Cómo diseñar e imprimir en 3D fundas personalizadas para sus dispositivos

Oct 25, 2023

Diseña tus propios productos con software libre e impresoras 3D

Las impresoras 3D son emocionantes piezas de tecnología. Podemos crear objetos a partir de bobinas de filamento plástico. Estos objetos suelen ser juguetes o baratijas, que se encuentran en sitios como Thingiverse o Printables. Pero, ¿y si tuviéramos un objeto, como una Raspberry Pi, un proyecto de electrónica personalizado o incluso un dispositivo móvil, y quisiéramos defenderlo? Si nadie más ha puesto a disposición un archivo STL gratuito, debemos poder diseñar y hacer nuestro propio estuche impreso en 3D.

En el tutorial a continuación, aprenderemos cómo diseñar a medida e imprimir en 3D una carcasa creando una para Pimoroni Tufty2040, una placa con tecnología RP2040 con una pantalla LED de 2,4 pulgadas. Quería usar el Tufty2040 para una conferencia, pero cuando fui a buscarlo, no había estuches disponibles para él. Así que me dispuse a hacer una caja con agujeros para un cordón y el puerto USB-C, junto con espacio suficiente para sostener una batería LiPo de 1000 mAh y proteger todos los componentes internos.

Diseñar su propio producto para impresión 3D es relativamente sencillo. Solo necesitamos aplicar una metodología iterativa al proceso de diseño y fabricación. Durante el proceso, tendremos muchos fracasos. Al diseñar una caja para el Tufty2040, creamos cinco versiones de la caja antes de hacerlo bien. Cada fracaso es una oportunidad para aprender algo nuevo. De hecho, nuestro primer fracaso se convirtió en un prototipo. Nos obligó a repensar cómo diseñamos la capa superior, lo que permite el acceso a los botones y ofrece protección para la gran pantalla LCD.

El proceso diferirá ligeramente dependiendo de para qué esté creando un caso. Sin embargo, al seguir los pasos para Tufty2040, aprenderemos los pasos básicos para crear e imprimir en 3D una carcasa personalizada.

Lo primero que tenemos que hacer es calcular las dimensiones del objeto. Si tenemos el objeto en nuestras manos, podemos medirlo usando una regla y esto nos dará una buena aproximación de sus dimensiones. Un medio de medición más preciso son los calibradores digitales que podemos usar para medir con precisión las dimensiones internas y externas del objeto.

A veces, el creador del objeto proporcionará un dibujo mecánico, y este es el escenario ideal. Del dibujo mecánico podemos trazar las dimensiones.

1.Descargue el dibujo mecánico a su máquina.

2.Abra un editor de imágenes vectoriales, como Adobe Illustrator o Inkscape. Usamos Inkscape porque es gratis y más que capaz para el trabajo.

3.Importe el dibujo mecánico en Inkscape.

4.Seleccione la herramienta de rectángulo.

5.Traza el borde exterior del tablero usando un rectángulo, usa un color brillante para el trazo . No necesita ser súper preciso en este momento, solo obtenga el tamaño básico correcto.

6.Cambia la opacidad del rectángulo para que se vea el dibujo mecánico. . La herramienta de opacidad se encuentra en la parte inferior izquierda de la interfaz de usuario de Inkscape. Alrededor del 75% de opacidad es perfecto, pero cámbielo para adaptarlo a sus preferencias.

7.Usando las flechas alrededor del perímetro de los rectángulos, ajuste el tamaño del trazo para que coincida exactamente con el contorno. . Use CTRL + rueda de desplazamiento para acercar y alejar para obtener un mejor nivel de precisión.

8.Seleccione la herramienta de rectánguloymira arriba a la derechadel rastroHaga clic izquierdo y mantenga presionado el círculo y arrastre hasta que el radio coincida con el del tablero . Al hacer esto en una esquina, las otras también se fijan.

9.Zoom en la esquina superior derechamanteniendo presionada la tecla CTRL y usando la rueda de desplazamiento de su mouse.

10Seleccione la herramienta de círculoyestablezca el color de relleno en rojo.

11. En el centro del círculo superior derecho del tablero trazado,dibuja un círculo manteniendo presionadas las teclas SHIFT y CTRL , luego haga clic izquierdo y arrastre hasta que el círculo llene el círculo interior. Esto creará un círculo rojo que usaremos para cortar un agujero en el tablero.

12Repita el paso 11 para las otras tres esquinas. . Estos círculos serán orificios para tornillos M2 (tornillos de 2 mm de diámetro) que se utilizarán para intercalar la placa con las capas de impresión 3D. puede duplicar el círculo original (CTRL + D) y arrastrarlos a cada esquina, es posible que deba modificar su tamaño.

13Seleccione la herramienta Seleccionar del menú de herramientas.

14Seleccione uno de los círculos, yluego presione SHIFTyseleccione el rastro . Esto seleccionará ambos objetos.

15.En el menú Ruta, seleccione Diferencia(alternativamente presione CTRL + -)para cortar el círculo del rectángulo trazado.

dieciséis.Repita el paso anteriorpara los círculos restantes.

17Seleccione el tablero trazadoypresione CTRL + Dpara duplicar la forma.Pon la forma en un lugar seguro . Esta forma se convertirá más tarde en el panel trasero de la caja.

18Haga clic en el panel traseroyluego haga clic en el menú Objeto >> Transformar (MAYÚS + CTRL + M).

19Establezca el tamaño de la capa trasera para que coincida con los valoresdado en el dibujo mecánico.Haga clic en Aplicar para establecer las dimensiones. En este caso el panel debe tener 65,20 por 52,70 mm.

20Repita el proceso para el panel frontal.para que coincida con las dimensiones del panel trasero.

21Reescalar manualmente el dibujo mecánicousando las flechas del perímetro. Esto tomará tiempo pero vale la pena el esfuerzo.

La siguiente parte del proceso de diseño es recortar puntos de acceso para los cinco botones y un gran recorte para la pantalla. Podemos abordar esto de varias maneras. Podemos recortar meticulosamente las secciones alrededor de los puntos de acceso, o podemos crear un recorte más grande para todos. Este último es el método preferido si optamos por seguir las dimensiones del tablero.

Si recortáramos alrededor de los botones y mantuviéramos las mismas dimensiones, tendríamos muy poco plástico en el perímetro de los botones. Esto los deja vulnerables a la rotura. Si tuviéramos que crear una caja más grande, digamos 5 mm adicionales alrededor del perímetro, entonces los recortes de botones individuales se verían mucho mejor.

1.Usando la herramienta de rectángulo, cree un corte para la pantalla . Sea un poco más generoso con el corte, ya que necesitamos que la pantalla esté segura, pero con poca o ninguna presión, ya que podría causar daños.

2.Seleccione el rectánguloyel tablero trazadoyluego use Ruta >> Diferencia (o CTRL + -) para cortar la pantalla del tablero trazado. Si no está satisfecho con el corte, deshaga el corte (CTRL + Z) y cambie el tamaño del rectángulo, luego intente nuevamente.

3.Agrega dos rectángulos más para los botones. . Los botones de flecha del lado derecho tienen su corte superpuesto al corte de la pantalla. Esto es deliberado. Intentamos dejar un poco de plástico entre la pantalla y los botones, pero era demasiado frágil.

4.Seleccione un rectángulo de botónyel tablero trazadoyluego use Ruta >> Diferencia (o CTRL + -) para cortar la pantalla del tablero trazado. Si no está satisfecho con el corte, deshaga el corte (CTRL + Z) y cambie el tamaño del rectángulo, luego intente nuevamente.

5.Repita el cortepara el botón restante cortado.

Tufty 2040 tiene su propio gancho para cordón. El problema es que será demasiado frágil si lo cortamos del marco existente. Agregaremos un poco más de carne en la parte superior del marco y luego la cortaremos para crear un gancho de cordón.

1.dibujar un rectánguloque es más ancho y más alto que el gancho de cordón existente.

2. Seleccione el tablero trazado y el nuevo rectángulo. Luego vaya a Objeto >> Alinear y distribuir (MAYÚS + CTRL + A) . Mire hacia la esquina superior derecha y aparecerá un nuevo menú.

3.Asegúrese de que el "Área de selección" esté resaltado, yluego haga clic en Centrar en el eje vertical . Esto obligará a las dos formas a alinearse en el centro, lo que es necesario para equilibrar el marco en un cordón.

4.Mueva el rectángulo para que se superponga ligeramente al tablero trazado. . Necesitamos alejarlo del tablero pero mantener suficiente superposición para asegurar un vínculo fuerte.

5.Seleccione el rectángulo, yluego, usando la herramienta de rectángulo, cambie el radio de la esquina para que sea similar al tablero trazado . ¡Cuidado! A veces, el radio de la esquina puede causar un "corte" no deseado entre la línea afilada de la tabla trazada y el gancho del cordón.

6.Combina los rectángulos usando Path >> Union (CTRL y +).Esto crea una forma.

7. Usando la herramienta de rectángulo y círculo,traza la forma del gancho del cordón.Cambie el radio para que coincida con el de la traza.

8.Combina las formas usando Path >> Union (CTRL y +).

9.Mueva el gancho del cordón hacia arriba del marco. Recuerda dejar suficiente espacio entre el borde y el anzuelo. Más espacio nos da más fuerza.

10Corte el gancho del cordón del trazo seleccionando ambas formas y usando Ruta >> Diferencia (CTRL + -).

Después de todo este trabajo, deberíamos tener el panel superior terminado.

El panel inferior es extremadamente simple de hacer. Ya tenemos el esquema básico, que coincide con el del panel frontal. Lo único que tenemos que hacer es hacer un corte para que podamos acceder a dos botones en la parte trasera de Tufty 2040.

Cuando miramos el panel inferior, estamos mirando "de arriba hacia abajo" en su huella. La capa visible para nosotros será el interior de la capa. Esto significa que el corte debe estar en la parte superior izquierda del panel.

1. Tome una regla/calibrador digital ymedir la distancia desde el borde izquierdo hasta el primer botón . Tome nota de la distancia.

2.Mida la distancia desde el borde más alejado de ese botón hasta el borde más alejado del siguiente botón . Tome nota de la distancia.

3.Mueva la pieza del panel frontal fuera del camino y coloque el panel posterior sobre el dibujo mecánico. . Asegúrate de que todo esté alineado.

4. Vaya al extremo izquierdo ybusca la regla vertical.Desde allí,clic izquierdo y arrastre . Aparecerá una línea guía.Coloque la línea de guía en líneacon el borde izquierdo del panel posterior.

5.Dibuja otra guía, a la derecha de la primera. . Solo necesita estar a una corta distancia.

6.Use la herramienta de medición (icono de herramienta inferior) para medir la distancia entre las dos líneas de guía . En nuestra medida, fue de 8 mm desde el borde izquierdo hasta el primer botón.

7.Arrastre la guía y vuelva a medirhasta obtener la medida correcta.

8.Arrastre otra guía y colóquela a la derecha de la segunda guía.

9.Arrastre la guía y siga midiendo hasta que la distancia entre la segunda y la tercera guía coincida con la distancia requerida . En nuestras medidas, la distancia desde el lado más alejado de un botón hasta el lado más alejado del otro era de aproximadamente 12 mm, por lo que usamos 13 mm para incluir un margen de error.

10Dibuja un rectángulo entre la segunda y la tercera guía. . El ancho tiene que conectar las dos guías, la altura no es importante en este momento.

11Haga clic en el rectánguloyluego haga clic en el menú Objeto >> Transformar (MAYÚS + CTRL + M).

12Mantenga el ancho como está, cambie la altura a 5 mm y haga clic en Aplicar.

13Mueva el rectángulo hasta que se superponga a la capa.

14Haga clic en el rectánguloyla capa (Shift + clic izquierdo) luego presione CTRL + - para cortar el rectángulo de la capa.

Ahora tenemos dos capas, superior e inferior. Todo lo que queda ahora es crear una capa intermedia.

La capa intermedia es la más compleja de las tres capas. Comparte el mismo contorno que las capas delantera y trasera, pero necesitamos hacer una serie de cortes en el perímetro interior del marco. Cortes que nos permitirán dejar espacio para componentes, conexiones y una batería LiPo.

1.Duplicar la capa inferioryguarda el original en un lugar seguro . Ahora debería tener tres capas, superior, media e inferior. Solo necesitamos la capa intermedia por ahora.

2. Nuestro primer corte es para el conector USB C.Mida la distancia desde la parte inferior izquierda del marco hasta el puerto USB C . Nuestra medida fue de aproximadamente 8 mm.

3.Trae dos guías de la regla superior.ycoloque uno en la base y otro en la parte superior de la capa intermedia . Asegúrese de que estén exactamente en su lugar.

4.Dibuja otra guíay colóquelo a 7 mm de la guía inferior. Usar la herramienta de medida(parte inferior izquierda de la caja de herramientas)para verificar la distancia . Recuerde que la guía se puede mover para obtener una medida precisa. Verifique la medida y ajuste la distancia hasta que esté feliz. Redujimos la distancia a 7 mm para darnos 1 mm alrededor del conector USB C y para cualquier error.

5.Añadir otra guía, encima del anteriory mida 10 mm desde allí usando la herramienta de medición.

6.Usando la herramienta rectángulo, dibuje un cuadrado de 10 mmycolóquelo en el borde de la capa intermediaentre las dos líneas guía.

7.Seleccione el cuadradoyla capa intermedia (Mayús clic)yseleccione Ruta >> Diferencia (CTRL + -_ para cortar el cuadrado de la capa intermedia . Esto nos da un recorte para el puerto USB C.

8.Traiga dos guías verticales al proyecto, alinee la primera hacia el lado izquierdo de la capa intermedia, la otra coloque 8 mm en la capa . Esto establecerá el límite de un perímetro interno para un corte.

9. Agregue otra guía horizontal en la parte inferior izquierda de la capa. Mide alrededor de 4,5 - 4,6 mm.ymover la guía a esa posición . Esto establece el perímetro inferior de un corte interno.

10Introduce dos guías verticales másy coloque el primero en el lado derecho de la capa intermedia. El otro debe estar 6 mm dentro de la capa intermedia. . Una vez más esto está creando un perímetro interno.

11Agregue otra guía horizontal, debajo de la guía más horizontal superior, y mida aproximadamente 6,8 - 7 mm desde la guía superior . Este es el perímetro interno final para el corte.

12Usando el perímetro interno, dibuja un rectángulo que toque cada parte del perímetro. . Este será el corte interno.

13Seleccione el rectánguloyla capa intermedia luego use Path >> Difference (CTRL + -) para cortar el perímetro interno de la capa.

14 Agregue dos rectángulos más, cuyo tamaño es un poco de conjetura en este momento. Aproximar los rectángulos, los afinaremos en el modelo 3D . Estos son recortes para componentes en la placa Tufty 2040. Si no recortamos estas formas, las capas no quedarán al ras.

15.Seleccione un rectángulo, luego la capaycorta el rectángulo usando Ruta >> Diferencia . Repita para el segundo rectángulo.

dieciséis.Guarde cada capa como su propio archivo SVG (Tufty2040Front.svg, Tufty2040Middle.svg, Tufty2040Bottom.svg).

Tinkercad es una herramienta en línea gratuita y fácil de usar que permite a cualquiera crear objetos 3D para imprimir. Puede que no tenga el mismo nivel de funciones que AutoCAD o FreeCAD, pero para la mayoría de los proyectos de creadores tiene suficiente para hacer el trabajo. Vamos a usar Tinkercad para importar nuestros archivos SVG y convertirlos de ilustraciones 2D en modelos 3D que nuestra impresora 3D puede imprimir.

1.Inicie sesión o cree una nueva cuenta en Tinkercad . Tinkercad es una herramienta de diseño 3D gratuita y en línea que podemos usar para convertir archivos SVG en objetos 3D.

2.Haga clic en Crear nuevo diseño.

3.Haga clic en Importar y luego importe Tufty2040Front.svg.

4.Haga clic en Importar para aceptar las opciones predeterminadas.

5. En la parte superior derecha del espacio de trabajo,use el control deslizante de altura para cambiar la altura de la capa frontal ; tiene que ser de 2 mm de espesor. Esto es lo suficientemente grueso como para permanecer rígido, pero lo suficientemente delgado como para imprimir rápidamente.

6.Importe la capa inferior (Tufty2040bottom.svg)en el espacio de trabajo.

7.Use el control deslizante de altura para establecer la altura en 2 mm . De forma predeterminada, Tinkercad establece la altura en 10 mm, que es demasiado grueso para este proyecto.

La capa intermedia es donde tenemos que hacer la mayor parte del trabajo. Los recortes creados en Inkscape son solo algunas de las enmiendas necesarias para arreglar la capa alrededor de los componentes de Tufty2040.

1.Importar la capa intermedia(Tufty2040Middle.svg) en el espacio de trabajo.

2.Cambia la altura de la capa intermedia a 11 mm. . Para contener de manera segura una batería LiPo, debemos sostenerla suavemente en su lugar, no forzarla hacia abajo sobre los componentes.

3.Use la rueda de desplazamiento para acercar, yel botón izquierdo del ratón para colocar la capa intermedia en el centro de la pantalla . El botón derecho del mouse rotará el espacio de trabajo para una mejor vista. Necesitamos hacer dos "cortes" en el marco, para una mejor compatibilidad con los componentes de montaje en superficie presentes en Tufty2040.

4. En el menú del lado derecho,seleccione el cubo huecoyarrástralo al espacio de trabajo.

5.Haga clic en Arriba (icono superior izquierdo)para establecer la vista en una perspectiva anterior.

6.Haga clic en el cubo huecoyajuste la longitud a 25, el ancho a 5 y la altura a 5 mm.

7. Con el botón derecho del ratón,gire la vista para ver claramente el lado izquierdo de la capa intermedia.

8.Mueve el oblongo para que se convierta en parte del lado izquierdo.yuse el "cono" en la parte superior de la forma para levantarla más alto . Nuestro objetivo es crear un "paso" en la capa.

9.Volver a la vista superiory mueva el oblongo para que encaje perfectamente. Redimensionar manualmente el anchopara que no haya un bloque de color en el lado derecho. Puede sobresalir el oblongo hueco ya que nunca se verá, es nuestra herramienta para cortar el modelo.

10Shift, clic izquierdo en el oblongo huecoy la capa intermedia. Luego haga clic en Grupopara fusionar los dos objetos juntos.

11Use otro oblongo hueco para cortar un trozo másfuera de la capa,entre la parte superior del escalón y el orificio del tornillo . Una longitud de 10, ancho y alto de 5 mm es suficiente.

12Use un cubo hueco de 5 x 5 x 5 para cortarla sección restante.Agrupe el cubo hueco y la capa intermedia y luego seleccione Agrupar.

13 Usa el mismo proceso para cortar un trozo de la sección inferior. Establezca la longitud en 10, el ancho en 40yaltura a 5 mm.

14Mueva el oblongo a su posiciónyluego cambie, haga clic con el botón izquierdo en el oblongo y la capa, luego haga clic en Agrupar para fusionar.

La capa intermedia debería verse así.Si no,usa deshacer y vuelve a intentarlo.

Ahora tenemos tres objetos 3D. La parte superior, media e inferior de una caja para encerrar un Tufty2040.

1.Cambiar el nombre del proyecto(arriba a la izquierda del espacio de trabajo)a Tufty2040-Caso.

2.Seleccione la capa superiory luego haga clic en Exportar. Seleccione STLy el La capa superior se descargará en su computadora. Repita este proceso para las capas restantes..

Con los archivos STL descargados, ahora se pueden cortar con una aplicación de corte como Cura, PrusaSlicer u OctoPrint. Preferimos PrusaSlicer ya que tiene un perfil Beta para nuestra impresora 3D Creality Ender 2 Pro.

1.Abre la aplicación PrisaSliceryhaga clic en Archivo >> Importar >> Importar STL.

2.Seleccione los archivos STL de su proyecto (cambiar clic izquierdo)yhaga clic en Abrir.

3.Distribuya los objetos en la placa de construcción.Dar un poco de distancia entre ellos.

4.Desde el cuadro de diálogo en la parte superior derecha, establezca la configuración de impresión en 0,16 mm como óptimo . Más tarde modificamos la configuración para crear una configuración de impresión personalizada para PLA de seda, pero esta configuración predeterminada es 90% igual.

5.Haga clic en Cortar ahora para cortar la impresión en código G . El código G es una serie de instrucciones para la impresora 3D, le dice al cabezal de impresión hacia dónde moverse, cuándo dispensar plástico y cuándo retraer el plástico.

6.Haga clic en Exportar código Gyguárdelo en una tarjeta SD para su impresora.

7.Dirígete a tu impresorayiniciar el proceso de impresión.

Cómo llegar. Bastante contento de que estoy imprimiendo en 3D algo que diseñé en Inkscape. Creo que tenemos un cómo hacerlo @geekinchief pic.twitter.com/KpLIiRaN2e 1 de julio de 2022

Cada una de las capas comparte el mismo espacio básico, lo que significa que los cuatro tornillos de máquina M2 de 18 mm pueden deslizarse de adelante hacia atrás. Este es un proceso de construcción realmente fácil.

1.Coloque la capa superior encima de Tufty2040ycolóquelo con cuidado en su lugar . Tenga mucho cuidado con los bordes de los botones, estos son frágiles.

2.Deslice los cuatro tornillos de máquina M2 para que sus cabezas sobresalgan de la capa superior.

3.Deslice la rosca de los tornillos para metales en la capa intermedia.Tome nota de dónde está el corte del USB C.

4.Deslice la rosca de los tornillos de la máquina en la capa inferior . Asegúrese de que el corte para los botones esté correctamente orientado.

5.Asegure el tornillo con las tuercas M2.

6.Conecte Tufty2040 a su computadoraypresione Encendido para encenderlo.

7. Después de una prueba exitosa,retire el cable USB C, retire el panel inferior, inserte una batería LiPo cargada y colóquelo con cuidado dentro del recinto. ¡No lo fuerces!

8.Presiona el boton de poderpara verificar que Tufty2040 funcionará con la batería.

9.Sella el recintoyluce con orgullo tu insignia de la conferencia Tufty2040 impresa en 3D personalizada.

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Les Pounder es editor asociado en Tom's Hardware. Es un tecnólogo creativo y durante siete años ha creado proyectos para educar e inspirar mentes tanto jóvenes como mayores. Ha trabajado con la Fundación Raspberry Pi para escribir e impartir su programa de formación de profesores "Picademy".

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