做嵌入式开发的同行大多有过这类困扰:常规树莓派方形外壳分上下两半,打印时要打两次,装配还要对齐卡扣,做项目样机时经常因为壳体装配耽误进度,尤其是做小型桌面嵌入式装置、教学演示样机的时候,外露的电路板容易被导线剐蹭、积灰,常规方壳棱角突出,放在桌面或者嵌入小型设备槽位时还容易和周边结构干涉。这款一体式弧面壳体就是针对这类实际场景做的结构优化,首先打破了常规方壳的直角轮廓,上盖采用顺滑的弧面过渡,没有尖锐棱角,不管是手持调试还是嵌入到小型展示装置、桌面交互终端的预留槽位里,都不会出现棱边卡滞的问题。
从结构设计逻辑来看,这款壳体没有采用上下分件的传统思路,整个主体为单一打印件,省去了分件打印的支撑浪费,也不需要额外设计卡扣、螺丝柱等连接结构,打印完成后直接将树莓派B型板从端部开口推入即可完成装配,装配效率比分体式外壳提升至少一倍,也避免了长期使用后卡扣断裂、上下盖错位的问题。壳体下部预留了对应接口的开槽位置,刚好对齐树莓派B型的USB接口、HDMI接口、供电口以及GPIO排针的伸出位置,装配后所有外接接口都能正常插拔,不会出现接口被壳体遮挡的问题,不需要后期对壳体做二次修磨。
在安装边界上,这款壳体的整体轮廓完全包覆树莓派B型电路板的所有外伸元件,弧面顶部距离电路板最高元件(通常是USB接口金属屏蔽罩或者排针座)预留了1.2mm的安全间隙,不会出现压件、磨板的问题;下部的两个定位卡槽刚好卡在电路板的安装孔对应位置,推入后电路板不会在壳体内窜动,哪怕是做移动演示装置、带出去做现场调试,也不用担心板卡移位导致接口接触不良。壳体的侧壁厚度做了1.5mm的均匀设计,不管是用PLA还是ABS材料打印,都不会出现壁厚不均导致的翘曲变形,打印时不需要额外添加内部支撑,仅需在底部接触打印平台的位置加少量 raft 就能保证成型精度,单件打印的材料消耗比常规分体式方壳节省近30%。
从实际应用场景来说,这款壳体不仅适合个人开发者做项目样机使用,也适合批量做嵌入式教学套件、小型桌面智能终端的防护外壳,弧面的外形相比生硬的方壳更有设计感,放在桌面作为小型智能网关、环境监测节点的外壳时,视觉效果也更协调。壳体表面没有多余的凸起或者装饰结构,后期如果需要做丝印标识、开孔加装按键或者指示灯,也有足够的平整弧面可以加工,不需要破坏原有结构的强度。另外,一体式的结构没有拼接缝隙,日常使用时灰尘、少量溅水不容易进入壳体内部接触电路板,相比分体式外壳的防护性能有明显提升,放在车间、实验室这类多尘环境下做长期运行的监测节点时,能有效减少积灰导致的电路接触不良问题。
在建模细节上,这款壳体的所有过渡圆角都做了R2以上的处理,没有尖锐的内角,打印时不会出现应力集中导致的层间开裂,端部的推入开口做了0.3mm的导入倒角,装配板卡时不会刮伤电路板的阻焊层,也不会卡滞板卡上的贴片元件。下部的卡槽深度做了2mm的设计,刚好卡住电路板的边缘,不需要打胶或者额外固定就能保证板卡的固定强度,拆卸时只要从开口处轻轻推出板卡即可,不会损伤板卡上的元件。整体结构没有复杂的曲面特征,不管是FDM还是光固化3D打印机都能顺利打印,不需要做特殊的切片参数调整,常规0.2mm层厚打印就能得到足够光滑的表面效果,后期如果需要做表面打磨、喷漆处理也很方便。
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