记首次实现3D设计与打印的经历
起因
自己在家里组了一个机柜,有多个服务器设备需要管理。看到 PiKVM 这个项目后觉得非常有趣,很快就搓了一个。
刚搓完的成品就直接固定在一块木板上,随后给木板打了几个孔,直接用螺丝固定在机柜上。
说真的,每次看到那个 PiKVM “板子”,我心里都发虚。虽然功能上完全满足了需求,但那几根红红绿绿的杜邦线在外头晃荡,怎么看也不太安全。
不行,这得改。
我手头刚好有一台创想三维的 CR-6 SE,但现在的我对 3D 设计的认知基本还停留在“画个方块”的水平。
既然有了这个需求,不如趁此机会,就自己设计一个外壳吧。
开始设计
最开始的设计是一个凹下去的盒子和一个盖板,直接把 PiKVM 的主板放在盒子里,然后直接盖上盖板。
然而这个设计的缺点是没有考虑到3D打印的局限性。
切片软件跳出“17小时”那个数字的时候,我就开始挠头了。我所持的是一台开放式的 FDM
打印机,所以在打印过程中很难保证能完全成功的打印一整个盒子,而且如果打印失败了,就只能重新打印整个盒子,浪费时间和材料。
于是我便将盒子的各个面设计成了单独的部件,这样即使某个部件打印失败了,也只需要重新打印那个部件就好了。
各个部件之间用方形点链接,这样就可以保证它们能够正确的对齐并牢固的连接在一起。

出稿,拆件,打印!
那天下午特别闷,房间里全是那种 PLA
耗材熔化后的甜腻味儿。设计的底板件的面积比较大,所以在打印过程中出现了翘边的问题。更绝的是,挤出机那边居然开始打滑,“哒、哒、哒”地干磨。我摸了一下挤出机的电机,烫得手指生疼。
原来是打印时间过长,电机过热,耗材全在里头软成烂泥了。
没办法,我翻出个不知道哪儿拆下来的旧散热片,用硅脂粘在在电机上。
又掏出个小风扇,直接对着电机吹,试图让它降温。虽然这个方法有点土,但至少确实有效了。
拿着失败件先对一下尺寸,才发现尺寸设计的也有误,空位无法完全对齐,而最终导致其他部件也都无法正确的安装在底板上。
修改,再试打印底板。空位确实是对上了,可惜仍然出现了翘边的问题。考虑到材料的浪费和时间的消耗… 将就着用吧。
随后就是剩余部件的打印了。一样的,打印,翘边,再打印,失败,再打印,炒面,打印……总之就是反复的失败和打印,直到最后所有部件都成功的打印出来了。

中途X轴的电机轴居然还断了,得亏还有备用的42步进电机,不然就只能等快递了。要不然说 3D打印 的本质是修3D打印机呢(

剩下的就是喜闻乐见的最终组装了。由于之前设计的连接点比较牢固,所以组装起来还是比较顺利的。


成品还是不错的。虽然表面还有点拉丝,虽然有点寄出缺陷,虽然有点翘边,虽然一捏就容易变形…
但还是非常满意的。毕竟这是我第一次设计和打印3D模型,能成功的完成已经不错了。


思考与总结
回望这次从 0 到 1 的首次设计,收获远在成品之外:
设计必须服务于工艺。
在电脑里画出的精美模型,如果无视物理世界的重力、热缩和机械精度,那只能称之为“数字雕塑”。优秀的工程师应当提前在脑海中模拟打印机的每一个动作,根据设备特性去倒推零件的结构,这远比画图本身更重要。模块化是风险管理的必修课。
整体式设计虽然美观,但在抗风险能力上极其脆弱。将复杂系统拆解为可替换、可重构的小模块,不仅适用于软件开发中的解耦,在物理制造中同样是节省成本、提高迭代效率的黄金法则。拥抱“不完美”的勇气。
工程实践中没有绝对的完美。为了进度而妥协的微小翘边底板、为了强度而增加的粗糙加固筋,都是解决现实问题的勋章。完成优于完美,在不断的反馈循环中迭代,才是技术进化的唯一路径。
如今这机器仍然在我家机柜里默默地工作着,虽然外表看起来只是一个普通的塑料盒子,但它背后却凝聚了我无数次的尝试、失败和改进。这不仅仅是一个作品,更是我第一次3D设计与打印经历的见证。