Concevoir un boîtier en plaques

Un boîtier parallélépipédique a six faces, mais rarement six pièces différentes : fond et couvercle sont le plus souvent identiques, les deux côtés aussi, et seules la face avant et la face arrière diffèrent par leurs découpes. Six faces deviennent ainsi trois ou quatre dessins — c'est la première étape, et elle fait gagner plus de temps que toute optimisation ultérieure.

Toutes les pièces reposent à plat sur la même plaque. Ce qui est vertical dans le boîtier fini est, au moment du dessin, une surface à côté d'une autre. Cette traduction entre l'objet en trois dimensions et le dessin plat est la véritable étape de conception.

Cote intérieure ou extérieure — décidez-le en premier

Avant d'inscrire la moindre cote : la dimension intérieure est-elle fixée, ou l'extérieure ? Les deux à la fois, c'est impossible. Si une carte électronique, un afficheur ou une alimentation doit entrer, la cote intérieure est imposée et l'extérieure en découle. Si le boîtier doit entrer dans un rack ou sur une surface existante, c'est l'inverse.

L'erreur de conception la plus fréquente consiste à passer d'une logique à l'autre au milieu du dessin. Il manque alors exactement une épaisseur à la fin — avec de l'acrylique de 3 mm la carte coince, avec 5 mm elle n'entre plus du tout.

Assemblage à doigts : la liaison qui s'aligne toute seule

La liaison d'angle la plus répandue pour les boîtiers en plaques est l'assemblage à doigts : des tenons et des évidements alternés le long de l'arête, qui s'imbriquent. Il présente trois avantages — il aligne les pièces de lui-même au montage, il augmente nettement la surface de collage, et il tient déjà sans colle.

Une largeur de doigt de deux à trois fois l'épaisseur a fait ses preuves : avec du 3 mm, environ 6 à 9 mm. Des doigts plus étroits paraissent plus fins mais cassent plus facilement, surtout dans l'acrylique cassant. Il importe aussi que chaque arête commence et finisse par un tenon — sinon une languette de matière fine subsiste à l'angle et casse au premier assemblage.

La profondeur des doigts correspond toujours exactement à l'épaisseur de la paroi opposée. Si elle est plus faible, le tenon n'affleure pas ; si elle est plus grande, il dépasse et doit être repris.

L'épaisseur n'est pas aussi précise qu'il y paraît

Voici l'erreur qui met en échec la plus propre des chaînes de cotes : « acrylique 3 mm » ne veut pas dire que la plaque fait 3,00 mm. L'acrylique coulé est fabriqué avec une tolérance d'épaisseur considérable — ± (0,4 + 0,1 × épaisseur) mm est admis. À 3 mm cela fait jusqu'à ±0,7 mm ; la plaque peut donc mesurer entre 2,3 et 3,7 mm.

Qui dessine une rainure ou un évidement à exactement 3,0 mm obtiendra donc, selon le lot, une liaison qui coince ou une qui flotte — à partir d'un fichier identique. Ce n'est pas un défaut de fabrication mais la norme du matériau.

Trois façons de faire avec : mesurez l'épaisseur réelle de votre plaque et dessinez en conséquence. Ou concevez des liaisons qui tolèrent l'écart — vissées plutôt qu'emboîtées, ou avec un joint de colle. Ou prenez de l'acrylique de précision, fabriqué à ±0,1 mm ; pour les ajustements qui doivent vraiment tomber juste, c'est la voie la plus directe.

La chaîne de tolérances

Chaque emboîtement apporte du jeu. Avec tenon et mortaise il vaut le double de la saignée — environ 0,7 mm avec de l'acrylique de 3 mm. Sur quatre angles cela s'additionne en un boîtier visiblement de travers, alors que chaque pièce prise isolément est juste.

Donc : soit vous compensez la saignée dans le dessin, soit vous prévoyez une colle qui comble le jeu. Les deux ensemble sont le plus robuste. Le calcul de la compensation figure dans l'article sur la saignée.

Comment enlever le couvercle ensuite

Un boîtier assemblé à doigts et collé partout est solide mais définitif. Pour tout ce qui contient de l'électronique, il vous faut un accès. Trois voies ont fait leurs preuves : le couvercle est vissé, ce qui suppose des inserts filetés ou des tasseaux collés percés — l'acrylique lui-même ne tient pas un filetage taillé. Ou le couvercle est posé et repose sur des tasseaux périphériques. Ou le boîtier est maintenu par des tiges filetées traversant toutes les plaques ; on voit souvent cette construction sur les amplificateurs et les alimentations.

Dans tous les cas : les points de vissage entrent dans le dessin avant la répartition des doigts. Après coup, un perçage tombe rarement là où il reste de la matière.

Découpes pour les connecteurs

Embases, interrupteurs et afficheurs se trouvent presque toujours en face avant ou arrière. Prenez les cotes dans la fiche technique du composant, pas au pied à coulisse sur un échantillon — et rappelez-vous qu'une découpe ressort plus grande que dessinée à cause de la saignée. Sur une embase ronde c'est du jeu bienvenu, sur une fenêtre d'afficheur cela se voit.

Les fentes d'aération coûtent moins cher que tout autre refroidissement, mais elles consomment de la longueur de coupe et donc de l'argent. Quelques fentes longues coûtent moins que beaucoup de courtes, à surface ouverte égale.

Marche à suivre

1. Fixer la cote intérieure — ce qui doit entrer, avec quel jeu.
2. Décider quelles parois passent à l'extérieur et lesquelles s'insèrent entre elles.
3. Dérouler une fois la chaîne de cotes en entier et noter les dimensions extérieures.
4. Répartir les doigts, avec un tenon aux deux extrémités de chaque arête.
5. Inscrire les découpes, perçages et points de vissage.
6. Compenser la saignée et commander une seule paire d'angles en découpe d'essai avant de lancer tout le boîtier.

Les générateurs comme point de départ

Pour les formes standard, vous n'avez rien à dessiner à la main. Des générateurs libres comme boxes.py produisent des caisses assemblées à doigts, découpes comprises, sous forme de fichier vectoriel prêt à l'emploi, avec saignée réglable. Nous y renvoyons nous-mêmes depuis des années lorsqu'un client cherche un point de départ.

Deux choses restent néanmoins votre travail : la valeur de saignée du générateur doit correspondre à notre matériau — il existe pour cela un générateur de découpe d'essai dédié. Et les découpes pour vos composants précis, vous les inscrivez ensuite vous-même.