fairphone-case.scad

   1 // -*- C -*-
   2
   3 phone_height = 146.5;
   4 phone_width = 76.75;
   5
   6 phone_cnr_rad = 6.0;
   7
   8 button_cutout_depth = 9;
   9
  10 phone_edge_thick = 9.0;
  11 phone_total_thick = 12.0;
  12 phone_backside_slope_inner = 1.5; // larger means shallower
  13 phone_backside_slope_outer = 1.0; // larger means shallower
  14
  15 camera_pos_tl = [  7.0, 13.0 ]; // measured from tl corner
  16 camera_pos_br = [ 22.85,37.85]; // tl/br as seen from back
  17
  18 case_th_bottom = 2.5;
  19 case_th_lid = 2.5;
  20 case_th_side = 2;
  21 case_th_lip = 1.2;
  22
  23 case_struts_count = 6;
  24 case_struts_solid_below = 1.00;
  25 case_struts_solid_above = 0.75;
  26 case_struts_width = 0.10;
  27
  28 keeper_th_z = 0.75;
  29 keeper_th_x = 0.75;
  30 keeper_inner_width = 2.75;
  31 keeper_inner_height = 2.75;
  32 keeper_slant_slope = 2; // larger means steeper
  33
  34 keeper_gap_z_top = 0.25;
  35 keeper_gap_z_bot = 0.75;
  36 keeper_gap_x     = 0.25;
  37 keeper_gap_x_holes = 0.75;
  38
  39 case_lip = 1.25;
  40
  41 lid_gap_x = 0.25;
  42 lid_gap_z = 0.25;
  43 lid_lip = 1.75;
  44
  45 $fa = 5;
  46 $fs = 0.1;
  47
  48 button_l_fudge = 4.5;
  49
  50 strut_min_at_end = 1.5;
  51
  52 // ---------- calculated ----------
  53
  54 // ----- could be changed -----
  55 lid_buttoncover_gap = lid_gap_x;
  56 lid_buttoncover_overlap = case_th_lip + keeper_gap_z_top;
  57
  58 phone_backside_slope_thick = phone_total_thick - phone_edge_thick;
  59
  60 //lid_lip_overlap_width xxx bad name = ;
  61 //lid_lip_inner_slope = [ 5, 5 ]; // xxx
  62
  63 epp0 = [0,0];
  64 epp1 = [0, -phone_edge_thick];
  65 epp2i = epp1 + phone_backside_slope_thick * [ phone_backside_slope_inner, -1 ];
  66 epp2o = epp1 + phone_backside_slope_thick * [ phone_backside_slope_outer, -1 ];
  67 epp3 = epp2i + [10, 0];
  68 epp5 = epp0 + [0,1] * (keeper_th_z + keeper_gap_z_top + case_lip);
  69 epp4 = epp5 + [-1,0] * case_th_side;
  70
  71 kppe = [0,0];
  72 kppd = kppe + [1,0] * keeper_inner_width;
  73 kppc = kppd + [0,1] * keeper_th_z;
  74 kppb = [ kppe[0] - keeper_th_x, kppc[1] ];
  75 kppf = kppe - [0,1] * keeper_inner_height;
  76 kppa = [ kppb[0], kppf[1] ];
  77
  78 lpp10 = [ epp5[0] + lid_gap_x, kppc[1] + lid_gap_z ];
  79 lpp11 = [ lpp10[0],            epp5[1] + lid_gap_z ];
  80
  81 lp_r12 = case_th_lid - (lpp11[1] - lpp10[1]);
  82
  83 lpp12 = [ epp4[0] + lp_r12,    lpp11[1] ];
  84 lpp13 = [ lpp12[0],            lpp12[1] + lp_r12 ];
  85
  86 echo(lpp13 - lpp10);
  87
  88 // button profile
  89 bppM = epp4 + [0,5];
  90 bppN = [ 0.5 * (epp0[0] + epp4[0]), bppM[1] ];
  91 bppR = [ bppN[0] + lid_buttoncover_gap, -button_cutout_depth ];
  92 bppS = [ epp1[0], bppR[1] ];
  93 bppQ = [ bppM[0], bppR[1] - lid_buttoncover_overlap ];
  94 bppP = bppQ + [0,1] * lid_buttoncover_gap;
  95 bppO = [ bppN[0], bppP[1] ];
  96 bppL = lpp10 + [5,0];
  97 bppK = [ bppL[0], bppN[1] ];
  98 bppJ = [ bppN[0], bppL[1] ];
  99
 100 module rectfromto(a,b) {
 101   ab = b - a;
 102   translate([min(a[0], b[0]), min(a[1], b[1])])
 103     square([abs(ab[0]), abs(ab[1])]);
 104 }
 105 module circleat(c,r) { translate(c) circle(r); }
 106
 107 module KeeperProfile(slant=0){
 108   use_e = kppe + [0,-1] * slant * keeper_inner_width / keeper_slant_slope;
 109   polygon([use_e, kppd, kppc, kppb, kppa, kppf]);
 110 }
 111
 112 module EdgeProfile(){
 113   difference(){
 114     hull(){
 115       translate(epp3) square(case_th_bottom*2, center=true);
 116       circleat(epp2o, r=case_th_bottom);
 117       circleat(epp1, r=case_th_side);
 118       rectfromto(epp0, epp4);
 119     }
 120     polygon([ epp5 + [0,10],
 121               epp1,
 122               epp2i,
 123               epp3 + [10,0] ]);
 124   }
 125 }
 126
 127 module LidEdgeProfile(){
 128   polygon([ lpp10,
 129             lpp11,
 130             lpp12,
 131             lpp13,
 132             lpp13 + [10, 0],
 133             lpp10 + [10, 0]
 134             ]);
 135   intersection(){
 136     circleat(lpp12, r=lp_r12);
 137     rectfromto( lpp12 + [-10,   0],
 138                 lpp12 + [+10, +10] );
 139   }
 140 }
 141
 142 module ButtonCoverProfile(){
 143   intersection(){
 144     polygon([ bppM, bppP, bppO, bppJ, bppL, bppK ]);
 145     hull(){
 146       EdgeProfile();
 147       LidEdgeProfile();
 148     }
 149   }
 150 }
 151
 152 module ButtonPlan(l, deep, cut){
 153   epsilon =
 154     (cut  ? 0 : lid_buttoncover_gap);
 155
 156   delta =
 157     (deep ? lid_buttoncover_overlap : 0);
 158
 159   C = [0,0]; // by definition
 160   T = [ 0, epp4[1] ];
 161   G = T + [0,10];
 162
 163   B0 = C + [0,-1] * button_cutout_depth;
 164   r0 = 0.5 * (T[1] - B0[1]);
 165   A = [  -(l + button_l_fudge)/2 + r0, 0.5 * (T[1] + B0[1]) ];
 166   H = A + [0,-1] * delta;
 167
 168   D = A + [-2,0] * r0;
 169   F = D + [0,10];
 170
 171   E0 = 0.5 * (D + A);
 172   E1 = E0 + [1,0] * epsilon;
 173
 174   I0 = [ E0[0], H[1] ];
 175   I1 = [ E1[0], H[1] ];
 176
 177   hull(){
 178     for (m=[0,1]) mirror([m,0])
 179       circleat(H, r0 - epsilon);
 180   }
 181   for (m=[0,1]) mirror([m,0]) {
 182     difference(){
 183       polygon([ E1,
 184                 I1,
 185                 H,
 186                 B0,
 187                 G,
 188                 F,
 189                 D
 190                 ]);
 191       circleat(D, r0 + epsilon);
 192     }
 193   }
 194 }
 195
 196 module CaseBase_rhsflip(yn=[0,1]) {
 197   for (rhs=yn) {
 198     translate([phone_width/2, 0, 0])
 199       mirror([rhs,0,0])
 200       translate([-phone_width/2, 0, 0])
 201       children();
 202   }
 203 }
 204
 205 module CaseBase_botflip() {
 206   for (bot=[0,1]) {
 207     translate([0, -phone_height/2, 0])
 208       mirror([0, bot, 0])
 209       translate([0, phone_height/2, 0])
 210       children();
 211   }
 212 }
 213
 214 module AroundEdges(fill_zstart, fill_th, fill_downwards=0){
 215   // sides
 216   CaseBase_rhsflip(){
 217     translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
 218       rotate([90,0,0])
 219       linear_extrude(height = phone_height - phone_cnr_rad*2)
 220       children(0);
 221   }
 222   // corners
 223   CaseBase_rhsflip() CaseBase_botflip() {
 224     translate([+1,-1] * phone_cnr_rad)
 225       intersection(){
 226         rotate_extrude()
 227           intersection(){
 228             mirror([1,0,0])
 229               translate([-1,0] * phone_cnr_rad)
 230               children(0);
 231             rectfromto([0,-20],[10,20]);
 232           }
 233         translate([-10, 0, -20] + 0.01 * [+1,-1, 0] )
 234           cube([10,10,40]);
 235       }
 236   }
 237   // top and bottom
 238   CaseBase_botflip(){
 239     translate([ phone_width - phone_cnr_rad, 0,0 ])
 240       rotate([90,0,-90])
 241       linear_extrude(height = phone_width - phone_cnr_rad*2)
 242       children(0);
 243   }
 244   // fill
 245   translate([0,0, fill_zstart])
 246     mirror([0,0, fill_downwards])
 247     linear_extrude(height = fill_th)
 248     rectfromto([+1,-1] * phone_cnr_rad,
 249                [phone_width, -phone_height] + [-1,+1] * phone_cnr_rad);
 250 }
 251
 252 module SideButton(y,l){
 253   $button_l= l;
 254   translate([0, -y, 0])
 255     children();
 256 }
 257
 258 module Buttons(){
 259   CaseBase_rhsflip([1]) SideButton(20.6, 8.8) children(); // power
 260 }
 261
 262 module Struts(x_start, z_min, th){
 263   // if th is negative, starts at z_min and works towards -ve z
 264   // and object should then be printed other way up
 265   for (i= [1 : 1 : case_struts_count]) {
 266     translate([0,
 267                0,
 268                z_min])
 269       mirror([0,0, th<0 ? 1 : 0])
 270       translate([0,
 271                  -phone_height * i / (case_struts_count+1),
 272                  case_struts_solid_below])
 273       linear_extrude(height= abs(th)
 274                      -(case_struts_solid_below+case_struts_solid_above))
 275       rectfromto([               x_start, -0.5 * case_struts_width ],
 276                  [ phone_width - x_start, +0.5 * case_struts_width ]);
 277   }
 278 }
 279
 280 module CaseBase(){
 281   AroundEdges(epp3[1], case_th_bottom, 1)
 282     EdgeProfile();
 283 }
 284
 285 module Case(){ ////toplevel
 286   difference(){
 287     union(){
 288       CaseBase();
 289
 290       // ledge (fixed keeper)
 291       intersection(){
 292         rotate([90, 0, 0])
 293           linear_extrude(height = phone_height + phone_cnr_rad * 2)
 294           KeeperProfile(1);
 295
 296         // outline of the whole case, to stop it protruding
 297         translate([0,0, -25])
 298           linear_extrude(height = 50)
 299           hull()
 300           // CaseBase_rhsflip() // actually, we only care about the LH
 301           CaseBase_botflip()
 302           circleat([+1,-1] * phone_cnr_rad, phone_cnr_rad + case_th_side/2);
 303       }
 304     }
 305
 306     // slot for keeper
 307     CaseBase_rhsflip(1)
 308       translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
 309       rotate([90, 0, 0])
 310       linear_extrude(height = phone_height + phone_cnr_rad * 2)
 311       minkowski(){
 312         KeeperProfile();
 313         rectfromto([ -keeper_gap_x,    -keeper_gap_z_bot ],
 314                    [ keeper_gap_x_holes,    +keeper_gap_z_top ]);
 315       }
 316
 317     // front camera
 318     CaseBase_rhsflip([1])
 319       mirror([0, 0, 1])
 320       linear_extrude(height = 20)
 321       mirror([0, 1, 0])
 322       rectfromto(camera_pos_tl, camera_pos_br);
 323
 324     // struts (invisible, because they're buried in the case)
 325     Struts(epp2i[0], epp2i[1] - case_th_bottom, case_th_bottom);
 326
 327     Buttons(){
 328       mirror([1,0,0])
 329         rotate([90,0,90]) {
 330           translate([0,0,-10])
 331             linear_extrude(height= 20)
 332             ButtonPlan($button_l, 0,1);
 333           translate([0,0, -bppR[0]])
 334             linear_extrude(height= 20)
 335             ButtonPlan($button_l, 1,1);
 336         }
 337     }
 338   }
 339 }
 340
 341 module Lid(){ ////toplevel
 342   difference(){
 343     union(){
 344       AroundEdges(lpp10[1], lpp13[1] - lpp10[1], 0)
 345         LidEdgeProfile();
 346
 347       // button covers
 348       Buttons(){
 349         intersection(){
 350           rotate([90,0,90])
 351             translate([0,0,-10])
 352             linear_extrude(height= 20)
 353             ButtonPlan($button_l, 0,0);
 354           rotate([90,0,0])
 355              translate([0,0,-100])
 356             linear_extrude(height= 200)
 357             ButtonCoverProfile();
 358         }
 359       }
 360     }
 361     Struts(lpp10[0] + strut_min_at_end, lpp13[1], -case_th_lid);
 362   }
 363 }
 364
 365 module TestLength(){ ////toplevel
 366   intersection(){
 367     Case();
 368     translate([-30, -200, -20])
 369     cube([30 + 15, 250, 40]);
 370   }
 371 }
 372
 373 module TestWidth(){ ////toplevel
 374   intersection(){
 375     Case();
 376     translate([-30, -(phone_height - 25), -20])
 377       mirror([0, 1, 0])
 378       cube([200, 50, 40]);
 379   }
 380 }
 381
 382 module TestLidWidthPrint(){ ////toplevel
 383   rotate([0,180.0])
 384     intersection(){
 385       Lid();
 386       translate([-30, -(phone_height - 25), -20])
 387         mirror([0, 1, 0])
 388         cube([200, 50, 40]);
 389     }
 390 }
 391
 392 module TestCamera(){ ////toplevel
 393   intersection(){
 394     Case();
 395     CaseBase_rhsflip(1)
 396       translate([0,0,-25])
 397       linear_extrude(height = 50)
 398       mirror([0, 1, 0])
 399       rectfromto([-20, -20],
 400                  camera_pos_br + [ 5, 5 ]);
 401   }
 402 }
 403
 404 module OneKeeper(){ ////toplevel
 405   translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
 406     rotate([90, 0, 0])
 407     linear_extrude(height = phone_height - phone_cnr_rad * 2)
 408     KeeperProfile();
 409 }
 410
 411 module OneKeeperPrint(){ ////toplevel
 412   rotate([0,180,0])
 413     OneKeeper();
 414 }
 415
 416 module Keeper(){ ////toplevel
 417   CaseBase_rhsflip()
 418     OneKeeper();
 419 }
 420
 421 module ButtonPlanForDemo(z, deep, cut){
 422   translate([0,0,z])
 423     ButtonPlan(8, deep, cut);
 424 }
 425
 426 module DemoProfiles(){ ////toplevel
 427   LidEdgeProfile();
 428   %EdgeProfile();
 429   KeeperProfile();
 430   translate([0,0,-1]) color("black") KeeperProfile(1);
 431
 432   translate([20,0]) {
 433     LidEdgeProfile();
 434     %EdgeProfile();
 435
 436     demopoint_QR = [ bppS[0], bppQ[1] - 0.1];
 437
 438     color("blue") ButtonCoverProfile();
 439     color("red") {
 440       rectfromto(bppQ, demopoint_QR);
 441       rectfromto(bppR, demopoint_QR);
 442     }
 443   }
 444
 445   translate([-20,0]) {
 446     color("black") ButtonPlanForDemo(-2, 0,1);
 447     color("red" )  ButtonPlanForDemo(-4, 1,1);
 448     color("blue")  ButtonPlanForDemo(-6, 1,0);
 449   }
 450 }
 451
 452 //EdgeProfile();
 453 //KeeperProfile();
 454 //CaseBase();
 455 //%Case();
 456 //Keeper();
 457 //LidEdgeProfile();
 458 //KeeperProfile();
 459 //DemoProfiles();