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复刻!赵总MK1,一个3D打印版的Thin-ITX机箱

 2 years ago
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Road's Blog

复刻!赵总MK1,一个3D打印版的Thin-ITX机箱

发表于2021-12-16|更新于2021-12-20|mini主机
字数总计:3.5k|阅读时长:10分钟|阅读量:53

      许久前在CHH看到赵总设计的这款机箱后(链接在此),就深深中毒了。奈何这片文章发表与2015年,且据闻这个机箱的产量极少,意味着想拥有一台几乎不可能了。

      去年diy了一台Mac mini,同样都是使用的Thin itx主板,虽然千辛万苦等到了成品套件,但是对于套件的散热能力并不满意。也尝试了几种方案,包括魔改下压式散热、优化风道版的尼米兹散热、加大散热鳍片的面积,最终的效果也还是不太满意。毕竟受限于风扇的尺寸,再怎么优化,没有足够的风量带走热量,这台diy的Mac mini永远是个小闷罐。

​      另外市面上售卖的thin itx机箱,几乎都是洞洞流,再搭配超薄的下压式散热。丑爆之余,散热功率也就那样。

      So,在此想起赵总的这款MK1,4个风扇,气流覆盖整个主板。垂直风道,烟囱效应,热空气自然的往上走,享受物理学加成,理论上风扇转速不用很高可以换来不错的效果。而且这样的散热方式,可以很快乐的使用侧透面板,告别洞洞流机箱。

      之前折腾Mac mini的时候,入手了3D打印机,也自学了Sketchup,画个简单的模型也没啥问题。虽然工具都不是专业的,但也算是具备折腾的条件了。虽然说这个机箱的结构并不算复杂,但是从一开始的设计到各种细节调整,前前后后也折腾了大半年,才到现在相对满意的样子。为了避免出行日后买不到零件,于是有了尽可能用市售的通用零件的原则,实现了原版四个风扇上吹风,垂直风道的布局,并且原版有的监控小屏幕、2.5寸盘位都复现了。因为我不会画pcb,所以最难搞的就是那块风扇hub调速器,最终也在淘宝找到几乎一样的版本。

      最后放个图,左边是原版的赵总MK1,右边是我复刻的版本。虽然质感方面完全没得比,但是一眼过去也能凑合。

  1. 沿用原版四个风扇上吹风,垂直风道的布局;

  2. 通用的挡板孔位,兼容标准的thin itx 主板;

  3. 支持约3寸的LCD监控屏;

  4. 支持4个4cm风扇,具体高度如4010、4015、4020、4028尺寸的风扇都兼容;

  5. 通过风扇hub调速器实现风扇调速,支持主板pwm调速和手动调速,最高可支持5个风扇;

  6. 支持1个2.5寸硬盘,M.2硬盘支持情况取决于主板;

  7. 机箱3D打印(穷+没渠道CNC),机箱每部分的颜色可以自由定制。

  8. 成品尺寸211.7x183.2x53.8mm(高x深x宽,不含底座)。原版尺寸220x190x50mm

迭代版本介绍

      首先1.0版本,就是照搬原版的结构,用两根长杆链接机箱前后面板和主板。当然验证后就发现了几个问题:

  1. 原版的金属材质可以直接攻丝固定零件,而3D打印的部件因为强度不够,需要热熔螺母加热嵌进去,在用螺丝把两根杆链接前后面板。但是这样固定的机箱并不稳定,容易晃动。主板反而成为稳定整个机箱的部件,感觉会影响主板寿命。
  2. 还是因为3D打印的材质强度不够,只用两个杆固定主板的话,原版目测1mm厚的铝材强度就够了,而PLA材质需要把杆加厚到6mm强度才够,会导致机箱体机增加。
  3. 机箱面板的前半部分壁厚设计太小了,而且一个长条形的形状加上3D打印的材质容易冷却收缩,导致部件打印出来非常容易变弯,不管是PLA材质还是尼龙烧结都很难避免。

      接下来的2.0版本就重新画了主板的支架,将两根长杆换成了一个框,想着这样固定机箱应该就不会那么容易晃动了。然后想到这么一个简单的框,不需要CNC加工的话,弄成金属的也不会很贵,然后就TB加工了一个,也不贵,一个框20,但是毛刺太多,割手,也不好看。精加工嘛,价格又上去了,不适合我的钱包,所以还是考虑回打印的方案。

      再下来的3.0版本呢,用回PLA打印主板支架。但是又回到了老问题,一个正方框,3D打印的材质强度还是不够,还是晃。怎么解决呢?既然正方形支架不稳定,那就改成圆角的,然后加厚到4mm。这个时候又太厚了,影响体积,于是想了个偷鸡的方法,把前后面板结合的位置减薄。最终修个圆角美化一些,再恬不知耻的打上自己的名字,装逼的同时还能节省一点点打印耗材。

      最终再弄个开关,画好io口和各种螺丝孔的位置,增加LCD监控屏和风扇Hub的固定位置,再调整亿点点细节机箱就弄完了。(半年就过去了,耗材都浪费了了好几卷)

      最终设计图就如下:

      主板支架,预留沉头螺丝孔,M3孔径。

      分别是前后面板,面板四周预留直径4mm深度3mm的孔,用来植入热熔螺母。

      这是两种镶入铜螺母,左边的是注塑螺母,右边的是热熔螺母。可以看到两种螺母的纹路不同,这里应该使用热熔螺母才对。一开始我用了注塑螺母,导致螺母无法固定牢固。

      这里使用的是M3*3-4.2的热熔螺母,可以看到螺母一端有一圈比较小的头部,小头直径是4mm的,刚好可以放进预留的孔位,这样就能很精准的定位螺母的位置。

      植入热熔螺母很简单,拔螺母放正,随便一个电烙铁,≈200度,保持垂直,轻轻压上去就可以了。压入后再检查下是否有倾斜,如果不是可以再用烙铁调整下。如果担心手抖,可以尝试使用尖头的烙铁,或者那种专业植入设备(虽然划不来)。

      植入完后是这样的,刚刚好能嵌入,没有材料被挤出。

      把所有的预留孔位都植入,前后面板一共28个

      这里是机箱的上盖,也需要植入两个螺母,用来固定风扇调速器。不过这里热熔螺母的尺寸会不同,为M2*3-3.2。

      主机底座,同样预留了m3螺丝孔,通过m3螺丝与主机固定。

      这次准备了两套配置,虽然机箱兼容标准的thin itx主板,不过还是选择了两块有特色的主板,分别是过气网红DQ77KB搭配i5-3475s以及比较少见的华硕Q170T搭配QNVH魔改u。配置一股捡垃圾的气息,详细配置如下:

配置一 配置二

主板: Intel® Desktop Board DQ77KB Asus Q170T

CPU: i5-3475s,4c4t,6M Cache,up to 3.6GHz QNVH(i7-8850h),6c12t,9M Cache,up to 3.6GHz

显卡: Intel® HD Graphics 4000 Intel® UHD Graphics 630

散热器: 超微 SNK-P0046P LGA1150/51/55 + 建准 4010 12V/0.8W 4500RPM x4 超微 SNK-P0046P LGA1150/51/55 + 建准 4020 12V/0.8W 5200RPM x4

硬盘: Intel 530 180G MSATA MLC SSD 海康 C2000pro 512gb

内存: 不知名 8G DDR3 1600 笔记本电脑内存条 x2 枭鲸 16G DDR4 2666 笔记本电脑内存条 x2

无线网卡: - Intel® Wi-Fi 6 AX200

电源: HP 74/50mm 19v 90w DC power adapter Dell 74/50mm 19v 130w DC power adapter

      首先先介绍下过气网红Intel DQ77KB,一代神板,Thin ITX版型。这个2012年出厂的主板拥有双千兆网口、4个USB3.0、4个SATA接口、Mini PCIe、mSATA、 PCI-E x4接口,可谓是一应俱全,甚至放到现在都不算过时。而且其中一个网卡还支持AMT远程管理,远程修改BIOS,安装操作系统都没问题。所以不管是软路由,迷你服务器亦或者是跑个macOS都很适合。再加上当时200出头的售价,不要太吸引人。不过到了现在2021年,这块主板小黄鱼居然还能买的400多甚至600,妥妥的智商税。这块主板已经在角落默默服务了多年,陪我搬了几趟家换了几个城市,依旧一点问题都没有,不愧是Intel的原厂出品。感慨Intel都不再出主板了,如今把它掏出来,一是给他换个机箱改善散热,二是感觉他皮实,用它当小白鼠也不算心疼😏。       

      接下来就是华硕的Q170T,可以理解为高配版的H110T,同样是双网卡、不同的是Q170T支持2280长度的NVME固态,而且速度是满速的PCI-e x4的速度,而不是阉割的x2速度。而且Q170芯片组支持Intel vPro技术,使用支持vPro的CPU可以实现类似于dq77kb的AMT远程管理。不过确定就是比较稀有,咸鱼刷了大半年有幸400蹲到一块。

      这次选用了4010和4020两种风扇,下图展示的是4020风扇。原风扇的电线长度不够,自己更换了这种很便宜的超软红色硅胶线,26awg足量的话可以过3.5A的电流,妥妥的够用了。风扇通过螺丝固定在风扇架上。

      固定风扇用的是下图的这种夹板倒边螺母,用m3的规格,圆柱的外径是4mm。而4cm风扇的固定孔正好是4mm,这种螺母刚刚好可以放进风扇的固定孔,不会晃动。

      另一段用m3平头螺丝固定,风扇支架预留了位置,螺丝刚好可以沉进去不会突出。还可以看到风扇支架预留了理线槽,风扇的线可以统一从这里穿过去。

      接下来安装机箱的开关,因为不会画pcb板,所以用这种最笨的方式拔开关固定在3D打印的开关板上,再用导线接起来就好了,毕竟开机只是个短接的动作,没什么要求。

      开关板预留按钮元件的孔位,可以很稳的固定在上面,元件一边的针脚穿过开关板,用来固定元件。另一边的针脚用来焊接电线。

      然后就可以装在前面板了

      接下来固定主板,用4个8mm的m3铜柱。

      主板上提前安装好散热器,跟原版一样用的超微SNK-P0046P散热器。咸鱼拆机20一个不包邮,最低的时候我见过15不包。不过这个散热高度有点不足,会把主板拉变形。如果用魔改u会更明显。

      主板支架预留的沉头螺丝孔也刚好。

      接下来是安装主板的挡板,开孔试验过很多次,灰常很精准👌。如果觉得丑可以自己打印一个挡板装上去,一体感更强。

      拼装前先把小屏幕安装在机箱前面板上,同时链接好USB线。如果主板的USB接口位置比较刚刚,也需要先插好。

      然后就可以把三个部件连接起来

      再插上风扇。

      顶部面板装好风扇调速器,接好风扇再装上。

      装好顶部面板的效果,可以看到4020风扇还是有点荣誉的位置,可以再装个厚一点的4028。不过要论美观还是4010好看。

      后面板的两个洞是用来固定硬盘的,可以上一个9.5mm厚度的2.5寸硬盘。

      再装上两片10块的亚克力侧板就完成了

      最后再拧上支架。

      最后看看效果,很做作的买了4个芳生螺丝。家里猫多,而且这个机子其实我已经跑了一段时间,有点落灰,看起来脏脏的,各位看官见谅。

      Q170T主板装的黑色版本,来个黑白双煞。PLA材质颜色很多,机箱颜色可以任君组合。

  1. 目前测试下来,4个0.8w的4010风扇是压不住这块QNCT处理器的,烤鸡会导致降频。一个是0.8w的4010的风扇风量不够,二是感觉这块风扇调速版输出电压会低不少(估计有1.5V)。好处是声音一点都没有,坏处就是即便调到最大功率,风扇也无法满速,风量完全不足。那4块4020的1.6w风扇的倒是能压住i5-3475s的烤鸡,明显风量大很多,热量呼呼的往外吹。感觉要用4010风扇的话需要选择更大功率的版本。

  2. 关于PLA材质耐热的问题,目前测试是没问题的。因为热源并不会直接接触到PLA材质,长时间的烤鸡也不至于达到PLA软化的温度。相比起耐热的问题,PLA的寿命问题更严重,几年之后PLA应该就脆得一捏就碎了。不过问题都很好解决,更换成ABS材料或者PETG材料就可以了。

  3. Q170T用魔改U就是浪费了,因为会导致Vpro功能无法使用。不过垃圾佬买不起,关于Vpro的远程控制只能下次一定了。

  4. 图纸还是有很多提升的空间,所以暂时不考虑开源。主要是没想到更好的分享方式,虽然并不打算卖图纸,也担心被拿去打印卖钱,So……


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