DBI Pi: Ein langlebiger Raspberry Pi-Desktop
Wenn man sich die All-in-One-Computer, die man besitzt, genauer ansieht, baut sich langsam eine gewisse Frustration auf. Sie funktionieren gut. Dann werden sie älter. Dann wird eine Komponente zum Engpass, oder die Software wächst über die Hardware hinaus, und man beginnt, sich nach Ersatz umzusehen. Der Ersatz umfasst jedoch nie nur das Teil, das ausgefallen ist oder schon etwas in die Jahre gekommen ist. Es ist das gesamte Gerät, einschließlich aller Teile, die noch einwandfrei funktionieren (oftmals einschließlich einer hervorragenden Tastatur).
Wir haben uns zum Ziel gesetzt, einen Computer zu entwickeln, der das Problem der Zukunftssicherheit löst. Oder zumindest einen ernsthaften Versuch zu unternehmen, es zu lösen. Wir glauben, wir haben es geschafft.
Sehen Sie sich den gesamten Bauvorgang an oder lesen Sie weiter, um mehr darüber zu erfahren.
Warum etwas herstellen?
Vor allem, weil dies ein Bedürfnis war, das keiner der uns bekannten Computer erfüllen konnte. Außerdem brauchen wir nicht viel, um mit dem Tüfteln anzufangen.
Die Vorgabe, die wir uns gesetzt hatten, war einfach: einen kompakten Desktop-Computer zu bauen, der anders aussieht, benutzerfreundlich ist und lange hält. Nicht nur in Bezug auf die Verarbeitungsqualität, sondern auch konstruktiv. Etwas, bei dem das Gehäuse und das Konzept mehrere Hardware-Generationen überdauern, sodass ein Upgrade darin besteht, ein Modul auszutauschen, anstatt den Rechner wegzuwerfen.
Die meisten Kompaktcomputer sind versiegelte Geräte. Das ist nicht unbedingt ein Kritikpunkt. Ein Kabel, alles im Lieferumfang enthalten, einstecken und loslegen. Das hat durchaus seine Vorteile. Aber wenn die Hardware im Inneren veraltet ist, muss das ganze Gerät entsorgt werden. Einschließlich der integrierten Tastatur oder anderer Peripheriegeräte. Man kann nichts behalten. Eine Aufrüstungsmöglichkeit gibt es nicht.
Wir dachten, es gäbe einen besseren Weg. Deshalb haben wir vor dem Start drei Regeln festgelegt:
- Die Tastatur gehört nicht zum Computer.
- Das Gehäuse hält länger als die darin enthaltene Hardware.
- Was auch immer wir bauen, wir geben die Anleitung weiter: Dateien, Einstellungen, Stückliste – einfach alles.
Ein Gehirn, das sich weiterentwickelt
Das Compute-Modul
Die Hardware-Anforderungen führten uns direkt zum Raspberry Pi Compute Module.
Stellen Sie es sich wie einen RAM-Riegel vor, nur dass es sich dabei um den gesamten Computer handelt. Prozessor, Arbeitsspeicher, Speicherschnittstelle – alles auf einer Platine von etwa der Größe einer Kreditkarte untergebracht, die so konzipiert ist, dass sie sich problemlos in eine Trägerplatine einstecken und wieder herausnehmen lässt. Die E/A-Platine stellt die Anschlüsse, die Stromversorgung und die Verbindungen bereit, die das Modul benötigt, um mit der Außenwelt zu kommunizieren. Das Modul ist das Gehirn. Die E/A-Platine ist alles, was dieses Gehirn benötigt, um zu funktionieren.
Die E/A-Karte
Das Compute Module wurde ursprünglich für Industriegeräte entwickelt: Maschinen, die für einen jahrelangen Betrieb ausgelegt sind, nicht für einzelne Zyklen. Genau diese Philosophie gilt auch hier. Wenn die nächste Generation der Raspberry-Pi-Hardware auf den Markt kommt, bleibt das Gehäuse bestehen. Die Tastatur bleibt bestehen. Man tauscht das Modul aus, schließt den Deckel – fertig.
Der Fall
Inspiration von älteren Menschen
Die Funktion war der einfache Teil. Der optische Charakter war schwieriger.
Wir wollten keinen Computer, der sich dezent unter dem Monitor versteckt. Die naheliegende Wahl ist minimalistisch, aus Aluminium und geschmackvoll. Objekte, die nach nichts Bestimmtem aussehen – und genau so sollen sie auch wirken. Davon gibt es schon genug.
Also haben wir mehr als dreißig Jahre zurückgeschaut und den Silicon Graphics Indy gefunden.
Der 1993 eingeführte Indy war eine professionelle Workstation, die in VFX-Studios und Forschungslabors zum Einsatz kam. Wer in den 90er Jahren mit anspruchsvoller Grafikarbeit zu tun hatte, kannte ihn. Jeder zweite PC war damals ein beiges Rechteck. Der Indy war kantig, keilförmig und in einem Blaugrün gehalten, fast schon in Periwinkle-Tönen. Selbst im ausgeschalteten Zustand sah er schnell aus. Er hatte eine Ausstrahlung, die die Computerindustrie in den letzten zwei Jahrzehnten durch ihr Design gänzlich verdrängt hat.
Die Vorgabe für den DBI Pi war eine unverhohlene Hommage, keine Nachbildung. Etwas, das sich selbst ins Rampenlicht rückt. Etwas, das man sich jeden Tag gerne ansieht. Wo auf dem Original „Silicon Graphics“ stand, trägt unser Modell den Namen unseres mythischen Hardware-Unternehmens: Dirtboy.Industries. Gegründet in einer Garage, von der niemand etwas weiß. Wir bauen Maschinen, nach denen niemand gefragt hat.
Ach ja, und da wir uns ja etwas vom Indy ausleihen, brauchen wir auf jeden Fall denselben Startton. Ich bin mir ziemlich sicher, dass es der einzige Computer war, der jedes Mal, wenn man ihn einschaltete, so klang, als würde er „Jazz Hands“ machen.
Ba Ba-Da Ba… Peng! (High Kick optional)
Entwurf des Gehäuses in FreeCAD
Wir haben in FreeCAD entworfen, einer kostenlosen Open-Source-Anwendung für 3D-Konstruktionen, was uns für ein Projekt, bei dem es darum ging, nicht an einen bestimmten Anbieter gebunden zu sein, angemessen erschien. Und da die Dateien ohnehin immer weitergegeben werden sollten, bedeutete die Arbeit mit Open-Source-Software, dass jeder sie öffnen konnte, ohne eine Lizenz zu benötigen.
Die Ziele von Anfang an:
Horizontale Ausrichtung des Schreibtischs: niedrig und breit, unter dem Monitor
Die vorderen Lüftungsschlitze greifen die Geometrie des Indy-Kühlergrills auf: funktional, aber bewusst gestaltet
Leicht zugängliche Rückwand: Die Komponenten sollten leicht erreichbar sein
Passive Kühlung: Reichlicher Luftstrom, bevor ein Lüfter überhaupt ins Spiel kommt
M.2-SSD-Speicher: ein kleines, schnelles Solid-State-Laufwerk, das direkt auf die Trägerplatine gesteckt wird – und keine ausfallanfällige microSD-Karte
Am kniffligsten waren die Aussparungen für die hinteren Anschlüsse. Die Toleranzen variieren leicht von Druckcharge zu Druckcharge, und es waren mehrere Durchläufe nötig, um sie richtig hinzubekommen. Der Deckel wird mit zwei Schrauben befestigt – fest genug, um geschlossen zu bleiben, und einfach genug, um ihn zu öffnen, wenn man an das Innenleben herankommen muss.
Material: Warum ASA?
Das Gehäuse wird im 3D-Druckverfahren hergestellt, und die Wahl des Materials ist wichtiger, als es auf den ersten Blick erscheinen mag.
PLA ist das am häufigsten verwendete Druckmaterial. Es wird bei etwa 60 °C weich, was für Prototypen in Ordnung ist, aber nicht für Gegenstände, die das nächste Jahrzehnt lang auf einem Schreibtisch unter einem Monitor stehen sollen. PET-G ist hitzebeständiger, kann jedoch bei Lackierung und UV-Einstrahlung im Laufe der Zeit unzuverlässig werden.
Wir haben ASA verwendet. Das Material ist robuster, behält seine Form bis zu etwa 100 °C bei, ist UV-beständig und lässt sich gleichmäßig lackieren. Der Druck ist zwar etwas anspruchsvoller als bei PLA, aber dieses Gehäuse soll mehrere Generationen von Pi-Hardware überdauern. Der zusätzliche Aufwand lohnt sich.
Farbe und Oberfläche
Die Farbe erinnert an das „Indy Teal“ von Silicon Graphics – zwar keine exakte Übereinstimmung, aber erkennbar aus derselben Farbfamilie.
Die Oberfläche ist matt und durch den Aufdruck leicht strukturiert, was an die Haptik von Kunststoff-Arbeitsplätzen aus den 90er Jahren erinnert. Nicht glänzend. Nicht stark genarbt. Das klingt nach einem kleinen Detail, und für sich genommen ist es das auch. Aber eine durchdachte Oberflächengestaltung verändert das Gefühl, das man bei der täglichen Nutzung eines Gegenstands hat. Für diejenigen unter uns, die sich nach Nostalgie sehnen, sind Details wichtig.
Das Ganze zusammenfügen
Der Druckvorgang dauert bei hoher Qualität einen Großteil des Tages. Achten Sie darauf, dass die erste Schicht korrekt aufgebracht wird, und überprüfen Sie den Druckvorgang anschließend in regelmäßigen Abständen.
Anschließend: Schleifen von grob nach fein (wir haben Körnung 100 bis 400 verwendet), in dünnen Schichten auftragen.
Die SSD wird in die Trägerplatine eingesetzt, bevor alles geschlossen wird, solange noch genügend Platz zum Arbeiten vorhanden ist. Das Compute-Modul rastet fest ein. Die Betriebs-LED, die Verstärkerplatine und die Lautsprecher werden am Deckel und an der Trägerplatinen-Aufsatzplatte befestigt. Die Kabel werden durch interne Kanäle verlegt. Die Rückplatte wird angebracht. Fertig.
Die Klangqualität des integrierten Lautsprechers ist ehrlich gesagt besser als erwartet. Bei einem früheren Projekt hatten wir einen 8-Ohm-Lautsprecher verwendet, und der Klang war blechern, aber die Kombination mit einem MAX98357-Verstärker (ca. 5 $) scheint dieses Problem gelöst zu haben. Wenn überhaupt, ist der Startton sogar ein bisschen zu gut.
Das Ergebnis
Der erste Start verläuft völlig geräuschlos (abgesehen von der jazzigen Fanfare), da kein Lüfter vorhanden ist. Wir werden den Prozessor im Auge behalten, und sollte er aufgrund übermäßiger Hitze in die Drosselung gehen, werden wir einen Lüfter nachrüsten. Das Raspberry Pi OS lädt innerhalb von Sekunden auf den Desktop. Reaktionsschnell und zügig.
Die Tastatur ist genau das, was Sie sich wünschen. Sie ändert sich gelegentlich, je nachdem, wer den Computer gerade benutzt. Für die Fotos verwenden wir eine ortholineare Tastatur vom Typ „kprepublic BM40“.
Den Deckel öffnen: zwei Schrauben, die Trägerplatine ist sichtbar, das Compute-Modul befindet sich direkt daneben. Wenn die nächste Generation erscheint, einfach austauschen, den Deckel schließen und weitermachen. Das Gehäuse wird mehrere Generationen der Pi-Hardware überdauern.
Erledigt.
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