10″-Rack im 3D-Druck – 5HE und voll flexibel

Hier stelle ich Euch mein Selbstbau-Projekt für ein 10″-Rack vor.
Vollkommen flexibel, einfach nachzudrucken (Zeit braucht es aber schon etwas).
Mit Standard-Filament (PETG empfohlen), ein paar M6-Schrauben und frei konfigurierbar.

Viel Spass beim Lesen…

Hinweis: Dieses Projekt ist noch in der Entwicklung!

Warum ich ein 10″-Rack baue

Im Büro liegen sehr viele Geräte einfach so im Regal:
Netzwerk-Switch, Fritzbox, Rasberry-Pi, Mini-PC, Backup-Kiste und vieles mehr.
Alles nebeneinander, durcheinander und mit hohem Platzbedarf.
Man kann die Geräte ja nicht einfach stapeln.
In einem Schrank mit mehreren Ebenen ist das eine saubere Sache!

IT-Geräte im Gewerbe packt man am besten an sogenannte Racks, also Schränke.
Bei großen Firmen gibt es extra Serverräume.
Teilweise sind das richtige Hochsicherheitsbereiche.
Klar, die Daten sind wertvoll!

Bei uns stand der Server einfach im Keller in einem extra Raum.
Vielleicht war das auch ein Serverraum?
Oder doch einfach nur eine Abstellkammer?

Die Racks für Computer sind üblicherweise 19″ breit (das Maß kommt von den Angelsachsen), groß und teuer.

Ich hatte lange Zeit so ein 19″-Rack im Keller, aber die IT wird immer kompakter, die Geräte immer kleiner und irgendwann war das Ding quasi leer.
Also habe ich es im Flohmarkt weggegeben.
Aus 3 großen Servern wurde ein kleines NAS, aus 5 (und teilweise mehr Festplatten) wurde eine (OK, mit Sicherheitsfunktionien ist es doch etwas mehr, aber die Schrumpfung ist schon extrem.

Im Büro braucht man kein so wuchtiges 19″Ding und da will man das auch garnicht.
Für die kleinen Gadgets reicht ein 10″-Gehäuse.

Warum 10″?
Weil auch das ein Standard ist, genauso wie 19″, nur kleiner!
Auch hier wieder die Angelsachsen – 10″ – 19″ – wieso nicht 20″?
Auf der Insel mag man anscheinend krumme Werte.

10″ Gehäuse gibt es bei jedem besseren IT-Anbieter für wenig Geld zu kaufen.
Allerdings – 10″ = 25,4cm, das kann doch auch mein 3D-Drucker?

Zeit für ein neues Projekt: 10″-Gehäuse für mein Netzwerk-Gedöns!

Der Drucker kann 254×254 mm drucken, aber das wird schon arg knapp.
Dreht man ein Objekt in 45°, dann geht etwas mehr, aber wir sind tatsächlich am Limit.

Ich habe einige fertige Gehäuse angeschaut.
Auch 3D-Vorlagen gibt es auf den üblichen Plattformen in Mengen, ich will aber ein eigenes Projekt.
Warum?
Weil ich dann flexibler bin und meine Ideen perfekt verwirklichen kann.
Fertige Projekte zu modifizieren ist schwierig und man weiss nicht, was sich der Konstrukteur bei der einen oder anderen Ecke gedacht hat. Man ist darauf angewiesen, was der Designer entwickelt.
Alles darüber hinaus wird schwierig.
Besser, man bastelt sich selbst was.
Wirklich schwierig ist das nicht. Das aufwändigste ist der Druck.
Also wirft man Freecad an und los geht es!

Der Rahmen

Offen Rahmen? Geschlossenes Gehäuse? Was ist besser?
Die Abmessungen der 10″-Systeme sind genormt, daher sehen die Gehäuse alle weitgehend ähnlich aus.
Aber die Feinheiten sind doch teilweise extrem unterschiedlich.
Man nimmt sich die besten Ideen und rührt sich ein eigenes Gehäuse zusammen – oder das, was man selbst dafür hält.

Bei Makerworld gibt es ein Modell, von dem ich mir die Ecken abgeschaut habe.
Das gefällt mir vom Design ausgesprochen gut.
Die Abschrägung unten und oben habe ich direkt übernommen.
Viel andere Möglichkeiten hat man auch nicht – Schräge oder 90°-Winkel. oder was krummes.
Viel Möglichkeiten gibt es allerdings nicht. 10″ sind 10″, die Maße sind vorgegeben, der Druckraum ist vorgegeben.
Die Ergebnisse sind wie bei den Handy – irgendwie sehen alle gleich aus, die Feinheiten verbergen sich im Inneren.

Mein 10″-Rack ist eine komplett eigene Entwicklung.
Und natürlich alles selbst in Freecad konstruiert und gezeichnet.

Mein Modell benötigt im Rahmen deutlich weniger Material als das genannte Beispiel.
Da war mir das Vorbild doch zu verschwenderisch, auch wenn es sicher ein tolles und durchdachtes Projekt ist.
Die dicken Wände sind vermutlich den eingeschobenen Seitenrahmen geschuldet.
Die brauche ich nicht und damit nur die halbe Materialstärke!
Statt Seitenwände gibt es bei mir auf allen Seiten, oben und unten Blenden.
Durchgehende Lochreihen auf allen Seiten, so kann ich waagerecht, senkrecht, von oben nach unten in alle Richtungen was befestigen.

Zugriff von allen Seiten!
Ich fasse gerne mal von der Seite ins Gehäuse.
Wieso montiert man die Einschübe bei allen 10″-Racks nur von vorne (oder von hinten)? Wieso nicht auch von der Seite?
Deswegen habe ich die Seiten ebenfalls mit Montagelöchern im Zoll-Raster ausgestattet.

Basisobjekte für den Rahmen

Um den Grundrahmen zusammenzubauen benötigt man nur wenige Teile, die drucken aber teilweise recht lange:
4 Querverbinder – vorne und hinten jeweils unten und oben. Das sind die schrägen Teile
4 Pfosten 5HE – die Lochraster-Teile, an jeder Ecke, damit wird in die Höhe gebaut.
4 Längsverbinder – 4HE für ein kurzes Gehäuse, für einen Würfel mit 10″ in jeder Dimension nimmt man einfach nochmal die 4 Pfosten mit 5 HE!
Das war es schon!

Ich habe den Prototypen mit 4HE entwickelt, mich dann aber doch für 5HE entschieden.
Das gefällt mir einfach besser.
Die Abmessungen in alle Richtungen sind knapp 30cm, in der Höhe mit 2cm Gerätefüßen 32cm.
Wer in der Regaltiefe nicht genug Platz hat, kann die Version mit 4HE Tiefe drucken (spart 4,45cm) oder das Gerät im Regal vorne etwas überstehen lassen. Die Füße sind ca. 5cm hinter der Gerätefront (bei Montage im 2. Loch – bei Bedarf kann man die Füße auch in einem anderen Loch montieren. (Kipppunkt beachten!)


Montage und Gewinde!
Ich habe ursprünglich mit Einschmelzmuttern geplant, aber wenn man sich mein Design anschaut, kommt man für so ein kleines Gehäuse auf über 200 Muttern! Da steht der Aufwand in keinem Verhältnis.
Also habe ich alle Löcher mit M6-Gewinden gedruckt.
Da muss man bei der ersten Anwendung sehr vorsichtig sein!
Drückt man zu stark, dann kann der Druck brechen (die Schichten, vor allem am Rand, können reißen)
Ideal wäre es, zuerst mit einer heißen Schraube alle Gewinde nachzudrehen, aber wer hat schon einen beheizbaren Schraubendreher.

Ich empfehle, einen 6mm Gewindebohrer zu nehmen und alle Gewinde einmal durchzudrehen.
Danach halten die Schrauben perfekt.
Der Gewindebohrer schneidet die 3D-gedruckten Gewinde nach und entfernt Unsauberkeiten.
Ursprünglich habe ich einfach eine Schraube vorsichtig mehrfach reingedreht, aber das ist sehr mühsam.

Danach kann man mit dem Festschrauben beginnen.
Aber Achtung – NICHT überdrehen, es ist nur Plastik!
Handfest ist gut, nach Fest kommt ab! In diesem Fall aber nicht die Schraube, sondern der Rahmen!

Die Teile kann man entweder verschrauben, oder verkleben.
Verschrauben hat den Vorteil, dass man es bei Bedarf wieder ausseinander bekommt.
Verkleben hat den Vorteil, dass man die Verbindungsschraublöcher auch für außen angebrachte Objekte nutzen kann.

Für das Gehäuse gibt es noch 4 Füße zu drucken.
Idealerweise druckt man die in TPU.
Das ist ein gummiartiges Material.
Das kann oder hat aber nicht jeder. PETG ist genausogut.
PLA würde ich für den Druck nur bedingt empfehlen, das ist nicht wärmebeständig.
Heiß sollte es zwar nicht werden, aber selbst bei 40 °C wird PLA schon etwas weicher und wenn es nach einem halben Jahr alles verbogen ist, wäre es schade.

Das war schon alles, der Rahmen ist fertig!
Aber Achtung – das sind einige Druckstunden.

Der Prototyp von der Seite

Absolut flexibel.
Die Tiefe (also von vorne nach hinten) enthält 4HE (Höheneinheiten)
Ein Traum wäre eine Gehäusetiefe, bei der man seitlich auch 10″ hat.
Das ist mir aber erst nachträglich eingefallen, wie so einiges andere auch.

So ein eigenes Projekt ist deutlich komplizierter, als einfach irgendwas aus dem Netz zu drucken.
Aber wenn es mal fertig ist, dann!!

Quadratisch, praktisch gut!

Dass ein Würfel gewisse Vorteile hat, wissen nicht nur die BORG (aus Startrek), auch bei diesem Projekt hat es gewisse Vorteile.
Man muss beispielsweise Blenden für vorne und seitlich nur 1x zeichnen, kann Geräte von vorne, von der Seite oder von hinten einschieben.
Hier habe ich eine 10″ Blende genommen und an der Seite befestigt.
Die 5 Höheneinheiten entsprechen exakt der Breite!
1 Höheneinheit ist 44,45mm, 5 HE sind dann 22,25cm. Das ist genau die offene Breite!
Das Design der Seitenteile mit 4HE hätte ich mir sparen können!
Nimmt man 5HE, dann hat man einen Würfel und die Blenden lassen sich überall einbauen, waagerecht, senkrecht, wie man es eben so benötigt.

Zoll – die Maße des Imperiums!

Die ganze Welt arbeitet metrisch, nur im angelsächsischen Imperium kann man nicht von Zoll, Inch und weiss der Teufel lassen.
Eigentlich hätte ich mir ein eigenes Maß für das Rack ausdenken können, aber da es viele Teile für 10″ gibt, hab ich mich daran abgemüht.
Gearbeitet wird natürlich trotzdem in mm. Das ist manchmal ziemlich mühsam!

10″ sind 254mm, das ist einfach.
So breit werden die Blenden und das kann der Bambulab X1C gerade so drucken.
Irgendwer hat dann auch noch die anderen Maße für das Rack festgelegt.
Natürlich wird da nicht mit ganzen, halben oder viertel Zoll gearbeitet, sondern ziemlich schräg.
Als ob irgendwer Spass daran hätte, die Designer zu quälen.
Bei den Blenden sind es von Loch zu Loch (Mittelpunkt) 235mm
Der offene Bereich zwischen den Pfosten ist 222,4mm breit – 1/10mm!
Ich hab ein bisschen großzügiger konstruiert, bei 3D-Druck gibt es öfter mal Abweichungen, die größer sind.

Die Höheneinheiten sind auch krass. Da sind unterschiedliche Abstände zwischen den Löchern.
Warum nicht alle gleich? Wäre wohl zu einfach.
Eine Höheneinheit hat 44,45mm = 1,75″
Wir haben 3 Befestigungslöcher pro Höheneinheit.
Der Abstand zwischen 2 Lochmittelpunkten beträgt 15,88mm – Maßangabe mit 1/100mm!
Alternativ sind es 0,625″ – 3 Nachkommastellen? Oder 5/8″ Die spinnen doch, die Erfinder des Zollracks!
2 Löcher haben dann wieder den Mittelpunktabstand 1,25″ oder 5/4″

Der Lochabstand für die Montage (unteres – oberes Loch) ist 31,75mm – da hat wer gerundet!
Zum nächsten Teil sind es dann 12,7mm!
Also 6,35mm von unten zum ersten Loch, dann 2x 15,8mm zu den nächsten Löchern und wieder 6,35mm bis zum Ende der 1HE
Da sind wir wieder bei einer Höheneinheit von 44,45mm.
Total bekloppt, das muss ja dann auch wieder symmetrisch sein.
Man konstruiert auf einer Seite los, an der anderen Seite muss es aber auch passen.
Ziemliches Gefrickel, aber mit der Zeit geht es.

Also für mein Rack gilt:
1Höheneinheit (1HE): 44,45mm
Breite einer Blende: 254mm = 10″
Abstand Loch zu Loch in der Breite: 235mm
Abstand der 3 Löcher in der Höhe15,88mm
Abstand vom Aussenloch bis zum Rand sind dann 6,35mm (12,7mm / 2)
Offener Bereich innen: 222,4mm
Das sind die wichtigsten Werte, damit kann man sich eigene Einschübe für ein 10″-Gehäuse entwerfen.

Mit diesen Maßen habe ich gearbeitet!

Standard-Blende!
Im Foto sieht man eine Blende mit 254mm Breite, 44mm Höhe (ein bisschen Luft muss sein) und die entsprechenden Montagelöcher.
Wer eigene Blenden oder Einschübe für 10″ verwenden will, sollte damit zurecht kommen, die Maße sind Standard und sollten zu anderen Projekten kompatibel sein (hoffentlich)

Hier sieht man eine Blende mit Hex-Gitter. 44mm Hoch (1 Höheneinheit (44,45mm) abzgl. Toleranz).
3 Schraublöcher auf jeder Seite.
Blendenbreite 10″ = 254mm.

Anbauteile

Nachdem der Rahmen fertig ist, müssen natürlich die ganzen Anbauteile noch erstellt werden.
Das dauert…
Nach der Blende habe ich noch einen Standard-Einschub erstellt.
10″ Breite, 21,4cm Innenabmessung und 1HE, 150mm tief.
Der 2,5GBit 8-Port Switch sieht darin ziemlich verloren aus.
Die Technik wird immer kleiner.
Dieser Switch soll später in diesen Rack einziehen, aber dafür gibt es einen genau abgemessenen Einschub mit geschlossener Blende.

Anbauteil: 1HE Frontblende mit Wabengitter

Ein Standardteil für das Rack: Eine Frontblende mit 10″ Breite, 1HE (44mm) Höhe und einer offenen Wabengitterstruktur.
Ideal als Abdeckung, wenn es geschlossen sein muss, aber trotzdem Luft durch soll (Berührungsschutz)

Anbauteil: 1HE Universalträger 150mm

Ein Klassiker für das 10″-Rack. Ein Universalträger mit 1HE (44mm) Höhe und 150mm Tiefe.
Lüftungsschlitze unten und seitlich für eine bessere Durchlüftung.
Für leichte Objekte direkt nutzbar, bei schweren Geräten rückseitige Stützung nötig!
Bei Offenlassen darüberliegender Höheneinheiten auch für höhere Objekte verwendbar.
Für Geräte bis 21,4mm Breite (Designbreite Innenfläche, evtl. abzgl. Druckertoleranz)

Anbauteil: 5HE Abdeckung mit 14cm Lüfteranschluss

Eine komplette Abdeckung für eine Seite.
5Höheneinheiten.
Montage horizontal oder vertial möglich, als Deckel seitlich, oben oder unten.
Montage von innen oder aussen! (Abhängig von den weiteren verbauten Teilen.
Quasi als Komplettabdeckung für alle 6 Seiten!

Es sind passende Bohrungen für einen 14cm-Lüfter vorhanden.
Bei der Lüftermontage die Blas-Richtung beachten!
Üblicherweise sind am Rand des Lüfters kleine Pfeile aufgebracht.
Da warme Luft aufsteigt, sollte die Luft von unten nach oben geblasen werden!
Bei seitlicher Montage ist es egal, ob man reinbläst, oder absaugt.
Die Löcher reichen für Standardstecker aus, um die Kabel nach innen zu führen und dort zu montieren.

Die Abdeckung kann auch als Einlegeboden von innen montiert werden. Die Lüftermontage unten ist auch möglich. 2 Abdeckungen gehen natürlich auch – Komplett flexibel!