3Dプリント用のマグネットとネジ：取り付け部の寸法設計

ポケットをモデリングする前にマグネットのデータシートを読む

部品の寸法から始めてください。CSN-10について、supermagneteはポット径10 mm、全高4.5 mm、穴径3 mm、深さ0.9 mmの皿穴4.8 mm、公差±0.1 mmと記載しています。これらはマグネットの寸法であり、そのまま造形できるポケットの寸法ではありません。意図した面一や固定方法を実現するには、設計ではめ合いと組み立ての条件も定義する必要があります。公称のポット径を汎用的な穴径にしないでください。

データシートはニッケルめっき鋼製のポットを示し、対応する皿ネジを記載しています。マグネットを接着ではなくネジ止めすべきとは書かれておらず、造形したプラスチックでのネジの保持力も文書化されていません。固定方法の選択は別の設計上の問題として扱ってください。

ネジを皿穴に合わせる

ページには、CSN-10に頭が合うネジの例として、DIN 97の2.5 mm、ISO 7046-2 M2.5、ISO 14581 M2.5、ISO 10642 M2が記載されています。これらは規格と呼び径であり、このリストでネジの長さ、材質、支持部品は選定されません。注文の際は、記載された頭と、想定する貫通部および固定の要件を照合してください。マグネットの穴に合うことは、プラスチックでのネジの保持力を示すものではありません。

2つの接合部を別々に確認してください。マグネットの皿穴に当たるネジ頭と、ネジの支持部への固定です。後者については、部品図面とネジまたは固定部品の説明書で確認する必要があります。CSN-10の寸法は、プラスチックの下穴の汎用値や、あらゆるアセンブリに対応するナットやインサートの型番を示すものではありません。

はめ合いの余裕をファイルに組み込む

Adafruitのマグネットボトルホルダーガイドでは、溝にマグネットを圧入して保持する造形ストリップを紹介しています。著者らは、溝は0.4 mmノズル向けに設計されており、結果として生じる公差はプリンターによって異なる場合があると述べています。参考になるのはその方法で、ストリップ全体を造形する前に、溝が1つのテストを造形してマグネットを差し込むことを勧めています。

そのプロジェクトについて、Adafruitはマグネットが入らない場合はクラフトナイフややすり、緩すぎる場合はE6000を使う方法を説明しています。これらはCSN-10で検証された固定手順ではありません。ボトルホルダーを改変するために、ガイドはFusion 360の公開デザインを複数の形式で提供しています。マグネットの数はスロットのスケッチで、パターンの間隔はタイムラインで、ストリップの長さはスケッチの寸法で変更します。他のCADソフトへのインポートも案内されていますが、すべての形式でパラメトリックなタイムラインが維持されるとは示されていません。これらの編集可能な寸法はそのファイルのものであり、CSN-10のモデルではありません。テストピースの結果を別の型番に当てはめないよう、使用したファイル、加えた変更、試したマグネットを記録してください。選択したマグネットの寸法とはめ合いの調整は分けて扱い、両方を暗黙のうちに同時に変更しないでください。

保持力から分かること、分からないこと

supermagneteは、CSN-10の保持力を約1.3 kg（約12.7 N）、せん断方向を約260 g（約2.55 N）と定格しています。どちらの数値にも条件があり、最大の力は平滑で十分な厚みのある強磁性体の相手面に、面全体が直接接触した状態でのものです。データシートによると、わずか0.5 mmの隙間でポットマグネットは力の多くを失い、2 mmの隙間ではまったく保持しなくなります。メーカーは、この隙間への敏感さはポットマグネットのほうが通常のフェライトやネオジムマグネットより顕著であると補足しています。

データシートの条件を見失わないでください。最大保持力は、平滑で十分な厚みのある強磁性体の相手面に直接接触した状態で示されています。設計で面の間に隙間や層を追加すると、メーカーの記載条件には一致しなくなります。造形部品での保持力は測定されていません。

材料、造形方向、造形設定

Adafruitは、反りを抑えるために自社モデルにはPLAを推奨し、ABS、PET、ナイロンでも造形できるとしています。このリストはこのプロジェクトに適用されるものです。これらの資料は、CSN-10用ポケットにおけるこれらの材料の寸法安定性や圧入時の挙動を比較していません。

Adafruitは、Ultimaker 2+とSimplify3Dを使い、0.8 mmノズル、線幅0.96 mm、溝を上向きにしてサポート材なしで造形したと報告しています。公差に関する段落では、別途、溝は0.4 mmノズル向けに設計されたと述べています。この2つの記述は区別し、お使いのプリンター用の1つのプロファイルにまとめないでください。報告された造形時間はその古い構成のものであり、お使いのファイルのバージョンで時間やはめ合いが保証されるわけではありません。量産の前に、ご自身のコピーの設定と結果を確認してください。プロジェクトで言及されたノズルは、マグネット自体の仕様ではありません。

まとめて注文する前にすべて確認

CSN-10のページには、アクセサリーとして金属製の相手部品が記載されており、10 mmの粘着ディスクや12 mmの皿穴付きディスクなどがあります。これらはマグネットではありません。リストに記載されていても、造形したアセンブリでの保持力の結果を示すものではありません。実際の相手部品、その固定方法、面の間に生じる隙間を特定してください。追加した層は、公表値の前提である直接接触の条件を変えるため、図面に明示してください。マグネットの直径だけを確認するのではなく、この接触面をポケットとあわせて記録してください。

まとめて製作する前に、データシート記載のCSN-10のポット径10 mm、全高4.5 mm、穴径3 mm、皿穴4.8 mmを記録し、対応するネジを部品図面と照合してください。データシートには規格ごとに2 mmまたは2.5 mmのネジが複数記載されていますが、互換性があるものとして扱わないでください。テストピースの結果と想定する相手面は別々に記録してください。データシートの最大保持力は、平滑で十分な厚みのある面に直接接触した状態のものであり、0.5 mmの隙間で大幅に低下するとされています。公表されている使用温度の上限80 °Cも確認してください。データシートにはNdFeB材、N38の着磁、ニッケルコーティング、Q235鋼製ポットも記載されているので、注文した部品の表記と照合してください。これらの数値は部品自体を説明するものであり、造形部品での保持性能を示すものではありません。

出典と限界

• supermagnete — CSN-10、寸法と力の条件
• Adafruit — Magnet Bottle Holder、プロジェクト固有の3Dプリントガイド

当サイトはメーカーとコミュニティの資料を整理したもので、これらの製品を自分たちで実測したわけではありません。お使いの機種の取扱説明書が、一般的なガイダンスより優先されます。