طراحی محفظه با چاپ سه‌بعدی FDM: راهنمای درپوش و جای پیچ در جعبه‌های الکترونیکی

محفظه‌ای که از یک برد الکترونیکی، حسگر یا اتصال کابل محافظت می‌کند، فقط قطعه‌ای به شکل جعبه نیست: باید ابعاد، نقاط نصب، خروجی کابل‌ها و جهت چاپ را با هم در نظر گرفت. طراحی محفظه با چاپ سه‌بعدی FDM برای نمونه‌های اولیه‌ای که جعبه‌های آماده با آن‌ها سازگار نیستند و قطعات سفارشی با تیراژ پایین کاربرد دارد؛ برای رسیدن به نتیجه‌ای موفق، ابتدا شرایط استفاده را مشخص کنید، نه فقط فضای اطراف قطعه را.

پیش از طراحی محفظه، نیازها را مشخص کنید

ابتدا تعیین کنید چه چیزی داخل جعبه قرار می‌گیرد و در معرض چه نیروهایی خواهد بود. علاوه بر ابعاد بیرونی برد، باید فضای موردنیاز برای اتصال‌دهنده، خم‌شدن کابل و قطعات نصب را هم در نظر بگیرید. آیا درپوش باز خواهد شد؟ محفظه به دیوار نصب می‌شود؟ در معرض لرزش قرار می‌گیرد؟ گرما تولید می‌کند؟ پاسخ این پرسش‌ها بر همه‌چیز، از ضخامت دیواره تا شکل درپوش، اثر می‌گذارد. چاپ FDM ساختاری لایه‌ای دارد؛ بنابراین محفظه را به‌طور پیش‌فرض ضدآب، کندسوز یا دارای تأییدیهٔ ایمنی الکتریکی فرض نکنید.

برای نصب و گردش هوا، بین برد الکترونیکی و قطعهٔ چاپ‌شده فضای کافی بگذارید. با استفاده از قطعهٔ واقعی یا یک الگوی اندازه‌گیری‌شده، فضای دسترسی برای وصل و جدا کردن اتصال‌دهنده‌ها و جلوگیری از خم‌شدن تند کابل‌ها را بررسی کنید. در مدارهایی که داغ می‌شوند، نیاز به دفع گرمای داخل محفظه را جداگانه ارزیابی کنید؛ جعبهٔ بسته می‌تواند باعث افزایش دما شود.

دیواره، کف و نقاط اتصال

ضخیم‌تر کردن دیواره همیشه به محفظه‌ای مستحکم‌تر منجر نمی‌شود. طراحی باید مشخص کند نیرو از کجا وارد می‌شود و نقاط اتصال کجا هستند. به‌جای انباشتن مواد اطراف سوراخ‌های پیچ، از ساختارهای پشتیبانی استفاده کنید که نیرو را روی سطحی گسترده توزیع می‌کنند. نزدیک کردن بیش از حد سوراخ پیچ به لبه می‌تواند خطر ترک‌خوردگی را افزایش دهد؛ اطراف سوراخ به‌اندازهٔ کافی ماده باقی بگذارید و در نمونهٔ اولیه آن را با پیچ واقعی آزمایش کنید. پیچ خودرزوه، جای مهره و اینسرتی که با گرما نصب می‌شود، هرکدام به طراحی متفاوتی نیاز دارند؛ نباید آن‌ها را جایگزین یکدیگر فرض کرد.

استحکام قطعه فقط به درصد پُرشدگی بستگی ندارد. دیواره‌های بیرونی، جهت لایه‌ها، هندسهٔ نقاط اتصال و جنس ماده همگی نقش دارند. از جهتی که در آن به زبانهٔ پیچ نیرویی وارد می‌شود که لایه‌ها را از هم جدا می‌کند، پرهیز کنید. هنگام انتخاب جهت چاپ محفظه، هم ظاهر سطح و هم جهت نیرو بر زبانهٔ درپوش و گوشواره‌های اتصال را در نظر بگیرید. استفاده از ریب در طراحی می‌تواند به پشتیبانی از سطوح پهن و صاف کمک کند؛ اما ممکن است ریب‌های بسیار نازک قابل تولید نباشند یا سختی موردانتظار را فراهم نکنند.

طراحی درپوش و اتصال فشاری را آزمایش کنید

برای درپوش می‌توان اتصال پیچی، زبانهٔ اتصال فشاری یا قطعهٔ اتصال جداگانه انتخاب کرد. اگر زبانه‌های اتصال فشاری قرار است بارها خم شوند، جنس ماده و جهت لایه‌ها اهمیت زیادی پیدا می‌کند؛ زبانه‌ای با گوشه‌های نازک ممکن است به‌سرعت فرسوده شود. به‌جای چاپ کل محفظه در نخستین نوبت، ساخت یک قطعهٔ آزمایشی شامل بخش کوتاهی از لبهٔ درپوش و یک نقطهٔ اتصال، مصرف ماده و زمان را کاهش می‌دهد. برای فاصلهٔ لقی، یک مقدار جهانی وجود ندارد: چاپگر، ماده، هندسه و تنظیمات چاپ نتیجه را تغییر می‌دهند. بنابراین، اتصال واقعی را با یک قطعهٔ آزمایشی اندازه‌گیری‌شده بررسی کنید.

• برای هم‌ترازی در اطراف درپوش، یک شانه یا سطح راهنمای ساده طراحی کنید.
• سوراخ‌های اتصال‌دهنده و کابل را مطابق قطعهٔ واقعی جای‌گذاری کنید؛ بررسی کنید آیا ورودی کابل به مهار کشش نیاز دارد یا نه.
• اگر از پیچ نصب استفاده می‌کنید، برای دسترسی به سر پیچ و فضای لازم برای پیچ‌گوشتی جا بگذارید.
• اگر قطعه در معرض گرما، UV، ضربه یا تماس شیمیایی قرار می‌گیرد، سازگاری ماده را با این شرایط جداگانه بررسی کنید.

جهت چاپ و بررسی نهایی

کف پهن و صاف، در بیشتر طراحی‌ها چاپ را آسان می‌کند؛ اما ممکن است در این جهت، لایه‌های ضعیفی در زبانه‌های درپوش یا گوشواره‌های پیچ ایجاد شوند. پس از تعیین جهت، بیرون‌زدگی‌های داخلی نیازمند تکیه‌گاه، کانال‌های کابل و کیفیت سطح را در نرم‌افزار برش لایه بررسی کنید. برای کاهش تکیه‌گاه‌های غیرضروری، شاید بتوان گوشه‌های داخلی را پخ‌دار یا شیب‌دار طراحی کرد. برای آشنایی با جزئیات طراحی، قواعد ضخامت دیواره و ضخامت جداره را نیز مرور کنید.

در بررسی نهایی، برد را در جای خود نصب کنید، درپوش را ببندید، کابل‌ها و اتصال‌دهنده‌ها را وصل کنید و هم‌ترازی سوراخ‌های پیچ و دسترسی برای تعمیر و نگهداری را بررسی کنید. اگر به چند بار بازنگری نیاز دارید، در هر نوبت چاپ فقط یک متغیر طراحی را تغییر دهید تا منبع مشکل مشخص بماند. پس از نهایی‌شدن ابعاد پروژه، می‌توانید امکان تولید آن را در چارچوب خدمات چاپ سه‌بعدی بررسی کنید و هزینهٔ تقریبی فایل خود را در صفحهٔ محاسبهٔ آنلاین هزینهٔ چاپ سه‌بعدی ببینید. ارائهٔ فایل و شرایط استفاده برای یک محفظهٔ سفارشی، بررسی سازگاری پیش از چاپ را آسان‌تر می‌کند.