Z-образный гибкий удлинитель PCI-E 3.0 x16 для видеокарт от HLX-LINK. Как нам обустроить SFF корпус для ПК с нуля

Сегодня мы рассмотрим весьма специфичное изделие — гибкий кабель, позволяющий разворачивать PCI-E видеокарту относительно материнской платы и соберём вокруг него целый ПК в полностью самодельном корпусе, который сами же по ходу дела и спроектируем и изготовим.
Осторожно — трафик!

Не содержит 3D печати. Только 100% handmade!

Мы все привыкли к тому, что обычно видеокарта вставляется в разъём материнской платы перпендикулярно ей:

Как правило, пользователю простого прямоугольного корпуса этого достаточно, но иногда хочется странного.
Например, развернуть видеокарту вентиляторами наружу, чтобы через прозрачную стенку все видели, какая у Вас установлена GeForce RTX4090 Super Ultra OC Edition.

Или раздвинуть пару видеокарт в SLI-связке.
Или ещё чего-нибудь такого этакого. Например, построить свой собственный уникальный корпус для ПК под свои личные хотелки и видение прекрасного.
Во всех этих случаях без гибкого удлинителя PCI-E не обойтись. Они в наше время выпускаются серийно, но сильно отличаются по цене и качеству. Я заказал удлинитель из средней ценовой категории:)
Посылка была утянута в пакет из зелёного полиэтилена.

В нем оказалась коробка из черного полуглянцевого гофрокартона размерами 200х145х64 мм.

Спереди на ней есть логотип изготовителя и QR-код, сбоку описаны варианты исполнения изделия — удлинители изготавливаются с различной длиной кабеля и ориентацией разъёмов.

Сам удлинитель запаян в антистатический пакет(хотя компонентов, чувствительных к статическому электричеству, он не содержит).

Я выбрал вариант с разъёмами, направленными навстречу друг другу — это позволяет вытянуть видеокарту на обратную сторону материнской платы без лишних перегибов кабеля. Оба разъёма снабжены фиксаторами.

Для сравнения рядом лежит обычный дешёвый удлинитель PCI-E.
Крепёжных отверстий в текстолите много, два из них совпадают с таковыми для дешёвых удлинителей, поэтому если Вы сначала купили дешёвый и он не заработал, то при переходе на нормальный пересверливать ничего не понадобится.

Установочные размеры гнездовой части.

Контакты штыревой части при поставке защищаются пластиковым чехлом.

Печатные проводники на текстолите сделаны тонкими для выполнения требований по импедансу дифференциальных линий. Кабель в местах пайки к текстолиту закреплён прижимными пластиковыми накладками:

Под накладками паяные соединения дополнительно защищены компаундом.

Длины кабеля в 195 мм с запасом хватает на видеокарту стандартной ширины.

Соберём тестовый стенд с видеокартой PCI-E 3.0.

Запуск стенда проходит успешно(с дешёвым райзером он не проходит вообще).

Тест GPU-Z показывает, что интерфейс работает в режиме 3.0

Ну а теперь перейдём к практической части.
Фирма Apple умеет проектировать красивые корпуса — с этим спорить трудно(как и с тем, что это сопровождается победой дизайна и маркетинга над здравым смыслом).
В июне 2013 году случился очередной перезапуск их линейки рабочих станций Mac Pro.
Если когда-то эти рабочие станции были двухпроцессорными с широкими возможностями расширения и апгрейда, то в новом поколении всё это безобразие было решено пресечь, ибо недополученная прибыль.

Теперь корпус сделали предельно компактным, и если раньше в нём помещалось примерно любое железо вплоть до двух четырёхпроцессорных систем, то теперь туда не влезет даже mini-ITX плата. Процессорные карты для встраиваемой промышленной автоматики по ширине туда ещё вписываются, но цена их(если, конечно, она не досталась случайно задаром)…
В общем, таких моддинг-проектов в железе я не встречал.
Хотите вписать своё имя в историю?

От таких новостей любители фирменного дизайна приуныли… на некоторое время.
Потому что если нельзя использовать готовый корпус — можно сделать максимально приближенный к оригиналу.

Первая реплика появилась в Интернете уже в начале января 2014 года. Работу её создателю облегчило существование так называемого «лунного ведра» — Lunar Waste Bin от Authentics.

Это ведро имеет наружный диаметр 190 мм, высоту 280 мм, скруглённый переход стенок в дно и стоимость от 25 евро на Амазоне. Не спрашивайте, что в нём столько стоит.
На данный момент реплики с внутренней компоновкой как у оригинала(с единым радиатором для процессора, видеокарты и блока питания, продуваемым одним центробежным вентилятором) мне неизвестны.Как правило, внутри они устроены примерно так:

Попробуем сделать свой вариант и мы.
Постановка задачи:

Собрать максимально похожий на Apple Mac Pro 2013 достаточно мощный для интернет-серфинга и не самых последних игр ПК с дискретной видеокартой в корпусе минимального объёма без внешнего блока питания

Краткий разбор задачи:

0. Корпус Apple Mac Pro представляет собой цилиндр с плавными переходами от боковой поверхности к торцам и отношением общей высоты к диаметру 3:2( 251/167 мм). Это отношение нужно сохранить в нашем изделии.
1. Интернет-серфинг практически исключает из рассмотрения материнские платы с распаянными атомоподобными процессорами, перспектива поиграть ставит на них крест окончательно. Плату придётся использовать с нормальным съёмным процессором.
2. Энергопотребление процессора и видеокарты накладывает ограничения по минимальной мощности блока питания, а необходимость его внутренней установки — ограничения по максимальному размеру. 60-ваттный picoPSU будет недостаточен по мощности, стандартный блок питания АТХ сильно увеличит общие габариты изделия.
3. Для компактности и сохранения нормальной вентиляции изделия видеокарту придётся выносить от разъёма материнской платы на гибком шлейфе.
4. В конструкции нежелательно использовать вынос внешних разъёмов дополнительными кабелями — это её избыточное усложнение и удорожание — это накладывает ограничение на размеры видеокарты.

Материнскую плату используем максимально компактную. Моя имеет размеры 190х170 мм. Да, я в курсе, что есть и mini-ITX 170х170 мм, но в нашем случае размеры корпуса ограничиваются снизу ширинами материнской платы(в диаметре) и видеокарты и блока питания(по высоте), поэтому уменьшение длины платы на 20 мм ничего не изменит.

Набросаем пару эскизов будущей конструкции:


Берем заглушку от материнской платы и переносим с неё контуры отверстий на картонный шаблон.

А с шаблона переносим их на миллиметровую бумагу и очерчиваем вокруг них внешние контуры детали.

Со второго раза задняя стенка из листа АМг толщиной 1 мм получилась.

Примеряем её к плате.

Кольцевые детали рамы вырезаны из дюралюминия толщиной 3 мм.

Примеряем, размечаем, сверлим, собираем.

Аналогичным образом разметим и проделаем отверстия под разъёмы видеокарты. Лучше всего — простым ручным лобзиком.

Заодно, кстати, вырежем пару отверстий для разъёмов eSATApd(от родной крепёжной планки которых тоже придётся избавиться):

Они позволяют подключать устройства SATA без вскрытия корпуса и без использования USB-переходников, снижающих скорость и надёжность работы, а в остальное время к ним можно подключать любые обычные устройства USB 2.0.
Толщина и твёрдость задней стенки не позволяет нарезать в ней резьбу, поэтому её пришлось усилить парой накладок из дюралюминия Д16Т толщиной 4 мм, в которых уже можно.

Так как компоновка изделия весьма плотная, то в накладках пришлось сделать по месту вырезы для прохода сквозь них разъёмов.
Из полосы дюралюминия толщиной 6 мм нарезаны заготовки креплений наружной обечайки.

Они же после обработки напильником, сверления и нарезки резьбы М3.

Кое-где крепления пришлось подрезать, чтобы они не мешали другим деталям конструкции. Впрочем, они и без этого оказались невзаимозаменяемы.

Присверливаем по месту и прикручиваем к креплениям наружную обечайку из листа АМг толщиной 2 мм.

Без ложемента, не дающего нашей конструкции убегать из-под сверла, тут не обойтись.

Берём в руки осциллорез и срезаем припуск в нижней части.

К верхней части наружной обечайки прикрепим винтами М2 с гайками вставное кольцо, по которому будет центрироваться купол.

Купол устанавливается на четыре лапки с плавающими гайками, крепящиеся к вставному кольцу через вспомогательные прокладки:

Вот так это выглядит в сборе:

Набор деталей рамы:

Анимация сборки:

Вытяжной вентилятор установлен на съёмных пластинах через силиконовые штыри для снижения шумности.

Для экономии внутреннего пространства в корпусе вместо стандартных стоек крепления материнской платы из обрезков дюралюминия толщиной 4 мм при помощи дрели и напильника выточим бобышки:

Потом мы их приклеим в нужных местах эпоксидным клеем.
После разборки для снятия старой краски, шлифовки поверхности и обезжиривания рама вновь собрана и окрашена.

Кнопка «Power» со встроенной подсветкой и её печатная плата.

Кнопка в сборе.

Чтобы корпус Mac Pro 2013 не выглядел консервной банкой на стероидах, его переходы от боковой поверхности к торцам сделаны скруглёнными:

Если реплику такого корпуса делать с помощью 3D-принтера или на основе готового ведра — особых сложностей не будет.
А если ни того, ни другого под руками нет?
Основание корпуса я решил изготавливать из листового ПВХ.
В оригинале эта решётка содержит 70 рёбер, по технологическим причинам в реплике их число уменьшено до 40.
Сначала нарезаем заготовки.

Потом обводим по шаблону и вырезаем острым ножом рёбра. Все 46 штук.

В диске делаем прорези для рёбер.

Обрабатываем все детали напильником и наждачной бумагой, обезжириваем спиртом, склеиваем.

После высыхания клея красим.

Со куполом верхней части корпуса вышло сложнее. Перебрав несколько вариантов технологии изготовления, я остановился на выклейке из холстопрошивного полотна(оно тянется лучше ткани) на оправке. В качестве оправки использовалась алюминиевая миска, для плотного прижатия ХПП к ней потребовалась вспомогательная матрица — кусок фанеры с круглым отверстием.

Формовочный пакет — слой плёнки, два слоя ХПП, пропитанной эпоксидной смолой, ещё слой плёнки. Прикрепить к матрице канцелярскими кнопками, накрыть кастрюлей, обжать вокруг оправки, оставить под прессом на сутки до затвердевания смолы, повторить. Расход готовой смолы — примерно 35 кубических сантиметров на слой.

Полуготовый купол из 4 слоев ХПП после снятия с оправки:

После удаления лишнего материала и облоя:

Плёнку, в общем-то, использовали зря — она хоть и тонкая, но тянется не так, как ожидалось, и на внутренней поверхности детали образуется много морщин и складок. Простое смазывание миски-оправки маслом дало бы более качественную поверхность.
Подравниваем верхний купол напильником, обезжириваем, накладываем на него ещё пару слоёв холстопрошивного волокна с эпоксидной смолой, накрываем разделительным слоем полиэтиленовой плёнки и закидываем в формовочную матрицу. Требуемое для нормальной пропитки и формовки давление обеспечат саморезы, прижимающие матрицу к «столику».

После отвердевания смолы вырежем лобзиком вентиляционное отверстие(и попутно убедимся, что идеально ровный круг у нас не получился). В качестве оправки для шлифовки отверстия используем пластмассовое ведёрко со льдом внутри(чтобы не деформировалось).

Купол после зачистки, грунтовки и окраски:

Внутри пришлось выбрать углубления под лапки вставного кольца:

В оригинальном изделии продувка корпуса осуществляется центробежным вентилятором. У меня такого нет, поэтому придётся использовать обычный осевой, а чтобы в него не попали пальцы и другие посторонние предметы — защитить его проволочной решёткой. Для крепления решётки используем патрубок, направляющий поток воздуха.
В качестве патрубка почти идеально подошёл по размерам пластмассовый корпус от дверного звонка.

От него обычным ножом отрезано кольцо необходимой длины.

Самое большое проволочное кольцо решётки в патрубок совсем немного не лезло.

Поэтому я взял плоскогубцы и пооткусывал от решётки лишнее перед склеиванием деталей в единое целое.

Передняя сторона видеокарты закрыта пластиковым кожухом, направляющим поток воздуха к задней стенке корпуса. Отвинчиваем четыре самореза и снимаем его — он всё равно будет упираться в стойку корпуса.
Клепаем из алюминиевых полосок кольцо с лапками для крепления.

Красим.

Прикручиваем его саморезами к кулеру видеокарты на место штатного кожуха, чтобы жгуты от блока питания не попали в лопасти.

В качестве накопителя лучше использовать SSD под М.2 — они быстрее и даже с учётом переходника компактнее.

Блок питания использован FlexATX.

В штатном корпусе он не поместится, поэтому для его платы я сделал кастомное основание из стали 0,8 мм:

Провода пришлось перебрать вручную и ради экономии места избавиться от жгутов 4+4pin EPS12V и дополнительного питания PCI-E 6+2pin, а оставшиеся уложить поаккуратнее, чтобы они не топорщились и не мешали закрывать корпус
До переукладки они выглядели так:

А после неё стали выглядеть так:

Основание покрашено, плата закреплена, провода утянуты в оплётку из нейлоновых нитей — блок питания готов:

Компоненты ПК перед сборкой:


Готово?
Не совсем. При покраске основания пластик немного повело от растворителя, его нижняя сторона изогнулась и теперь корпус не хочет твёрдо стоять на столе. Впрочем, это поправимо.
Отыскиваем в запасах древний модем…

… и пересаживаем его силиконовые ложноножки на системный блок.

Вот теперь готово.
На фоне яблочного сока:

На фоне Mac Pro* прежнего поколения:

*на самом деле это PowerMac G5 — предшественник Mac Pro, но внешне они почти неразличимы
Подключаем кабели.

Пример оформления рабочего места:

Стресс-тест.

Температура процессора не превысила 63 градуса, видеокарты — 73.
Выводы:
1. Удлинитель стандарту PCI-E 3.0 соответствует, система нормально запускается и проходит стресс-тест FurMark.
2. Сделать полностью кастомный корпус для ПК с нуля можно, и даже в домашних условиях это не является запредельно сложной задачей. В моем случае чистое время работы составило около 8 рабочих дней.