木工DIY之3D列印機櫃 for 拓竹 A1 Combo

最近我開始接觸3D列印
看到許多玩家都為自己的列印機建造機殼(Enclosure),我也想要有一個

機殼一般有以下幾點功能:

• 保溫:列印某些材料必須保持一定溫度,否則容易失敗,例如ABS
  
• 防空污:某些材料會釋放VOCs有毒氣體,例如ABS,ASA我暫時沒打算用這些有毒材料,不過研究顯示PLA或PETG可能也會產生顆粒物, PM2.5也會影響健康,目前我在書房使用,最好還是過濾一下
  
• 防塵:避免灰塵造成零件阻塞
  
• 隔音:降低列印時的噪音

建造機殼可能有以下幾種方法:

1. 使用IKEA LACK小桌子改造
   優點: 經濟方便
   缺點: 不堅固,易晃動
   
2. 使用木材客製化
   優點: 堅固耐用,能適合自己需求
   缺點: 花費𣁖高,很重
   
3. 使用金屬或其它材料改造
   優缺點未研究,我看過有高手用氣密窗改造,非常安靜

因為我個人興趣玩了幾年木工,手邊有一些工具可以使用
所以我選擇第2種方法來打造適合自己的機櫃

我計劃用樺木合版製作一個落地式有透明門的櫃子,大約高120寬60深60 cm
選用這種木板的優點是,堅固且美觀,就算不上漆也是很好看,缺點是單價比較高

後方有個進氣的通風口,也可以讓電線通過
左側上方裝一個風扇與HEPA濾網,用來散熱和過濾PM2.5

再將3D列印機 拓竹A1擺進去,將AMS Lite改裝為壁掛式
如此一來我可以不用在水泥牆上鑽洞,想要移動位置也變的容易

如下圖

材料

• 樺木合版birch plywood 12mm厚度
• 透明壓克力3mm厚度
• 櫃腳
• 鉸錬,手把,門吸
• 螺絲,木釘
• 18CM風扇+Toyota Altis濾網+12V變壓器
• 溫控插座
• LED吸頂燈
• 橡膠塊
• 18AWG 0.75 sqmm 電線 2公尺
• 2.7M六開六插延長線
• 溫度計

工具

• 桌上型圓鋸機
• 手持圓鋸機
• 線鋸機
• 修邊機
• 電鑽
• 起子機

以3D列印製成的工具與配件

R50黃色模板 & R38白色模板 (也有木製的)

蜂巢式通風網

濾網支架

櫃頂製作

大圓角的造型,這是一個挑戰,我以前沒有嘗試過
製作前我先用木材製作R38模板,花了一些時間
再用3D列印機印了2個白色R38模板
比起木製版本,3D列印來製作模板真的是輕鬆愉快

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要使木板彎曲,可以用切割的方法,切出凹槽但不切斷,保留1~2mm
下列網址的工具,協助我計算出切割的位置
https://www.blocklayer.com/kerf-spacing

在切好木板後淋熱水讓木材軟化
搭配R38模板和夾具,慢慢的將它弄彎
隔天乾燥後,放開夾具,它就會彎曲
接著再塗上木工膠,重新再夾好R38模板等膠乾

櫃體製作

背板:

一般儲櫃常使用3mm左右的薄木板來當背板,不過我需要吊掛AMS Lite
必須用12mm的木板比較堅固
用線鋸機切出下方通風口, 上方以修邊機搭配黃色R50模板銑出外部圓弧

側板:

左側板切出風扇排風口,並鑽好要固定風扇的螺絲孔
右側板則是普通的長方形

底板:

二片木板相疊,用螺絲鎖在一起,再安裝櫃腳

門:

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用線鋸機將中間的木材鋸掉
再用修邊機搭配黃色R50模板銑出內部和外部的圓弧
接著挖出深度3mm的長方形用來放壓克力板
在壓克力板四個角落鑽孔以便鎖螺絲,中間也要鎖2個螺絲,周圍建議上膠

修邊機治具是我的好幫手,必須幫它拍一張照片


絞錬:

我有2個這種不用挖孔的緩衝鉸錬,剛好可以適合
先在二片廢木料上測試,找出適合的螺絲位置
再套用到櫃子上,比較容易安裝

連接櫃頂與側板

我用木釘連接,要先鑽孔並找出正確的位置
先鑽好側板的孔,置入木釘定位器,將櫃頂對齊好後用膠槌敲一敲
就會出現一個凹槽,即是要鑽孔的位置
四個木釘連接好之後,再從背板左右各鎖一支螺絲

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試組裝

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先把所有的部位組合,算是練習一次,找出問題並解決 (Debug)
順便把要鎖螺絲的孔位都鑽好,將來要到書房安裝時才不會製造很多木屑
因為櫃子很重,如果膠合後再搬,我可能沒辦法一個人搬上二樓書房
所以我計劃用螺絲就好
分次把各零件搬上樓,然後在現場組裝

缺失改善

1.櫃頂尺寸過高

當時膠水乾了之後,沒有再測量尺寸是否與預期相同
後來才發現比原設計高出2~3mm
研判是彎曲處切開的槽不是完全密合
所幸問題不嚴重
背面不在視線範圍內,可以不用管它
前面只需調高門的位置就能解決

2.門關起來時未密合,可能是絞錬問題
用磁鐵門吸解決

最終組裝與配件安裝

(1)將所有的東西搬到二樓書房後組裝


(2)LED燈:
一般的110V吸頂燈,便宜好安裝,先裝好底座和0.75mm平方電線,再把燈旋轉卡上去就可以了,開燈的機殼看起來質感提升不少


(3)18cm 風扇+HEPA濾網+側面蜂巢網:
先鎖好18CM風扇, 再卡入自己設計的3D列印支架,接著置入Toyota汽車濾網
接12V的變壓器,側面蜂巢網則用B7000膠水黏貼


(4)AMS Lite掛牆:
我在MakeWorld發現這組很好用的支架,請注意它有一個版本是中間有挖洞的,讓電線可以通過,如果你也要用,就要下載這個版本才對
https://makerworld.com/zh/models/458785#profileId-366931


(5)背部蜂巢網:
我設計了一個可以通過電源線的網子


(6)延長線:
使用它的開關控制各項配件,並在每一個位置貼標籤
另外也幫12V的變壓器列印了一個支架


(7)溫控開關+溫度探頭:
設定超過45度自動斷電,溫度探頭放在列印機下方
列印機的電源線插在溫控開關上
我也吊掛一個溫度計方便觀察


(8)橡膠墊:
4個1吋厚硬橡膠,希望能減少列印時震動


(9)8cm 小風扇:
增加下方的空氣流動,幫助A1主機板和電源供應器散熱,使用同一個12V的電源

使用心得

1. 風扇有噪音,調整轉速可降低
2. 震動會造成門與櫃子拍打,發出噪音,貼海綿條可改善
3. 櫃內溫度大約32C
   
   

未來的注意事項

1. 聽說官方不建議A1使用機殼,我想主要的考量是因為A1下方的主機板沒有散熱風扇,電源供應器可能會有過熱問題,值得再注意看看,也許將來可以考慮把電源供應器改裝到機殼外面
   
2. 定期更換HEAP濾網,並注意是否有效阻擋PM2.5,需要空氣清淨機或空污偵測器
3. 想辦法減少震動
4. 持續學習,參考別人的經驗,解決考慮不周的項目

照片欣賞