de diamètre) qui seront utilisés pour prendre en sandwich la carte aux couches d'impression 3D. vous pouvez dupliquer le cercle d'origine (CTRL + D) et les faire glisser vers chaque coin, vous devrez peut-être modifier leur taille.

13.Sélectionnez l'outil Sélectionner dans le menu Outils.

14.Sélectionnez l'un des cercles, etpuis appuyez sur MAJetsélectionner le tracé . Cela sélectionnera les deux objets.

15.Dans le menu Chemin, sélectionnez Différence(ou appuyez sur CTRL + -)pour couper le cercle du rectangle tracé.

16.Répétez l'étape précédentepour les cercles restants.

17.Sélectionnez la planche tracéeetappuyez sur CTRL + Dpour dupliquer la forme.Mettez la forme dans un endroit sûr . Cette forme deviendra plus tard le panneau arrière du boîtier.

18.Cliquez sur le panneau arrièreetpuis cliquez sur le menu Objet >> Transformer (SHIFT + CTRL + M).

19.Définissez la taille de la couche arrière afin qu'elle corresponde aux valeursindiqué dans le dessin mécanique.Cliquez sur Appliquer pour définir les dimensions. Dans ce cas, le panneau doit mesurer 65,20 sur 52,70 mm.

20.Répétez le processus pour le panneau avantafin qu'il corresponde aux dimensions du panneau arrière.

21.Redimensionner manuellement le dessin mécaniqueen utilisant les flèches du périmètre. Cela prendra du temps mais en vaut la peine.

La prochaine partie du processus de conception consiste à découper les points d'accès pour les cinq boutons et une grande découpe pour l'écran. Nous pouvons aborder cela de plusieurs façons. Nous pouvons découper méticuleusement les sections autour des points d'accès, ou nous pouvons créer une découpe plus grande pour tous. Cette dernière est la méthode préférée si nous choisissons de suivre les dimensions de la planche.

Si nous devions découper autour des boutons et garder les mêmes dimensions, nous aurions très peu de plastique sur le pourtour des boutons. Cela les rend vulnérables à la casse. Si nous devions créer un boîtier plus grand, disons 5 mm supplémentaires autour du périmètre, les découpes de boutons individuels seraient bien meilleures.

1.À l'aide de l'outil rectangle, créez une découpe pour l'écran . Soyez un peu plus généreux avec la coupe car nous avons besoin que l'écran soit sécurisé, mais avec peu ou pas de pression car cela pourrait causer des dommages.

2.Sélectionnez le rectangleetla planche tracéeetpuis utilisez Chemin >> Différence (ou CTRL + -) pour couper l'écran de la planche tracée. Si vous n'êtes pas satisfait de la coupe, annulez la coupe (CTRL + Z) et redimensionnez le rectangle, puis réessayez.

3.Ajouter deux autres rectangles pour les boutons . Les boutons fléchés du côté droit ont leur découpe qui chevauche la découpe de l'écran. C'est délibéré. Nous avons essayé de laisser un peu de plastique entre l'écran et les boutons, mais c'était trop fragile.

4.Sélectionnez un rectangle de boutonetla planche tracéeetpuis utilisez Chemin >> Différence (ou CTRL + -) pour couper l'écran de la planche tracée. Si vous n'êtes pas satisfait de la coupe, annulez la coupe (CTRL + Z) et redimensionnez le rectangle, puis réessayez.

5.Répétez la coupepour le bouton restant découpé.

Tufty 2040 a son propre crochet pour une longe. Le problème est qu'il sera trop fragile si nous le découpons du cadre existant. Nous allons ajouter un peu plus de viande en haut du cadre, puis la couper pour créer un crochet de longe.

1.Dessiner un rectanglequi est plus large et plus haut que le crochet de longe existant.

2. Sélectionnez la planche tracée et le nouveau rectangle. Ensuite, allez dans Objet >> Aligner et distribuer (SHIFT + CTRL + A) . Regardez dans le coin supérieur droit et un nouveau menu apparaît

3.Assurez-vous que "Zone de sélection" est en surbrillance, etpuis cliquez sur Centrer sur l'axe vertical . Cela forcera les deux formes à s'aligner au centre, nécessaire pour équilibrer le cadre sur une longe.

4.Déplacez le rectangle afin qu'il chevauche légèrement la planche tracée . Nous devons l'éloigner du tableau mais garder suffisamment de chevauchement pour assurer un lien fort.

5.Sélectionnez le rectangle, etpuis à l'aide de l'outil rectangle, modifiez le rayon du coin afin qu'il soit similaire à la planche tracée . Attention! Parfois, le rayon du coin peut provoquer une "coupe" indésirable entre la ligne pointue de la planche tracée et le crochet de la longe.

6.Combinez les rectangles en utilisant Chemin >> Union (CTRL et +).Cela crée une forme.

7. À l'aide de l'outil rectangle et cercle,tracez la forme du crochet de la longe.Modifiez le rayon pour qu'il corresponde à celui de la trace.

8.Combinez les formes en utilisant Chemin >> Union (CTRL et +).

9.Déplacez le crochet de la longe vers le cadre. N'oubliez pas de laisser suffisamment d'espace entre le bord et le crochet. Plus d'espace nous donne plus de force.

dix.Coupez le crochet de la longe de la trace en sélectionnant les deux formes et en utilisant Chemin >> Différence (CTRL + -).

Après tout ce travail, nous devrions avoir terminé le panneau supérieur.

Le panneau du bas est extrêmement simple à réaliser. Nous avons déjà le contour de base, qui correspond à celui de la face avant. La seule chose que nous devons faire est de faire une découpe pour pouvoir accéder à deux boutons à l'arrière de Tufty 2040.

Lorsque nous regardons le panneau du bas, nous regardons "de haut en bas" son empreinte. La couche visible pour nous sera l'intérieur de la couche. Cela signifie que la découpe doit être en haut à gauche du panneau.

1. Prenez une règle / pied à coulisse numérique etmesurer la distance entre le bord gauche et le premier bouton . Notez la distance.

2.Mesurez la distance entre le bord éloigné de ce bouton et le bord éloigné du bouton suivant . Notez la distance.

3.Déplacez la pièce du panneau avant à l'écart et placez le panneau arrière au-dessus du dessin mécanique . Assurez-vous que tout est aligné.

4. Allez tout à gauche etrecherchez la règle verticale.De là,clic gauche et glisser . Une ligne de guidage apparaîtra.Placer la ligne de guidage en ligneavec le bord gauche du panneau arrière.

5.Dessinez un autre repère, à droite du premier . Il suffit d'être à une courte distance.

6.Utilisez l'outil de mesure (icône de l'outil en bas) pour mesurer la distance entre les deux lignes de guidage . Dans notre mesure, il y avait 8 mm du bord gauche au premier bouton.

7.Faites glisser le guide et remesurezjusqu'à ce que vous obteniez la bonne mesure.

8.Faites glisser un autre guide et placez-le à droite du deuxième guide.

9.Faites glisser le guide et continuez à mesurer jusqu'à ce que la distance entre le deuxième et le troisième guide corresponde à la distance requise . Dans nos mesures, la distance entre le côté éloigné d'un bouton et le côté éloigné de l'autre était d'environ 12 mm, nous avons donc utilisé 13 mm pour inclure une marge d'erreur.

dix.Dessinez un rectangle entre les deuxième et troisième guides . La largeur doit relier les deux guides, la hauteur n'est pas importante pour le moment.

11.Cliquez sur le rectangleetpuis cliquez sur le menu Objet >> Transformer (SHIFT + CTRL + M).

12.Conservez la largeur telle quelle, modifiez la hauteur à 5 mm et cliquez sur Appliquer.

13.Déplacez le rectangle jusqu'à ce qu'il chevauche le calque.

14.Cliquez sur le rectangleetle calque (Maj + clic gauche) puis appuyez sur CTRL + - pour couper le rectangle du calque.

Nous avons maintenant deux couches, en haut et en bas. Il ne reste plus qu'à créer une couche intermédiaire.

La couche intermédiaire est la plus complexe des trois couches. Il partage le même contour que les couches avant et arrière, mais nous devons faire une série de coupes sur le périmètre intérieur du cadre. Des coupes qui permettront de faire de la place pour des composants, des connectiques et une batterie LiPo.

1.Dupliquer le calque inférieuretgardez l'original en lieu sûr . Vous devriez maintenant avoir trois couches, haut, milieu et bas. Nous n'avons besoin que de la couche intermédiaire pour l'instant.

2. Notre première coupe concerne le connecteur USB C.Mesurez la distance entre le bas à gauche du cadre et le port USB C . Notre mesure était d'environ 8 mm.

3.Apportez deux guides de la règle supérieureetplacez-en un à la base et un autre en haut de la couche intermédiaire . Assurez-vous qu'ils sont exactement en place.

4.Dessinez un autre guideet placez-le à 7 mm du guide inférieur. Utiliser l'outil de mesure(en bas à gauche de la boîte à outils)vérifier la distance . Rappelez-vous que le guide peut être déplacé pour obtenir une mesure précise. Vérifiez la mesure et ajustez la distance jusqu'à ce que vous soyez satisfait. Nous avons réduit la distance à 7 mm pour nous donner 1 mm autour du connecteur USB C, et pour toute erreur.

5.Ajouter un autre guide, au-dessus du précédentet mesurez 10 mm à partir de là à l'aide de l'outil de mesure.

6.À l'aide de l'outil rectangle, dessinez un carré de 10 mmetplacez-le sur le bord de la couche intermédiaireentre les deux lignes directrices.

7.Sélectionnez le carréetla couche du milieu (Maj clic)etsélectionnez Chemin >> Différence (CTRL + -_ pour couper le carré du calque intermédiaire . Cela nous donne une découpe pour le port USB C.

8.Apportez deux guides verticaux dans le projet, alignez le premier sur le côté gauche de la couche intermédiaire, l'autre à 8 mm dans la couche . Cela définira la limite d'un périmètre interne pour une coupe.

9. Ajoutez un autre guide horizontal en bas à gauche du calque. Mesure environ 4,5 - 4,6 mmetdéplacer le guide à cette position . Cela définit le périmètre inférieur d'une coupe interne.

dix.Apportez deux guides verticaux supplémentaireset placez le premier sur le côté droit de la couche intermédiaire. L'autre doit être à 6 mm à l'intérieur de la couche intermédiaire . Encore une fois, cela crée un périmètre interne.

11.Ajoutez un autre guide horizontal, sous le guide horizontal le plus haut, et mesurez environ 6,8 à 7 mm à partir du guide supérieur . C'est le périmètre interne final pour la coupe.

12.En utilisant le périmètre interne, tracez un rectangle qui touche chaque partie du périmètre . Ce sera la coupe interne.

13.Sélectionnez le rectangleetla couche intermédiaire puis utilisez Chemin >> Différence (CTRL + -) pour couper le périmètre interne de la couche.

14. Ajoutez deux autres rectangles, dont la taille est un peu aléatoire pour le moment. Rapprochez les rectangles, nous les affinerons dans le modèle 3D . Ce sont des découpes pour les composants de la carte Tufty 2040. Si nous ne découpons pas ces formes, les couches ne seront pas alignées.

15.Sélectionnez un rectangle, puis le calqueetdécoupez le rectangle en utilisant Chemin >> Différence . Répétez l'opération pour le deuxième rectangle.

16.Enregistrez chaque calque dans son propre fichier SVG (Tufty2040Front.svg, Tufty2040Middle.svg, Tufty2040Bottom.svg).

Tinkercad est un outil en ligne gratuit et simple à utiliser qui permet à quiconque de créer des objets 3D pour l'impression. Il n'a peut-être pas le même niveau de fonctionnalités qu'AutoCAD ou FreeCAD, mais pour la plupart des projets de créateurs, il en a assez pour faire le travail. Nous allons utiliser Tinkercad pour importer nos fichiers SVG et les convertir à partir d'illustrations 2D en modèles 3D qui notre imprimante 3D peut imprimer.

1.Connectez-vous ou créez un nouveau compte sur Tinkercad . Tinkercad est un outil de conception 3D gratuit en ligne que nous pouvons utiliser pour convertir des fichiers SVG en objets 3D.

2.Cliquez sur Créer un nouveau design.

3.Cliquez sur Importer puis importez Tufty2040Front.svg.

4.Cliquez sur Importer pour accepter les options par défaut.

5. En haut à droite de l'espace de travail,utilisez le curseur de hauteur pour modifier la hauteur de la couche avant ; il doit faire 2 mm d'épaisseur. C'est juste assez épais pour rester rigide, mais assez fin pour imprimer rapidement.

6.Importer la couche inférieure (Tufty2040bottom.svg)dans l'espace de travail.

7.Utilisez le curseur de hauteur pour régler la hauteur à 2 mm . Par défaut, Tinkercad définit la hauteur sur 10 mm, ce qui est bien trop épais pour ce projet.

La couche intermédiaire est celle où nous devons faire le plus de travail. Les découpes créées dans Inkscape ne sont que quelques-unes des modifications nécessaires pour fixer le calque autour des composants de Tufty2040.

1.Importer la couche intermédiaire(Tufty2040Middle.svg) dans l'espace de travail.

2.Changez la hauteur de la couche intermédiaire à 11 mm . Afin de contenir en toute sécurité une batterie LiPo, nous devons la maintenir doucement en place, sans la forcer sur les composants.

3.Utilisez la molette de défilement pour zoomer, etle bouton gauche de la souris pour positionner le calque du milieu au centre de l'écran . Le bouton droit de la souris fera pivoter l'espace de travail pour une meilleure vue. Nous devons faire deux "coupes" dans le cadre, pour une meilleure compatibilité avec les composants de montage en surface présents sur Tufty2040.

4. Dans le menu de droite,sélectionner le cube creuxetfaites-le glisser dans l'espace de travail.

5.Cliquez sur Haut (icône en haut à gauche)pour définir la vue sur une perspective supérieure.

6.Cliquez sur le cube creuxetajustez la longueur à 25, la largeur à 5 et la hauteur à 5 mm.

7. À l'aide du bouton droit de la souris,faites pivoter la vue pour voir clairement le côté gauche de la couche intermédiaire.

8.Déplacez l'oblong pour qu'il fasse partie du côté gaucheetutilisez le "cône" sur le dessus de la forme pour la soulever plus haut . Notre objectif est de créer une "étape" dans la couche.

9.Revenir à la vue supérieureet déplacez l'oblong pour qu'il s'adapte parfaitement. Redimensionner manuellement la largeurpour qu'il n'y ait pas de bloc de couleur sur le côté droit. Vous pouvez surplomber l'oblong creux car on ne le verra jamais, c'est notre outil pour découper dans le modèle.

dix.Shift, clic gauche sur l'oblong creuxet la couche intermédiaire. Cliquez ensuite sur Groupepour fusionner les deux objets ensemble.

11.Utilisez un autre oblong creux pour couper un autre morceauhors de la couche,entre le haut de la marche et le trou de vis . Une longueur de 10, une largeur et une hauteur de 5mm est largement suffisante.

12.Utilisez un cube creux de 5 x 5 x 5 pour couperla partie restante.Regroupez le cube creux et la couche intermédiaire, puis sélectionnez Grouper.

13. Utilisez le même processus pour couper un morceau de la section inférieure. Réglez la longueur sur 10, la largeur sur 40ethauteur à 5 mm.

14.Déplacez l'oblong en positionetpuis décalage, clic gauche sur l'oblong et le calque, puis cliquez sur Groupe pour fusionner.

La couche intermédiaire devrait ressembler à ceci.Sinon,utilisez Annuler et réessayez.

Nous avons maintenant trois objets 3D. Le haut, le milieu et le bas d'un boîtier pour enfermer un Tufty2040.

1.Changer le nom du projet(en haut à gauche de l'espace de travail)à Tufty2040-Case.

2.Sélectionnez la couche supérieureet puis cliquez sur Exporter. Sélectionnez STLet le couche supérieure sera téléchargée sur votre ordinateur. Répétez ce processus pour les couches restantes.

Une fois les fichiers STL téléchargés, ils peuvent maintenant être découpés à l'aide d'une application de découpage telle que Cura, PrusaSlicer ou OctoPrint. Nous privilégions PrusaSlicer car il a un profil bêta pour notre imprimante 3D Creality Ender 2 Pro.

1.Ouvrez l'application PrisaSliceretcliquez sur Fichier >> Importer >> Importer STL.

2.Sélectionnez les fichiers STL de votre projet (shift clic gauche)etcliquez sur Ouvrir.

3.Étalez les objets sur la plaque de construction.Laissez un peu de distance entre eux.

4.Dans la boîte de dialogue en haut à droite, définissez les paramètres d'impression sur 0,16 mm optimal . Nous avons ensuite modifié les paramètres pour créer un paramètre d'impression personnalisé pour le PLA en soie, mais ce paramètre par défaut est identique à 90 %.

5.Cliquez sur Slice Now pour découper l'impression en G-code . Le code G est une série d'instructions pour l'imprimante 3D, il indique à la tête d'impression où se déplacer, quand distribuer du plastique et quand rétracter le plastique.

6.Cliquez sur Exporter le code Getenregistrer sur une carte SD pour votre imprimante.

7.Dirigez-vous vers votre imprimanteetlancer le processus d'impression.

Pour y arriver. Assez ravi que j'imprime en 3D quelque chose que j'ai conçu dans Inkscape. Je pense que nous avons un comment faire @geekinchief pic.twitter.com/KpLIiRaN2eJuly 1, 2022

Chacune des couches partage la même empreinte de base, ce qui signifie que les quatre vis mécaniques M2 de 18 mm peuvent glisser d'avant en arrière. Il s'agit d'un processus de construction très simple.

1.Placez la couche supérieure sur Tufty2040etmettez-le soigneusement en place . Faites très attention aux contours des boutons, ils sont fragiles.

2.Faites glisser les quatre vis mécaniques M2 à travers afin que leurs têtes soient fières sur la couche supérieure.

3.Faites glisser le filetage des vis mécaniques dans la couche intermédiaire.Prenez note de l'emplacement de la découpe USB C.

4.Faites glisser le filetage des vis mécaniques dans la couche inférieure . Assurez-vous que la découpe pour les boutons est correctement orientée.

5.Fixez la vis avec les écrous M2.

6.Connectez Tufty2040 à votre ordinateuretappuyez sur Power pour l'allumer.

7. Après un test réussi,retirez le câble USB C, retirez le panneau inférieur, insérez une batterie LiPo chargée et placez-le soigneusement à l'intérieur de l'enceinte. Ne forcez pas !

8.Appuyez sur le bouton d'allumagepour vérifier que Tufty2040 fonctionnera à partir de la batterie.

9.Sceller l'enceinteetportez fièrement votre badge de conférence Tufty2040 imprimé en 3D personnalisé.

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Les Pounder est éditeur associé chez Tom's Hardware. Il est un technologue créatif et a créé pendant sept ans des projets pour éduquer et inspirer les esprits, petits et grands. Il a travaillé avec la Fondation Raspberry Pi pour écrire et dispenser leur programme de formation des enseignants "Picademy".

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