Magnete und Schrauben für 3D-Drucke: Befestigungselemente dimensionieren

Lesen Sie das Magnet-Datenblatt, bevor Sie die Aufnahme modellieren

Beginnen Sie mit den Bauteilmaßen. Für den CSN-10 nennt supermagnete einen Topfdurchmesser von 10 mm, eine Gesamthöhe von 4.5 mm, eine Bohrung von 3 mm, eine 4.8-mm-Senkung mit 0.9 mm Tiefe und eine Toleranz von ±0.1 mm. Diese Werte beschreiben den Magneten, keine druckfertige Aufnahme. Um die vorgesehene Bündigkeit oder Befestigungsart zu erreichen, muss die Konstruktion zusätzlich Passung und Montagebedingungen festlegen. Machen Sie aus dem nominellen Topfdurchmesser keinen universellen Hohlraumdurchmesser.

Das Datenblatt nennt einen vernickelten Stahltopf und führt passende Senkkopfschrauben auf. Es sagt nicht, dass der Magnet geschraubt statt geklebt werden muss, und dokumentiert nicht den Schraubenhalt in gedrucktem Kunststoff; behandeln Sie die Wahl der Befestigung als gesonderte Konstruktionsfrage.

Schraube auf die Senkung abstimmen

Die Seite nennt Beispiele für Schrauben, deren Köpfe zum CSN-10 passen: DIN 97 in 2.5 mm, ISO 7046-2 M2.5, ISO 14581 M2.5 und ISO 10642 M2. Das sind Normen und Nenndurchmesser; die Liste legt weder Schraubenlänge noch Material oder Trägerteil fest. Stimmen Sie für eine vollständige Bestellung den aufgeführten Kopf mit dem vorgesehenen Durchgang und den Befestigungsanforderungen ab. Die Kompatibilität mit der Magnetbohrung belegt nicht den Schraubenhalt in Kunststoff.

Prüfen Sie zwei Schnittstellen getrennt: den Schraubenkopf an der Senkung des Magneten und die Befestigung der Schraube im Träger. Diese zweite Frage müssen die Teilezeichnung und die Anleitung zu Schraube oder Befestigungselement beantworten. Die Abmessungen des CSN-10 liefern weder ein universelles Vorbohrmaß in Kunststoff noch eine Mutter- oder Einsatzangabe für jede Baugruppe.

Passungszugabe in der Datei vorsehen

Die Adafruit-Anleitung zum magnetischen Flaschenhalter zeigt einen gedruckten Streifen, dessen Rillen die Magnete per Presspassung halten. Die Autoren merken an, dass die Schlitze für 0.4-mm-Düsen ausgelegt wurden und die resultierenden Toleranzen von Drucker zu Drucker abweichen können. Nützlich ist die Methode: Sie empfehlen, einen Test mit einer einzelnen Rille zu drucken und die Magnete einzusetzen, bevor Sie den ganzen Streifen drucken.

Für dieses Projekt beschreibt Adafruit ein Bastelmesser oder eine Feile, wenn ein Magnet nicht passt, und E6000, wenn er zu locker sitzt. Das sind keine validierten Befestigungsanweisungen für CSN-10. Um den Flaschenhalter zu ändern, stellt die Anleitung eine öffentliche Fusion-360-Konstruktion in mehreren Formaten bereit: Magnetanzahl in der Schlitzskizze, Musterabstand in der Zeitleiste und Streifenlänge über Skizzenmaße. Der Import in ein anderes CAD-Programm wird angeboten, ohne dass belegt ist, dass jedes Format die parametrische Zeitleiste erhält. Diese editierbaren Maße gehören zu dieser Datei, nicht zu einem CSN-10-Modell. Notieren Sie für Ihre Unterlagen die verwendete Datei, die vorgenommenen Änderungen und den getesteten Magneten, damit ein Testkörperergebnis nicht einem anderen Artikel zugeordnet wird. Halten Sie die gewählten Magnetmaße getrennt von der Passungsanpassung, statt stillschweigend beides gleichzeitig zu ändern.

Was die Haftkraft aussagt und was nicht

supermagnete gibt für den CSN-10 eine Haftkraft von rund 1.3 kg, etwa 12.7 N, und auf Scherung rund 260 g, etwa 2.55 N, an. Beide Werte sind an Bedingungen gebunden: maximale Kraft auf einem glatten, ausreichend dicken ferromagnetischen Gegenstück mit der gesamten Fläche in direktem Kontakt. Das Datenblatt gibt an, dass der Topfmagnet schon ab einem Luftspalt von einem halben Millimeter viel Kraft verliert und bei einem Luftspalt von 2 mm gar nicht mehr hält. Der Hersteller ergänzt, dass diese Spaltempfindlichkeit bei Topfmagneten stärker ausgeprägt ist als bei einfachen Ferrit- oder Neodym-Magneten.

Behalten Sie die Bedingungen des Datenblatts im Blick: Die maximale Haftkraft gilt für ein glattes, ausreichend dickes ferromagnetisches Gegenstück bei direktem Kontakt. Fügt die Konstruktion einen Luftspalt oder eine Schicht zwischen den Flächen ein, entspricht sie nicht mehr der vom Hersteller genannten Bedingung. An einem gedruckten Teil wurde keine Haltekraft gemessen.

Material, Ausrichtung und Druckeinstellungen

Adafruit empfiehlt für sein eigenes Modell PLA, um Warping zu verringern, und sagt, dass sich das Teil auch in ABS, PET oder Nylon drucken lässt. Diese Liste gilt für dieses Projekt. Die Quellen vergleichen weder Maßhaltigkeit noch Presspassungsverhalten dieser Materialien für eine CSN-10-Aufnahme.

Adafruit berichtet vom Druck auf einem Ultimaker 2+ mit Simplify3D, einer 0.8-mm-Düse, 0.96 mm Linienbreite und nach oben weisenden Schlitzen, ohne Supports. Im Absatz zu den Toleranzen heißt es gesondert, die Schlitze seien für eine 0.4-mm-Düse ausgelegt. Halten Sie diese beiden Angaben getrennt, statt sie zu einem Profil für Ihren Drucker zusammenzufassen. Die genannte Druckdauer gehört zu diesem älteren Aufbau; weder Zeit noch Passung sind für Ihre Dateiversion garantiert. Prüfen Sie vor einer Serie die Einstellungen und das Ergebnis Ihrer eigenen Kopie. Eine in einem Projekt erwähnte Düse ist keine Spezifikation des Magneten selbst.

Alles prüfen, bevor Sie eine Charge bestellen

Die Seite zum CSN-10 führt metallische Gegenstücke als Zubehör auf, darunter selbstklebende Scheiben mit 10 mm und eine Senkscheibe mit 12 mm; das sind keine Magnete. Ihre Aufführung in der Liste liefert kein Haftkraftergebnis für Ihre gedruckte Baugruppe. Bestimmen Sie das tatsächliche Gegenstück, seine Befestigung und jeden zwischen den Flächen entstehenden Luftspalt. Halten Sie eine zusätzliche Schicht in der Zeichnung sichtbar, denn sie ändert die Bedingung des direkten Kontakts, die dem veröffentlichten Wert zugrunde liegt. Dokumentieren Sie diese Schnittstelle zusammen mit der Aufnahme, statt nur den Magnetdurchmesser zu prüfen.

Notieren Sie vor einer Serie den im Datenblatt des CSN-10 genannten Topfdurchmesser von 10 mm, die Gesamthöhe von 4.5 mm, die 3-mm-Bohrung und die 4.8-mm-Senkung, und prüfen Sie dann die passende Schraube anhand Ihrer Teilezeichnung. Das Datenblatt führt mehrere Schrauben mit 2 oder 2.5 mm nach Norm auf; behandeln Sie sie nicht als austauschbar. Halten Sie das Ergebnis des Testkörpers und die vorgesehene Gegenfläche getrennt fest: Das Datenblatt nennt seine maximale Haftkraft für eine glatte, ausreichend dicke Fläche bei direktem Kontakt und sagt, dass ein Luftspalt von 0.5 mm sie erheblich verringert. Prüfen Sie auch die veröffentlichte Betriebsgrenze von 80 °C. Das Datenblatt nennt außerdem NdFeB als Material, N38 als Magnetisierung, eine Nickelbeschichtung und einen Topf aus Q235-Stahl; vergleichen Sie diese Bezeichnungen mit dem bestellten Teil. Diese Werte beschreiben das Bauteil, nicht die Halteleistung eines gedruckten Teils.

Quellen und Grenzen

• supermagnete — CSN-10, Abmessungen und Kraftbedingungen
• Adafruit — Magnet Bottle Holder, projektspezifische 3D-Druck-Anleitung

Wir ordnen Hersteller- und Community-Dokumentation; diese Produkte haben wir nicht selbst gemessen. Das Handbuch Ihres genauen Modells hat Vorrang vor allgemeinen Hinweisen.