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DesignSpark Mechanical auf einer Latte Panda-Entwicklungsplatine

Ich lerne besser, wenn ich selber etwas mache, als wenn ich nur zuschaue. Nachdem ich mir die Tutorials für DesignSpark Mechanical angeschaut hatte, habe ich daher gleich angefangen, ein Gehäuse für meinen Pi Zero zu bauen.

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Der Unterschied zwischen dem CAD-Paket, mit dem ich an der Universität gearbeitet habe, und denen, die jetzt auf dem Markt sind, ist ungefähr so groß wie der zwischen Windows 3.1 und Windows 10. Deshalb hatte ich gleich bei den ersten Schritten Schwierigkeiten, obwohl ich „dachte“, ich wüsste, wie man CAD-Zeichnungen anfertigt.

Die YouTube-Tutorials sind gut, aber das entspricht nicht meiner Art zu lernen. Ich folge lieber einer schrittweisen Anleitung, um selber etwas zu machen, das ich anschließend auch wirklich verwenden will.

So eine Anleitung habe ich hier auch geschrieben: Wie man mit DesignSpark Mechanical ein Gehäuse für einen Pi Zero baut.

Zuerst musste ich feststellen, dass DesignSpark Mechanical (DSM) nicht auf einem Mac (oder Raspberry Pi) funktioniert. Und ich hatte keinen Windows-PC.

Es funktioniert jedoch auf einem Latte Panda (124-4684) , und der ist um Einiges günstiger als ein Windows-Rechner. Also habe ich es damit ausprobiert.

Bevor Sie das CAD-Paket verwenden:

  1. Aktualisieren Sie den Latte Panda mit dem neuesten Windows-Update. Das dauert in etwa einen Tag.
  2. Laden Sie DesignSpark Mechanical (DSM) herunter und installieren Sie es. Befolgen Sie dabei die Anleitung. Zeitaufwand: Einige Stunden. Hinweis: Führen Sie die Schritte 1 und 2 aus, bevor Sie Ihren PC neustarten. Sie werden dazu aufgefordert. Erliegen Sie nicht der Verlockung, diesen Schritt auszulassen!
  3. Sehen Sie sich dasYouTube-Tutorial Nr. 1 für DesignSpark Mechanical: Einführung in die Benutzeroberfläche an (ich habe es mir mit 1,5-facher Geschwindigkeit angesehen, alle anderen dieser Tutorials aber mit normaler Geschwindigkeit). Es dauert etwa 6 Minuten und hilft Ihnen, die einzelnen Symbole zu finden. Hinweis: Sie können sich auch gleich alle Tutorials nacheinander ansehen. Was den Bau des Gehäuses für unseren Pi Zero angeht, werde ich aber jeweils bei dem betreffenden Arbeitsschritt auf das dazugehörige Tutorial hinweisen.

Nützliche Hinweise:

  • Für manche Teile gibt es unter Umständen einfachere Möglichkeiten. Ich beschreibe, wie es bei mir funktioniert hat.
  • Strg+Z macht den letzten Befehl rückgängig.
  • Das Scherensymbol im Menü der Zwischenablage dient zum Ausschneiden.
  • Es gibt kein Werkzeug zum „Spiegeln“. 
  • Wenn die Achsen weiß werden, ist das Element gesperrt und Sie können es nicht verschieben.
  • Es stehen zahlreiche Tastenkombinationen zur Verfügung, die ich aber hier nicht aufgeführt habe.
  • Sie können Leiterplatten und Komponenten direkt in DesignSpark Mechanical einfügen. RS Components bietet eine Vielzahl von 3D-Modellen an, unter anderem eines für den Raspberry Pi 3 Modell B, aber nicht für den Pi Zero. 
  • Ich bin von Null gestartet und musste etwa eine Woche lang herumprobieren, bis ich mein 3D-Gehäuse drucken konnte. Das lag hauptsächlich daran, dass ich immer wieder auf Abwege geraten bin und mir YouTube-Videos angesehen habe, die zwar interessant waren, aber nichts zur Lösung meines Problems beigetragen haben. Mittlerweile bin ich aber zuversichtlich, dass ich ein einfaches Objekt in relativ kurzer Zeit herstellen kann. Ein paar Dinge habe ich erfolglos ausprobiert (siehe Ende des Projekts) – ich weiß aber theoretisch, wie ich sie umsetzen könnte!
  • DSM stürzt auf dem Latte Panda manchmal ab. Speichern Sie regelmäßig!
  • Manchmal ist DSM nicht intuitiv. Wenn man zum Beispiel ein Loch erstellen will, muss man „Pull“ („Ziehen“) oder „Combine“ („Kombinieren“) verwenden. Es gibt jedoch viele großartige Ressourcen im Internet. Google ist Ihr Freund.
  • Der Latte Panda ist nicht intuitiv! Achten Sie außerdem darauf, dass das HDMI-Kabel richtig eingesteckt ist, sonst kommt es Ihnen vielleicht so vor, als hätten Sie einen toten Panda!
  • Wenn der Latte Panda im Standby-Modus ist, kann man ihn mit einer kurzen Berührung der „Ein“-Taste wieder aufwecken. 
  • Cura scheint auf dem Latte Panda langsam zu sein (im Vergleich zu meinem Macbook) – aber damit war zu rechnen! Ansonsten funktioniert es gut.


Die Grundplatte herstellen

  1. Sehen Sie sich Tutorial Nr. 2: Skizzieren an.
  2. Öffnen Sie DesignSpark Mechanical und öffnen Sie ein neues Design („File“, „New“, „Design“) („Datei“, „Neu“, „Design“).
  3. Klicken Sie im „Mode Menu“ („Modus-Menü“) auf den „Sketch Mode“ („Skizzenmodus“). Nun wird ein Raster angezeigt (wenn es nicht schon vorher vorhanden war).
  4. Klicken Sie im „Orient Menu“ („Ausrichtungsmenü“) auf „Plan View“ („Grundriss“). Sie blicken nun entlang der Z-Achse.
  5. Klicken Sie im „Sketch Menu“ (Skizzen-Menü) auf das rechteckige Werkzeug und dann auf die Achsenmitte (den Ursprung).
  6. DAS WAR JETZT WICHTIG – FALLS ES NICHT GEKLAPPT HAT: RÜCKGÄNGIG MACHEN UND WIEDERHOLEN!
  7. Ziehen Sie ein Rechteck nach oben und rechts (von den Achsen aus gesehen). Bearbeiten Sie die Abmessungen, indem Sie darauf klicken und das Rechteck 68 mm breit und 33 mm hoch machen. 
  8. Klicken Sie im „Mode-Menu“ („Modus-Menü“) auf „3D Mode“ („3D-Modus“) und dann im „Orient Menu“ („Ausrichtungsmenü“) auf „Home“.
  9. Klicken Sie im „Edit Menu“ („Bearbeitungsmenü“) auf das Werkzeug zum Ziehen und dann auf das Rechteck. Es wird orange. Ziehen Sie das Rechteck nach oben und ändern Sie die Abmessung auf 2,5 mm.

Die Kanten abrunden

  1. Sehen Sie sich das Tutorial Nr. 3: Kanten an.
  2. Wählen Sie im „Edit Menu“ („Bearbeitungsmenü“) das Werkzeug zum Ziehen aus und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine kurze vertikale Kante des Rechtecks. Sie erhalten dann eine Auswahl an Symbolen. Als ich dies zum ersten Mal auf dem Latte Panda getan habe, ist eine neue Seite erschienen, auf der die Symbole oben waren. Als ich meine Display-Einstellungen geändert habe, ist das Problem einige Zeit nicht mehr aufgetreten. Wenn Sie die neue Seite nicht mehr verlassen können, minimieren Sie das DSM-Fenster und öffnen es dann wieder. 
  3. Wählen Sie „Round Edge“ („Kante abrunden“) aus.
  4. Strecken Sie die Kante und legen Sie den Radius auf 3 mm fest.
  5. Drehen Sie das Feld (mit der Drehfunktion im Ausrichtungsmenü) und führen Sie die gleichen Schritte mit den anderen drei vertikalen Kanten aus.

Die Positionierungsteile herstellen

  1. Wechseln Sie im „Mode Menu“ („Modus-Menü“) in den „Sketch Mode“ („Skizzen-Modus“), klicken Sie auf das Rechteck und dann im „Orient Menu“ („Ausrichtungsmenü“) auf „Plan View“ („Grundriss“).
  2. Zeichnen Sie ausgehend vom Ursprung (wie bei der Grundplatte) ein Rechteck mit den Abmessungen 58 mm (Breite) x 23 mm (Höhe). 
  3. Klicken Sie im Bearbeitungsmodus auf „Select“ („Auswählen“) und doppelklicken Sie dann auf eine der Kanten des Rechtecks, um das gesamte Rechteck zu markieren.
  4. Klicken Sie mit der rechten Maustaste darauf und dann mit der linken Maustaste auf das Symbol für die gepunktete Konstruktionslinie, um eine Konstruktionslinie zu erzeugen.
  5. Wählen Sie „Move“ („Verschieben“) und doppelklicken Sie dann auf das Rechteck.
  6. Greifen Sie den Ball in der Mitte der „Verschieben“-Achsen und bewegen Sie ihn in die linke untere Ecke des Rechtecks.
  7. Doppelklicken Sie erneut auf das Rechteck, klicken Sie dann mit der rechten Maustaste und klicken Sie das „XYZ“-Symbol an.
  8. Legen Sie x=5 mm, y=5 mm und z=2,5 mm fest.
  9. Zeichnen Sie nun mit dem Kreis-Werkzeug aus dem „Sketch Menu“ (Skizzen-Menü) an jeder Ecke des Rechtecks zwei Kreise mit dem Durchmesser 5,5 mm und 2,4 mm.
  10. Klicken Sie auf „3DMode“ („3D-Modus“) und „Plan View“ („Grundriss“).
  11. Wählen Sie die Umrandung und das Innere jedes der kleineren Kreise aus (mit der Strg-Taste können Sie mehr als einen Kreis auswählen). Die Kreise werden orange und die Umrandung wird fett dargestellt
  12. Wählen Sie im „Edit Menu“ („Bearbeitungsmenü“) „Pull“ („Ziehen“) und dann „Home View“ („Startansicht“) aus.
  13. Ziehen Sie die Kreise um 7 mm nach oben, um Säulen daraus zu machen. Wenn Sie sie in die andere Richtung ziehen, entstehen Löcher in der Grundplatte.
  14. Wiederholen Sie den Vorgang mit den größeren Kreisen, ohne die innere Kreisumrandung zu markieren, und ziehen Sie sie um 2,5 mm nach oben.
  15. Speichern Sie das Projekt als STL-Datei und drucken Sie es.

Speichern und drucken

Ich habe das Projekt als STL-Datei gespeichert und Cura auf dem Latte Panda verwendet, um es zu schneiden. Zum Drucken habe ich den 3D-Drucker Creality 3D Ender 2 genommen. Sowohl bei der Grundplatte als auch beim Deckel hat der Druckvorgang etwa 45 Minuten gedauert.

Die Oberseite herstellen

  1. Wiederholen Sie die oben aufgeführten Vorgänge „Die Grundplatte herstellen“, „Die Kanten abrunden“ und die Punkte 1–8 unter „Die Positionierungsteile herstellen“.
  2. Zeichnen Sie nun mit dem Kreis-Werkzeug aus dem „Sketch Menu“ („Skizzen-Menü“) an jeder Ecke des Rechtecks zwei Kreise mit dem Durchmesser 5,5 mm und 3 mm.
  3. Klicken Sie auf „3DMode“ („3D-Modus“) und „Plan View“ („Grundriss“).
  4. Wählen Sie im „Edit Menu“ („Bearbeitungsmenü“) „Pull“ („Ziehen“). Wählen Sie die Innenseite des äußeren Kreises aus, um einen Ring zu erhalten (mit der Strg-Taste können Sie mehr als einen auswählen). Der Ring wird orange.
  5. Wählen Sie „Home View“ („Startansicht“) aus.
  6. Ziehen Sie die Ringe um 2,5 mm nach oben. 
  7. Speichern Sie das Projekt als STL-Datei und drucken Sie es.

Dinge, die ich erfolglos versucht (und an denen ich viel zu lange herumprobiert) habe:

Zunächst wollte ich ein vollständiges Gehäuse mit Seitenwänden und Aussparungen bauen, wie es im Youtube-Video Übungs-Tutorial Nr. 9 für DesignSpark Mechanical: Positionierung zu sehen ist.

Hinweis: Wenn die Wände 3 mm dick sind, passt der Mini-HDMI-Adapter nicht richtig in das Gehäuse!

Ich habe eine STEP-Datei des Pi Zero von GrabCad.com heruntergeladen (es gibt in der Modellbibliothek RS 3D kein 3D-Modell des Pi Zero). Die STEP-Dateien sind gesperrt (schreibgeschützt), können aber mit der hier beschriebenen Problemumgehung entsperrt werden – mir schien, dass sie funktioniert.

Ich habe dann versucht, mit dem Kombinierwerkzeug Aussparungen für den Mini-USB- und den Mini-HDMI-Anschluss auszuschneiden – und zu viele Stunden damit verbracht. DSM ist immer wieder abgestürzt und ich konnte einfach kein gutes Ergebnis erzielen. Entweder ich habe das ganze Gehäuse oder einen Teil des Profils und die Positionen der Pins auf den Mini-USB-Anschlüssen gelöscht (siehe Screenshot) und der Mini-HDMI-Anschluss wurde überhaupt nicht ausgewählt/ausgeschnitten. Vielleicht hat es an der Geometrie der verwendeten STEP-Datei gelegen.

Ich habe auch versucht, die Komponenten auszutauschen, aber diese Option war ausgegraut.

3D-Fehldrucke (aufgrund von Design- oder Druckerfehlern):

BONUS: So stellen Sie Seitenwände her (nicht bei der Herstellung des Gehäuses für den Pi Zero verwendet)

  1. Sehen Sie sich das Tutorial Nr. 3: Kanten an.
  2. Wählen Sie im „Edit Menu“ („Bearbeitungsmenü“) das Werkzeug zum Ziehen aus und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine kurze vertikale Kante des Rechtecks. Sie erhalten dann eine Auswahl an Symbolen. Als ich dies zum ersten Mal auf dem Latte Panda getan habe, ist eine neue Seite erschienen, auf der die Symbole oben waren. Als ich meine Display-Einstellungen geändert habe, ist das Problem einige Zeit nicht mehr aufgetreten. Wenn Sie die neue Seite nicht mehr verlassen können, minimieren Sie das DSM-Fenster und öffnen es dann wieder. Klicken Sie auf „Copy Edge“ („Kante kopieren") und dann auf den kleinen gelben Abwärtspfeil. Ziehen Sie die Kante nach oben. Drücken Sie auf die Leertaste, und geben Sie in das Feld für die Abmessung 10 mm ein. Dadurch erhalten Sie eine 2D-Wand.
  3. Klicken Sie im „Edit Menu“ („Bearbeitungsmenü“) auf das Werkzeug zum Ziehen, dann auf die Innenfläche der gerade erstellten 2D-Wand und anschließend auf den kleinen gelben Pfeil nach rechts. Ziehen Sie die Kante nach rechts. Drücken Sie auf die Leertaste und geben Sie in das Feld für die Abmessung 3 mm ein. Dadurch erhalten Sie eine 3D-Wand. Wenn Sie nur den oberen Teil der Wand erhalten, machen Sie den Vorgang rückgängig und wählen erneut die Wand aus, nicht die Kante. Die Kante wird gelb und die Wand orange.

I am an inventor, engineer, writer and presenter. Other stuff: Royal Academy of Engineering Visiting Professor of Engineering: Creativity and Communication at Brunel University London; Founder of the Guild of Makers (www.guildofmakers.org); Fellow of the Institution of Mechanical Engineers and have a PhD in bubbles; Judge on BBC Robot Wars.

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