Impression 3D pour Raspberry Pi : coques, racks et thermique — guide complet
Du Pi Zero 2W au Pi 5, les cotes de référence, les matériaux adaptés à la chaleur du SoC, et les configurations de ventilation pour concevoir une coque qui tient dans le temps.
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Le Raspberry Pi est une plateforme puissante — mais un Pi nu sur une breadboard n'a pas sa place dans une installation durable. Que ce soit pour un media center, un serveur home lab, une borne d'affichage dynamique ou un contrôleur domotique, une coque imprimée en 3D transforme un prototype en produit fini, protège les composants et facilite l'intégration dans un espace réel.
La contrainte principale avec le Raspberry Pi — surtout les modèles Pi 4 et Pi 5 — c'est la thermique. Le SoC BCM2711 (Pi 4) peut atteindre 80 °C en charge soutenue. Une coque en PLA peut se déformer dans ces conditions. Le choix du matériau et la conception des ouvertures de ventilation ne sont donc pas des détails secondaires.
Ce guide couvre les cotes de référence pour les modèles Pi les plus utilisés, les tolérances spécifiques à chaque connecteur, le choix du matériau selon votre usage, et des exemples de configurations réelles avec leurs paramètres d'impression.
Quel matériau choisir pour une coque Raspberry Pi ?
Le tableau ci-dessous résume les matériaux appropriés selon le modèle de Pi et l'usage prévu. La colonne "Tg" indique la température de transition vitreuse au-delà de laquelle la pièce se ramollit progressivement.
| Matériau | Tg (°C) | Résistance chocs | T° plateau (°C) | Modèles Pi compatibles |
|---|---|---|---|---|
| PLA | 55–60 | Faible | 60 | Pi Zero, Pi Zero 2W, Pi 3B (usage léger) |
| PETG | 75–80 | Bonne | 80 | Pi 4, Pi 5 (usage modéré à intensif) |
| ABS | 95–100 | Très bonne | 110 | Pi 4/5 avec overclock, installations industrielles |
| ASA | 95–98 | Très bonne | 100 | Pi en extérieur, exposé aux UV ou à l'humidité |
PLA : uniquement pour les modèles Pi peu chauffants
Le Pi Zero 2W et le Pi 3B (sans charge lourde permanente) restent dans une plage thermique acceptable pour le PLA si la coque est bien ventilée. En revanche, évitez le PLA pour le Pi 4 et Pi 5 utilisés en serveur ou en media center — la chaleur produite est suffisante pour déformer progressivement les parois proches du SoC.
PETG : le compromis recommandé pour Pi 4 et Pi 5
Le PETG tolère jusqu'à 75–80 °C, ce qui est suffisant pour la quasi-totalité des usages Pi 4 et Pi 5 en mode normal (media server, home automation, rétrogaming). Il est moins cassant que l'ABS, imprime sans enceinte fermée, et adhère bien à un plateau chauffant à 80 °C avec une couche de colle à papier (PVA). Sa seule contrainte : il est légèrement hygroscopique — stockez le filament en boîte hermétique entre les impressions pour éviter la porosité.
Cotes de référence et tolérances pour chaque modèle Pi
Les dimensions des cartes Raspberry Pi sont publiées dans les datasheets officielles. Voici les cotes PCB utiles et les tolérances à appliquer en FDM pour chaque connecteur.
Dimensions PCB des modèles courants
- Raspberry Pi 5 : 85 × 56 mm, hauteur composants ≈ 21 mm
- Raspberry Pi 4 Model B : 85 × 56 mm, hauteur ≈ 19 mm
- Raspberry Pi 3 Model B+ : 85 × 56 mm, hauteur ≈ 17 mm
- Raspberry Pi Zero 2W : 65 × 30 mm, hauteur ≈ 6 mm
Les trous de fixation des Pi 3/4/5 sont aux 4 coins du PCB, diamètre 2,75 mm, avec un espacement de 58 × 49 mm (centre à centre). Prévoyez des colonnes ∅ 5 mm avec trou central ∅ 2,5 mm, hauteur 3 mm au-dessus du fond du boîtier.
Tolérances par connecteur (Pi 4 / Pi 5)
- USB-A ×4 (Pi 4) : deux blocs — ouverture 30 × 16 mm par bloc
- USB-C alimentation : 9,5 × 4,0 mm
- Micro-HDMI ×2 : 8,0 × 4,5 mm, espacés de 13 mm centre à centre
- Jack 3,5 mm combo : ∅ 7,0 mm
- Nappe caméra FPC : fente 22 × 2,5 mm
- GPIO 40 broches : 51 × 5 mm pour connecteurs droits
Exemples de projets : boîtier Pi 4, rack DIN, Pi Zero portable
Media center Pi 4 avec ventilateur 30 mm
Boîtier PETG noir style set-top-box (110 × 80 × 35 mm). Ventilateur 30 mm centré au-dessus du SoC, grille hexagonale en face arrière. Tous connecteurs accessibles sur une seule face. Trappe carte SD sous la face inférieure. Impression : 4h30 min, 95 g PETG, 2 mm de paroi.
Rack DIN 35 mm pour cluster de 4 Pi Zero 2W
Rack ABS noir monté sur rail DIN 35 mm dans un tableau électrique. Quatre emplacements empilables verticalement, chaque Pi Zero maintenu par deux vis M2,5. Dimensions par slot : 78 × 38 × 20 mm. Impression par slot : 35 g, 1h45 min. Les éléments identiques permettent d'imprimer en série et d'ajouter des slots ultérieurement.
Contrôleur domotique Pi 3B+ mural
Boîtier mural PETG blanc (120 × 90 × 30 mm) fixé par 2 chevilles. Fenêtre pour un écran tactile 3,5" (Waveshare). GPIO accessible par une trappe coulissante. Câble Ethernet sort par le bas avec presse-étoupe. Supporte également un Hat Zigbee via un espaceur imprimé séparément (+20 mm de hauteur).
Un Pi 5 en PETG avec ventilateur 30 mm reste sous 55 °C en charge soutenue — températures mesurées avec `vcgencmd measure_temp`. La même configuration sans ventilateur et avec une coque PLA fermée culmine à 82 °C et déclenche le throttling.
Erreurs fréquentes et conseils thermiques avancés
1. PLA sur un Pi 4 ou Pi 5 sans ventilation
La déformation apparaît après quelques heures de charge soutenue — le bord de la coque proche du SoC gondole, bloquant l'ouverture de la carte SD. Solution : PETG minimum pour Pi 4/5. Si vous avez déjà un design PLA, ajoutez des trous de ventilation directement au-dessus du SoC.
2. Oubli de la nappe caméra
Les nappes FPC (15 broches Pi standard, 22 broches Pi 5 dual) nécessitent une fente sur un côté. Ces fentes sont souvent omises dans les designs génériques. Vérifiez que votre modèle intègre une sortie câble avant d'imprimer.
3. Coque trop ajustée qui bloque la carte SD
La carte Micro SD dépasse de 1–2 mm sous le Pi 4 et Pi 5. L'ouverture doit faire au moins 15 × 4 mm avec 0,5 mm de jeu. Le mécanisme push-push nécessite 4–5 mm d'espace libre devant la carte pour l'éjecter.
4. Paroi trop épaisse sur la face connecteurs
3 mm sur la face USB/HDMI génère un tunnel qui rend difficile l'insertion des câbles. Limitez à 1,5–2 mm sur les faces à connecteurs, réservez 2,5–3 mm pour les faces sans ouvertures.
5. Pas de place pour le dissipateur thermique
Un dissipateur passif standard pour Pi 4 fait 14 × 14 × 15 mm (avec ailettes). Si la coque a une hauteur intérieure de 15 mm, le couvercle ne fermera plus. Mesurez votre dissipateur avant de dimensionner la hauteur intérieure.