Concevoir un boîtier électronique en 3D ne se résume pas à dessiner une simple coque autour de vos composants. Il faut anticiper de nombreux paramètres : disposition des éléments, fixation, ventilation, assemblage… Voici les grandes étapes à suivre pour un projet bien conçu.
1. Faire l’état des lieux de votre projet
Avant même d’ouvrir votre logiciel de modélisation 3D, commencez par recenser tous les composants électroniques que votre boîtier devra contenir. Listez les cartes, capteurs, alimentations, et toute connectique externe (USB, Ethernet, prises d’alimentation…).
Une fois cela fait, étudiez le cheminement du câblage entre les différents éléments.
Avec ces informations, vous pouvez déjà positionner vos composants dans l’espace. Si votre boîtier doit inclure une ventilation, assurez-vous de la placer stratégiquement pour un refroidissement efficace. L’objectif est d’avoir une vue d’ensemble du projet avant de passer à la modélisation.
2. Positionner ses composants de votre boîtier électronique sur Autodesk Fusion
La modélisation commence par l’intégration des composants à l’intérieur du boîtier. Pour cela, vous pouvez chercher des modèles 3D de vos composants sur des plateformes comme la librairie GrabCAD ou SketchFab (c’est généralement ici que je retrouve la plupart de mes composants).
Une fois importés dans Fusion au format .STEP, .IGES ou .F3D, vous pourrez les organiser pour respecter les contraintes de votre projet.
Pour importer des composants dans votre projet Fusion, suivez la procédure :
- Fichier -> Ouvrir… -> Ouvrez votre fichier .step, iges, f3d… et enregistrez le projet sur votre cloud Autodesk Fusion.
- Si le composant souhaité fait partie d’un assemblage, ouvrez le projet et exportez le composant dans votre cloud Autodesk.
- Une fois le composant seul disponible dans un projet de votre cloud Autodesk, vous pourrez l’importer dans votre projet.
- Dans votre projet, faites Insérer -> Nouveau composant et recherchez votre composant dans votre navigateur de projet.
- Bingo ! Vous n’avez plus qu’à positionner le composant dans l’espace ! Toute modification sur le composant dans votre projet sera répercuté dans le projet du composant, à moins que vous ne retiriez le lien entre les deux.
Si vous ne trouvez pas les fichiers exacts de vos cartes et composants, une autre option est de recréer rapidement vos cartes et composants en modélisation simple, en conservant uniquement les côtes critiques (si vous souhaitez gagner du temps dans la modélisation).
N’oubliez pas de laisser une marge de sécurité autours de vos composants.
Pensez aussi à l’usage de votre boîtier :
- Positionnez les ports et connecteurs de façon accessible (alimentation, USB, cartes SD…).
- Évitez d’installer un élément sur une face amovible si vous devez la retirer souvent.
- Assurez-vous que l’interface utilisateur (boutons, LED, écrans) soit orientée de manière ergonomique.
Ces détails vous éviteront des erreurs de conception qui pourraient rendre le boîtier peu fonctionnel.
3. Fixation des cartes et composants
Une fois les composants positionnés, il faut définir leur mode de fixation. Plusieurs options existent :
Pensez aussi aux entretoises pour surélever vos circuits imprimés. Elles évitent les faux contacts et permettent une meilleure dissipation thermique. Vous pouvez les intégrer directement à votre design 3D ou utiliser des entretoises amovibles.
4. Assemblage du boîtier
Une bonne épaisseur de boîtier se situe entre 1,5mm et 3mm. Cette épaisseur vous assure une bonne protection sur le long terme.
En cas d’ajout d’inserts métallique au sein même de votre boitier, prévoyez des surépaisseurs vous permettant de « couler » vos inserts métalliques sur toute leur profondeur (généralement 5mm de profondeur pour des inserts M3 et M4).
Un bon boîtier doit être conçu pour s’assembler facilement. Pour cela, prévoyez des systèmes de fixation adaptés à vos besoins :
- Clips et enclenchements pour un montage rapide sans outils.
- Vis et inserts pour une fixation plus sécurisée.
- Aimants si le boîtier doit être ouvert fréquemment.
Lors de la conception, laissez un jeu de 0,2 à 0,6 mm entre les parties qui s’emboîtent. Cela compensera les tolérances de l’impression 3D et assurera un ajustement optimal. Je vous recommande d’effectuer des tests sur des conceptions simples pour trouver les meilleurs ajustements avec votre imprimante 3D avant d’implémenter cela sur de plus gros projets.
5. Concevoir un boîtier électronique en 3D pour l’imprimer en 3D
Enfin, il est temps d’imprimer votre boîtier ! Quelques recommandations pour optimiser l’impression :
- Orientez les pièces pour réduire les supports d’impression et pour avoir les plus belles surfaces sur l’extérieur du boîtier (si possible).
- Utilisez un remplissage entre 15% et 100%, selon la rigidité souhaitée :
- 15% pour les parties de votre boîtier avec des formes pleines,
- 100% en cas de parois fines.
- Prévoyez au minimum 3 épaisseurs de parois pour garantir une bonne rigidité de votre boîtier.
- Pour le matériau, le PLA suffit pour un usage en intérieur, mais le PETG sera plus résistant et l’ASA conviendra mieux aux environnements extérieurs.
En suivant ces étapes, vous obtiendrez un boîtier fonctionnel, adapté à vos besoins et optimisé pour l’impression 3D !
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