Projekt Ein neues Case für einen AK2 Plus Intel N100 MiniPC aus dem 3D Drucker

SpartanerTom

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Hallo Computerbase,

in den vergangenen zwei Wochen habe ich mich mit einem kleinen Projekt zum meinem günstigen China MiniPC beschäftigt. Ziel des Ganzen war es ein wenig mehr CAD Erfahrung im Zusammenspiel mit 3D Druck zu sammeln sowie die Leistung des Intel SoC in dem MiniPC zu verbessern, da dieser im Standardgehäuse doch sehr ins Schwitzen geraten ist.

Ich habe das ganze ein wenig dokumentiert (auch wenn ich nicht im Vorraus geplant habe ein Projektartikel zu schreiben), vielleicht interessiert es ja den einen oder anderen hier. In diesem Sinne: Let's get started.

Bei dem MiniPC handelt es sich um einen AK2 Plus von Firebat mit Intel N100, 512GB M.2 SATA SSD und 16GB DDR4 RAM. Das besagte Gerät wird auch unter anderen Brandings verkauft, z.B. Kamrui und NiPoGi. Das ganze Bundle hat auf AliExpress 110€ gekostet und ich habe es hauptsächlich zum Ausprobieren und als optionale HomeAssistant oder Office PC gekauft.

MiniPC_stock.jpg MiniPC_vent.jpg

Ein Problem zeigte sich direkt bei der ersten Ansicht des Gehäuses: Der einzig sinnvolle Lufteinlass ist sehr knapp bemessen auf der Unterseite, wo dann stehend auch nur ein ca 2mm breiter Spalt durch die Gummifüße vorhanden ist. Aus Interesse habe ich zuerst mal das Mainboard geborgen und geschaut was wirklich drin steckt. Bei dieser Gelegenheit habe ich auch gleich die Wärmeleitpaste ausgetauscht und durch Arctic MX-4 ersetzt, da ich über derlei günstige MiniPCs oft gelesen habe das die OEM Paste sehr minderer Qualität sei.

MiniPC_mainboard-1.jpgMiniPC_cooler-off.jpg

Der Kühlkörper ist ziemlich unterste Schublade und billigst verarbeitet, etwas Schade, da dies den N100 unnötig ausbremst aber bei dem Preisgefüge auch nicht weiter verunderlich. An dieser Stelle habe ich mich entschieden als Lernprojekt ein eigenes einfaches Case zu designen und auf meinem Prusa Mini+ zu drucken. Ich wollte dabei auf ein (im Vergleich zum stock Design) invertiertes Setup abzielen, bei welchem das Lufteinlass nach oben zeigt. Ein erster Entwurf war erstmal nur eine Art Benchtable mit Slots für das VESA bracket und einer kleinen Seitenwand zum fixieren der WIFI Antennen.

Benchtable-Design.jpgminipc_bench-design-mounted.png

Im zweiten Bild ist das ganze schon vertikal an die Rückseite meines Schreibtisches gemountet. In dieser offenen Konfiguration habe ich das System dann einige Tage betrieben bis ich Zeit für die nächsten Schritte hatte.

Und da ich mir nun schonmal die Arbeit gemacht habe, habe ich das ganze auch dem Internet zur Verfügung gestellt. Vielleicht kann ja irgendjemand im Internet mal von meiner Amateurarbeit profitieren:

https://www.printables.com/model/915482-ak2-plus-intel-n100-minipc-baseplate-benchtable-st

In einem zweiten Schritt ging es nun darum das ganze von einem Benchtable Design in ein 'richtiges' Case umzusetzen.

AK2-plus_case_1.jpgAK2-plus_case_9.jpgAK2-plus_case_8.jpg

AK2-plus_case_5.jpgAK2-plus_case_4.jpg

Im Verlauf des Projektes habe ich versucht mir bessere Gepflogenheiten im Design-Prozess anzueignen (wobei es immer noch mehr Baustellen als gute Ecken gibt). Als Beispiel ist z.B. das Lüftungsgitter im Boden noch komplett per Hand eingezeichnet gewesen, während im Deckel ein sich wiederholendes Muster in Autodesk Fusion genutzt wurde. Insgesamt war eher der Weg das Ziel als wirklich das Endprodukt.

CAD_bottom-shell.pngCAD_top-shell.png

Hier musste ich zweimal an kleineren Stellen nacharbeiten, da ich mich bei den Vermessungen verschätzt hatte. Generell arbeite ich bei solchen Designs in der Regel so, dass ich zwar zuerst versuche möglichst exakt abzumessen, aber dann auch zuerst eine Teilkomponente gezielt auf dem 3D Drucker drucke um zu sehen ob das ganze dann auch passt. Das spart Material, Zeit und Nerven. Noch besser wäre wahrscheinlich eine viel genauere Erstellung einer bemaßten Ausgangsskizze, aber dafür bin ich meist zu ungeduldig.


MiniPC-prototypes.jpg

Insgesamt konnte ich das ganze Projekt bis zu dem gezeigten Stand mit fünf Prototypen fertigstellen, welche in 8h26min Druckzeit 218g Filament und ca. 1kWh Elektrizität verbraucht haben (via Octoprint Print History). Das finale Case druckt bei mir auf dem Mini+ in 3h 4min und nutzt 83g Filament.

Das ganze ist auch in der finalen Version auf Printables zu finden und beinhaltet auch meine stümperhaften CAD files (Autodesk Fusion). So habe ich aus Faulheit zum Beispiel die IO Ports nicht vollständig im Case umschlossen, da mir das bei Montage im VESA mount bracket nicht so wichtig war.

https://www.printables.com/model/926938-alternative-case-for-ak2-plus-intel-n100-mini-pc-f

Das ganze war jetzt natürlich keine lückenlose Entstehungsgeschichte, da ich nicht von Anfang an geplant hatte ein solches Projekt-Logbuch zu verfassen. Am Ende hatte ich aber trotzdem genügend Material um in meinen Augen einen kleinen Write-Up zu rechtfertigen. Ich hoffe manche fanden es interessant.

Der MiniPC fristet nun aktuell sein dasein als Alltags-Office und der N100 läuft mit PL1&PL2 auf 15W (default waren bei dem Firebat 10W, wegen der schlechten Kühlung).

https://browser.geekbench.com/v6/cpu/6732283

1719767556293.png


MiniPC_mounted.jpg FastFetch.png

Oben wieder gezeigt in seinem VESA bracket vertikal montiert an der Rückseite meines grauen Schreibtisches.

Wenn es Fragen gibt, hinterlasst diese einfach hier als Kommentar, ich versuche dann darauf einzugehen. Wenn ich irgendwo wichtige Schritte weggelassen habe, kann ich versuchen diese noch zu ergänzen, wenn meine Aufzeichnungen das hergeben.

Grüße,

SpartanerTom
 
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Hat sich Temperatur-mäßig denn etwas getan? Oder hast du keine Vorher/Nachhermessung gemacht?
Mich interessiert auch, ob einfach nur Wärmeleitpaste erneuern auch was gebracht hat.

Mein N100 liegt meist zwischen 50-60°C und kann unter Volllast auch mal 70°C erreichen. Volllast ist aber bei mir kein typisches Szenario.

Es wäre auch noch eine Idee gewesen, auf einer Seite einen 80 bis 120 mm Gehäuselüfter zu verbauen. Wenn man den auf 400 U/m laufen lässt, hört man ihn nicht, müsste aber sämtliche Temperaturen um vielleicht 10°C senken können.

Was für ein Filament hast du verwendet? ABS? Wie groß war die verwendete Nozzle?

Argh, beinah vergessen: Gut gemacht!
 
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@Krik
Leider habe ich die Messergebnisse bei meinen Vergleichsmessungen damals nicht exakt erfasst. Deswegen kann ich ad hoc nur subjektive Werte nennen.

Die Wärmeleitpaste allein hat keine wirklich dramatischen Änderungen gebracht. Vielleicht 1 bis 2 Grad, wenn überhaupt ein messbarer Unterschied vorlag.

Direkt als ich das Board aus dem Gehäuse auf das Benchtable-Design gebracht habe ist die Temperatur bei gleicher Last (Prime95) um ca 10-12°C gesunken (bei 10W PL1/2). Das wird in der Endvariante natürlich wieder etwas höher sein, aber nur als Einschätzung. Vielmehr läuft der SoC nun aber bei normaler Nutzung ohne große Drosselung auf PL1&PL2 was im multicore doch deutlichen Leistungsschub bringt: (Geekbench 2277 vs 2790)

15W:
https://browser.geekbench.com/v6/cpu/6732283
10W:
https://browser.geekbench.com/v6/cpu/6525546

Zudem weißt die Board Firmware keine Lüftergeschwindigkeiten aus, deswegen kann ich nur subjektiv berichten, dass es nun bei gemischter Last leiser läuft.

Das größte Problem bleibt der furchtbare Aluminium-Kühlkörper, dessen Coldplate eher nach Gebirgsrelief aussieht. Eventuell muss ich mir mal Werkzeug zum planieren und polieren aus der Verwandschaft leihen. Eventuell mache ich aber auch einen Part 2 des Projekts und adaptiere mir meinen alten Stock AMD (Coolermaster) Kühler mit Kupfer-Kern auf das Board.

Die Idee mit dem Gehäuselüfter ist auch nicht schlecht, jetzt wo ich das CAD Design bemaßt habe lassen sich solche Dinge ja im Handumdrehen hinzufügen. Ich müsste mir nur genauer anschauen welche Anschlüsse für die unterschiedlichen Spannungen auf dem Board vorhanden sind oder das ganze per USB Spannung versorgen.
 
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