fairphone-case.scad

   1 // -*- C -*-
   2
   3 phone = [ 145.0, 75.0 ];
   4
   5 bumpers = [ 1.5, 1.75 ];
   6 // ^ both sides together.
   7 // If no bumpers, is the gap around the phone.
   8
   9 phone_cnr_rad = 6.0;
  10
  11 button_cutout_depth = 9;
  12
  13 phone_edge_thick = 9.0;
  14 phone_total_thick = 12.0;
  15 phone_backside_slope_inner = 1.5; // larger means shallower
  16 phone_backside_slope_outer = 1.0; // larger means shallower
  17
  18 camera_pos_tl = [  7.0, 13.0 ]; // measured from tl corner
  19 camera_pos_br = [ 22.85,37.85]; // tl/br as seen from back
  20
  21 case_th_bottom = 2.5;
  22 case_th_lid = 2.5;
  23 case_th_side = 2;
  24 case_th_lip = 1.2;
  25
  26 case_struts_count = 6;
  27 case_struts_solid_below = 1.00;
  28 case_struts_solid_above = 0.75;
  29 case_struts_width = 0.10;
  30
  31 keeper_th_z = 0.75;
  32 keeper_th_x = 0.75;
  33 keeper_inner_width = 2.75;
  34 keeper_inner_height = 2.75;
  35 keeper_slant_slope = 2; // larger means steeper
  36
  37 keeper_gap_z_top = 0.25;
  38 keeper_gap_z_bot = 0.75;
  39 keeper_gap_x     = 0.25;
  40 keeper_gap_x_holes = 0.75;
  41
  42 case_lip = 1.25;
  43
  44 lid_gap_x = 0.25;
  45 lid_gap_z = 0.25;
  46 lid_lip = 1.75;
  47
  48 $fa = 5;
  49 $fs = 0.1;
  50
  51 button_l_fudge = 4.5;
  52
  53 strut_min_at_end = 1.5;
  54
  55 // ---------- calculated ----------
  56
  57 phone_height = (phone + bumpers)[0];
  58 phone_width =  (phone + bumpers)[1];
  59
  60 // ----- could be changed -----
  61 lid_buttoncover_gap = lid_gap_x;
  62 lid_buttoncover_overlap = case_th_lip + keeper_gap_z_top;
  63
  64 phone_backside_slope_thick = phone_total_thick - phone_edge_thick;
  65
  66 //lid_lip_overlap_width xxx bad name = ;
  67 //lid_lip_inner_slope = [ 5, 5 ]; // xxx
  68
  69 epp0 = [0,0];
  70 epp1 = [0, -phone_edge_thick];
  71 epp2i = epp1 + phone_backside_slope_thick * [ phone_backside_slope_inner, -1 ];
  72 epp2o = epp1 + phone_backside_slope_thick * [ phone_backside_slope_outer, -1 ];
  73 epp3 = epp2i + [10, 0];
  74 epp5 = epp0 + [0,1] * (keeper_th_z + keeper_gap_z_top + case_lip);
  75 epp4 = epp5 + [-1,0] * case_th_side;
  76
  77 kppe = [0,0];
  78 kppd = kppe + [1,0] * keeper_inner_width;
  79 kppc = kppd + [0,1] * keeper_th_z;
  80 kppb = [ kppe[0] - keeper_th_x, kppc[1] ];
  81 kppf = kppe - [0,1] * keeper_inner_height;
  82 kppa = [ kppb[0], kppf[1] ];
  83
  84 lpp10 = [ epp5[0] + lid_gap_x, kppc[1] + lid_gap_z ];
  85 lpp11 = [ lpp10[0],            epp5[1] + lid_gap_z ];
  86
  87 lp_r12 = case_th_lid - (lpp11[1] - lpp10[1]);
  88
  89 lpp12 = [ epp4[0] + lp_r12,    lpp11[1] ];
  90 lpp13 = [ lpp12[0],            lpp12[1] + lp_r12 ];
  91
  92 echo(lpp13 - lpp10);
  93
  94 // button profile
  95 bppM = epp4 + [0,5];
  96 bppN = [ 0.5 * (epp0[0] + epp4[0]), bppM[1] ];
  97 bppR = [ bppN[0] + lid_buttoncover_gap, -button_cutout_depth ];
  98 bppS = [ epp1[0], bppR[1] ];
  99 bppQ = [ bppM[0], bppR[1] - lid_buttoncover_overlap ];
 100 bppP = bppQ + [0,1] * lid_buttoncover_gap;
 101 bppO = [ bppN[0], bppP[1] ];
 102 bppL = lpp10 + [5,0];
 103 bppK = [ bppL[0], bppN[1] ];
 104 bppJ = [ bppN[0], bppL[1] ];
 105
 106 module rectfromto(a,b) {
 107   ab = b - a;
 108   translate([min(a[0], b[0]), min(a[1], b[1])])
 109     square([abs(ab[0]), abs(ab[1])]);
 110 }
 111 module circleat(c,r) { translate(c) circle(r); }
 112
 113 module KeeperProfile(slant=0){
 114   use_e = kppe + [0,-1] * slant * keeper_inner_width / keeper_slant_slope;
 115   polygon([use_e, kppd, kppc, kppb, kppa, kppf]);
 116 }
 117
 118 module EdgeProfile(){
 119   difference(){
 120     hull(){
 121       translate(epp3) square(case_th_bottom*2, center=true);
 122       circleat(epp2o, r=case_th_bottom);
 123       circleat(epp1, r=case_th_side);
 124       rectfromto(epp0, epp4);
 125     }
 126     polygon([ epp5 + [0,10],
 127               epp1,
 128               epp2i,
 129               epp3 + [10,0] ]);
 130   }
 131 }
 132
 133 module LidEdgeProfile(){
 134   polygon([ lpp10,
 135             lpp11,
 136             lpp12,
 137             lpp13,
 138             lpp13 + [10, 0],
 139             lpp10 + [10, 0]
 140             ]);
 141   intersection(){
 142     circleat(lpp12, r=lp_r12);
 143     rectfromto( lpp12 + [-10,   0],
 144                 lpp12 + [+10, +10] );
 145   }
 146 }
 147
 148 module ButtonCoverProfile(){
 149   intersection(){
 150     polygon([ bppM, bppP, bppO, bppJ, bppL, bppK ]);
 151     hull(){
 152       EdgeProfile();
 153       LidEdgeProfile();
 154     }
 155   }
 156 }
 157
 158 module ButtonPlan(l, deep, cut){
 159   epsilon =
 160     (cut  ? 0 : lid_buttoncover_gap);
 161
 162   delta =
 163     (deep ? lid_buttoncover_overlap : 0);
 164
 165   C = [0,0]; // by definition
 166   T = [ 0, epp4[1] ];
 167   G = T + [0,10];
 168
 169   B0 = C + [0,-1] * button_cutout_depth;
 170   B1 = B0 + [0,1] * epsilon;
 171
 172   r0 = 0.5 * (T[1] - B0[1]);
 173   A = [  -(l + button_l_fudge)/2 + r0, 0.5 * (T[1] + B0[1]) ];
 174   H = A + [0,-1] * delta;
 175
 176   D = A + [-2,0] * r0;
 177   F = D + [0,10];
 178
 179   E0 = 0.5 * (D + A);
 180   E1 = E0 + [1,0] * epsilon;
 181
 182   I0 = [ E0[0], H[1] ];
 183   I1 = [ E1[0], H[1] ];
 184
 185   hull(){
 186     for (m=[0,1]) mirror([m,0])
 187       circleat(H, r0 - epsilon);
 188   }
 189   for (m=[0,1]) mirror([m,0]) {
 190     difference(){
 191       polygon([ E1,
 192                 I1,
 193                 H,
 194                 B1,
 195                 G,
 196                 F,
 197                 D
 198                 ]);
 199       circleat(D, r0 + epsilon);
 200     }
 201   }
 202 }
 203
 204 module CaseBase_rhsflip(yn=[0,1]) {
 205   for (rhs=yn) {
 206     translate([phone_width/2, 0, 0])
 207       mirror([rhs,0,0])
 208       translate([-phone_width/2, 0, 0])
 209       children();
 210   }
 211 }
 212
 213 module CaseBase_botflip() {
 214   for (bot=[0,1]) {
 215     translate([0, -phone_height/2, 0])
 216       mirror([0, bot, 0])
 217       translate([0, phone_height/2, 0])
 218       children();
 219   }
 220 }
 221
 222 module AroundEdges(fill_zstart, fill_th, fill_downwards=0){
 223   // sides
 224   CaseBase_rhsflip(){
 225     translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
 226       rotate([90,0,0])
 227       linear_extrude(height = phone_height - phone_cnr_rad*2)
 228       children(0);
 229   }
 230   // corners
 231   CaseBase_rhsflip() CaseBase_botflip() {
 232     translate([+1,-1] * phone_cnr_rad)
 233       intersection(){
 234         rotate_extrude()
 235           intersection(){
 236             mirror([1,0,0])
 237               translate([-1,0] * phone_cnr_rad)
 238               children(0);
 239             rectfromto([0,-20],[10,20]);
 240           }
 241         translate([-10, 0, -20] + 0.01 * [+1,-1, 0] )
 242           cube([10,10,40]);
 243       }
 244   }
 245   // top and bottom
 246   CaseBase_botflip(){
 247     translate([ phone_width - phone_cnr_rad, 0,0 ])
 248       rotate([90,0,-90])
 249       linear_extrude(height = phone_width - phone_cnr_rad*2)
 250       children(0);
 251   }
 252   // fill
 253   translate([0,0, fill_zstart])
 254     mirror([0,0, fill_downwards])
 255     linear_extrude(height = fill_th)
 256     rectfromto([+1,-1] * phone_cnr_rad,
 257                [phone_width, -phone_height] + [-1,+1] * phone_cnr_rad);
 258 }
 259
 260 module SideButton(y,l){
 261   $button_l= l;
 262   translate([0, -y, 0])
 263     children();
 264 }
 265
 266 module Buttons(){
 267   CaseBase_rhsflip([1]) SideButton(20.6, 8.8) children(); // power
 268 }
 269
 270 module Struts(x_start, z_min, th){
 271   // if th is negative, starts at z_min and works towards -ve z
 272   // and object should then be printed other way up
 273   for (i= [1 : 1 : case_struts_count]) {
 274     translate([0,
 275                0,
 276                z_min])
 277       mirror([0,0, th<0 ? 1 : 0])
 278       translate([0,
 279                  -phone_height * i / (case_struts_count+1),
 280                  case_struts_solid_below])
 281       linear_extrude(height= abs(th)
 282                      -(case_struts_solid_below+case_struts_solid_above))
 283       rectfromto([               x_start, -0.5 * case_struts_width ],
 284                  [ phone_width - x_start, +0.5 * case_struts_width ]);
 285   }
 286 }
 287
 288 module CaseBase(){
 289   AroundEdges(epp3[1], case_th_bottom, 1)
 290     EdgeProfile();
 291 }
 292
 293 module Case(){ ////toplevel
 294   difference(){
 295     union(){
 296       CaseBase();
 297
 298       // ledge (fixed keeper)
 299       intersection(){
 300         rotate([90, 0, 0])
 301           linear_extrude(height = phone_height + phone_cnr_rad * 2)
 302           KeeperProfile(1);
 303
 304         // outline of the whole case, to stop it protruding
 305         translate([0,0, -25])
 306           linear_extrude(height = 50)
 307           hull()
 308           // CaseBase_rhsflip() // actually, we only care about the LH
 309           CaseBase_botflip()
 310           circleat([+1,-1] * phone_cnr_rad, phone_cnr_rad + case_th_side/2);
 311       }
 312     }
 313
 314     // slot for keeper
 315     CaseBase_rhsflip(1)
 316       translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
 317       rotate([90, 0, 0])
 318       linear_extrude(height = phone_height + phone_cnr_rad * 2)
 319       minkowski(){
 320         KeeperProfile();
 321         rectfromto([ -keeper_gap_x,    -keeper_gap_z_bot ],
 322                    [ keeper_gap_x_holes,    +keeper_gap_z_top ]);
 323       }
 324
 325     // front camera
 326     CaseBase_rhsflip([1])
 327       mirror([0, 0, 1])
 328       linear_extrude(height = 20)
 329       mirror([0, 1, 0])
 330       rectfromto(camera_pos_tl, camera_pos_br);
 331
 332     // struts (invisible, because they're buried in the case)
 333     Struts(epp2i[0], epp2i[1] - case_th_bottom, case_th_bottom);
 334
 335     Buttons(){
 336       mirror([1,0,0])
 337         rotate([90,0,90]) {
 338           translate([0,0,-10])
 339             linear_extrude(height= 20)
 340             ButtonPlan($button_l, 0,1);
 341           translate([0,0, -bppR[0]])
 342             linear_extrude(height= 20)
 343             ButtonPlan($button_l, 1,1);
 344         }
 345     }
 346   }
 347 }
 348
 349 module Lid(){ ////toplevel
 350   difference(){
 351     union(){
 352       AroundEdges(lpp10[1], lpp13[1] - lpp10[1], 0)
 353         LidEdgeProfile();
 354
 355       // button covers
 356       Buttons(){
 357         intersection(){
 358           rotate([90,0,90])
 359             translate([0,0,-10])
 360             linear_extrude(height= 20)
 361             ButtonPlan($button_l, 1,0);
 362           rotate([90,0,0])
 363              translate([0,0,-100])
 364             linear_extrude(height= 200)
 365             ButtonCoverProfile();
 366         }
 367       }
 368     }
 369     Struts(lpp10[0] + strut_min_at_end, lpp13[1], -case_th_lid);
 370   }
 371 }
 372
 373 module TestLength(){ ////toplevel
 374   intersection(){
 375     Case();
 376     translate([-30, -200, -20])
 377     cube([30 + 15, 250, 40]);
 378   }
 379 }
 380
 381 module TestSelectWidth(){
 382   translate([-30, -(phone_height - 25), -20])
 383     mirror([0, 1, 0])
 384     cube([200, 50, 40]);
 385 }
 386
 387 module TestWidth(){ ////toplevel
 388   intersection(){
 389     Case();
 390     TestSelectWidth();
 391   }
 392 }
 393
 394 module TestLidWidthPrint(){ ////toplevel
 395   rotate([0,180.0]) TestLidWidth();
 396 }
 397
 398 module TestSelectCamera(){
 399   CaseBase_rhsflip(1)
 400     translate([0,0,-25])
 401     linear_extrude(height = 50)
 402     mirror([0, 1, 0])
 403     rectfromto([-20, -20],
 404                camera_pos_br + [ 5, 5 ]);
 405 }
 406
 407 module TestCamera(){ ////toplevel
 408   intersection(){
 409     Case();
 410     TestSelectCamera();
 411   }
 412 }
 413
 414 module TestLidByCamera(){ ////toplevel
 415   intersection(){
 416     Lid();
 417     TestSelectCamera();
 418   }
 419 }
 420
 421 module TestLidByCameraPrint(){ ////toplevel
 422   rotate([180,0,0]) TestLidByCamera();
 423 }
 424
 425 module DemoByCamera(){ ////toplevel
 426   color("blue") TestLidByCamera();
 427   color("red")  TestCamera();
 428 }
 429
 430 module OneKeeper(){ ////toplevel
 431   translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
 432     rotate([90, 0, 0])
 433     linear_extrude(height = phone_height - phone_cnr_rad * 2)
 434     KeeperProfile();
 435 }
 436
 437 module OneKeeperPrint(){ ////toplevel
 438   rotate([0,180,0])
 439     OneKeeper();
 440 }
 441
 442 module Keeper(){ ////toplevel
 443   CaseBase_rhsflip()
 444     OneKeeper();
 445 }
 446
 447 module ButtonPlanForDemo(z, deep, cut){
 448   translate([0,0,z])
 449     ButtonPlan(8, deep, cut);
 450 }
 451
 452 module DemoProfiles(){ ////toplevel
 453   LidEdgeProfile();
 454   %EdgeProfile();
 455   KeeperProfile();
 456   translate([0,0,-1]) color("black") KeeperProfile(1);
 457
 458   translate([20,0]) {
 459     LidEdgeProfile();
 460     %EdgeProfile();
 461
 462     demopoint_QR = [ bppS[0], bppQ[1] - 0.1];
 463
 464     color("blue") ButtonCoverProfile();
 465     color("red") {
 466       rectfromto(bppQ, demopoint_QR);
 467       rectfromto(bppR, demopoint_QR);
 468     }
 469   }
 470
 471   translate([-20,0]) {
 472     color("black") ButtonPlanForDemo(-2, 0,1);
 473     color("red" )  ButtonPlanForDemo(-4, 1,1);
 474     color("blue")  ButtonPlanForDemo(-6, 1,0);
 475   }
 476 }
 477
 478 //EdgeProfile();
 479 //KeeperProfile();
 480 //CaseBase();
 481 //%Case();
 482 //Keeper();
 483 //LidEdgeProfile();
 484 //KeeperProfile();
 485 //DemoProfiles();