Ímãs e parafusos para impressões 3D: dimensionar os elementos de montagem

Leia a ficha técnica do ímã antes de modelar o alojamento

Comece pelas dimensões do componente. Para o CSN-10, a supermagnete lista diâmetro do copo de 10 mm, altura total de 4.5 mm, furo de 3 mm, escareado de 4.8 mm com 0.9 mm de profundidade e tolerância de ±0.1 mm. Isso descreve o ímã, não um alojamento pronto para imprimir. Para obter o assentamento rente desejado ou o método de fixação, o projeto também precisa definir o ajuste e as condições de montagem. Não transforme o diâmetro nominal do copo em um diâmetro universal de cavidade.

A ficha técnica identifica um copo de aço niquelado e lista parafusos escareados compatíveis. Ela não diz que o ímã deve ser parafusado em vez de colado e não documenta a retenção do parafuso em plástico impresso; trate a escolha da fixação como uma questão de projeto separada.

Combine o parafuso com o escareado

A página lista exemplos de parafusos cujas cabeças se ajustam ao CSN-10: DIN 97 em 2.5 mm, ISO 7046-2 M2.5, ISO 14581 M2.5 e ISO 10642 M2. Essas são normas e diâmetros nominais; a lista não seleciona o comprimento do parafuso, o material nem a peça de suporte. Para um pedido completo, combine a cabeça listada com os requisitos de passagem e fixação pretendidos. A compatibilidade com o furo do ímã não estabelece a retenção do parafuso em plástico.

Verifique separadamente duas interfaces: a cabeça do parafuso contra o escareado do ímã e, depois, a fixação do parafuso no suporte. O desenho técnico da peça e as instruções do parafuso ou do elemento de fixação devem tratar dessa segunda questão. As dimensões do CSN-10 não fornecem nem um furo-guia universal em plástico nem uma referência de porca ou inserto para todo conjunto.

Inclua a folga de ajuste no arquivo

O guia do suporte magnético de garrafas da Adafruit mostra uma tira impressa cujas ranhuras prendem os ímãs por encaixe sob pressão. Os autores observam que as ranhuras foram projetadas para bicos de 0.4 mm e que as tolerâncias resultantes podem variar de uma impressora para outra. A parte útil é o método: eles recomendam imprimir um teste com uma única ranhura e inserir os ímãs antes de se comprometer com a tira completa.

Para esse projeto, a Adafruit descreve um estilete ou uma lima se um ímã não entrar e E6000 se ele ficar muito folgado. Essas não são instruções de fixação validadas para o CSN-10. Para modificar o suporte de garrafas, o guia fornece um projeto público do Fusion 360 em vários formatos: número de ímãs no esboço das ranhuras, espaçamento do padrão na linha do tempo e comprimento da tira por meio das dimensões do esboço. A importação em outro software CAD é oferecida sem estabelecer que todo formato preserve a linha do tempo paramétrica. Essas dimensões editáveis pertencem a esse arquivo, não a um modelo do CSN-10. Para seus registros, anote o arquivo usado, as alterações feitas e o ímã testado, para que o resultado de uma peça de teste não seja atribuído a outra referência. Mantenha as dimensões do ímã escolhido separadas do ajuste de encaixe, em vez de alterar ambos silenciosamente ao mesmo tempo.

O que a força de retenção informa e o que não informa

A supermagnete classifica o CSN-10 com cerca de 1.3 kg de força de retenção, aproximadamente 12.7 N, e cerca de 260 g em cisalhamento, aproximadamente 2.55 N. Os dois números vêm com condições: força máxima sobre uma contraparte ferromagnética lisa e suficientemente espessa, com toda a face em contato direto. A ficha afirma que, a partir de uma folga de apenas meio milímetro, o ímã de copo perde grande parte da força e que, com uma folga de 2 mm, ele já não segura nada. O fabricante acrescenta que essa sensibilidade à folga é mais acentuada em ímãs de copo do que em ímãs simples de ferrite ou neodímio.

Mantenha visíveis as condições da ficha técnica: a força máxima de retenção é indicada para uma contraparte ferromagnética lisa e suficientemente espessa em contato direto. Se o projeto adicionar uma folga ou camada entre as superfícies, ele deixa de corresponder à condição indicada pelo fabricante. Nenhuma força de retenção foi medida em uma peça impressa.

Material, orientação e configurações de impressão

A Adafruit recomenda PLA para o próprio modelo a fim de reduzir o empenamento e diz que sua peça também pode ser impressa em ABS, PET ou nylon. Essa lista se aplica a este projeto. As fontes não comparam a estabilidade dimensional nem o comportamento de encaixe por pressão desses materiais em um alojamento para CSN-10.

A Adafruit relata ter impresso em uma Ultimaker 2+ com Simplify3D, bico de 0.8 mm, largura de linha de 0.96 mm e ranhuras voltadas para cima, sem suportes. Seu parágrafo sobre tolerâncias diz separadamente que as ranhuras foram projetadas para um bico de 0.4 mm. Mantenha essas duas declarações identificadas em vez de combiná-las em um único perfil para sua impressora. O tempo de impressão relatado pertence àquela configuração mais antiga; nem o tempo nem o ajuste são garantidos para a sua versão do arquivo. Verifique as configurações e o resultado da sua própria cópia antes de um lote. Um bico mencionado em um projeto não é uma especificação do próprio ímã.

Verifique tudo antes de encomendar um lote

A página do CSN-10 lista contrapartes metálicas como acessórios, incluindo discos adesivos de 10 mm e um disco escareado de 12 mm; esses itens não são ímãs. A presença deles na lista não fornece nenhum resultado de força de retenção para o seu conjunto impresso. Identifique a contraparte real, o método de fixação e qualquer folga criada entre as faces. Mantenha visível no desenho técnico uma camada adicionada, pois ela altera a condição de contato direto por trás do valor publicado. Registre essa interface junto com o alojamento, em vez de verificar apenas o diâmetro do ímã.

Antes de produzir um lote, registre o diâmetro do copo de 10 mm, a altura total de 4.5 mm, o furo de 3 mm e o escareado de 4.8 mm do CSN-10 listados na ficha técnica e depois compare o parafuso correspondente com o desenho técnico da sua peça. A ficha lista vários parafusos de 2 ou 2.5 mm por norma; não os trate como intercambiáveis. Registre separadamente o resultado da peça de teste e a superfície de contato prevista: a ficha técnica indica a força máxima de retenção para uma superfície lisa e suficientemente espessa em contato direto e diz que uma folga de 0.5 mm a reduz substancialmente. Verifique também o limite de operação publicado de 80 °C. A ficha técnica ainda identifica o material NdFeB, a magnetização N38, o revestimento de níquel e um copo de aço Q235; compare essas designações com a peça encomendada. Esses números descrevem o componente, não o desempenho de retenção de uma peça impressa.

Fontes e limites

• supermagnete — CSN-10, dimensões e condições de força
• Adafruit — Magnet Bottle Holder, guia de impressão 3D específico do projeto

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