如何在 3D 列印專案中使用磁鐵

2024 / 11 / 30 ,Gedeon Ang

資料來源：Funkyskull，來自 Printables

在 3D 列印專案中，磁鐵的用途比您想像的要多。繼續閱讀以了解如何在專案中使用它們！

無論是冰箱上還是包包裡的磁鐵，每個人都熟悉磁鐵。它們在電動馬達、麥克風和硬碟等日常設備中也至關重要，這些設備使用數十億個微小磁鐵來儲存資料。

磁鐵在 3D 列印專案中也有許多應用。它們不僅可用於娛樂或裝飾性應用，還可用於快速、可交換的模組化設計，甚至可用於網床探測。當然，找出方便且安全的方法將磁鐵融入列印零件中也很重要。

在本文中，我們將探索磁鐵在 3D 列印零件和項目中的一些可能用途，然後透過幾種有效的方法將它們無縫插入您的列印件中。

讓我們深入了解吧！

應用領域

有磁鐵的玩具非常有趣（來源：Gedeon Ang，來自 All3DP）

磁鐵成本低、獲取簡單且用途廣泛，具有適合各種應用的完美特性。下面，我們將先看看有趣和裝飾用途，然後再轉向更多功能和工程用途。

趣味與裝飾

首先，磁鐵很有趣！您還記得小時候第一次發現它們時對它們的迷戀嗎？我們很自然地會為它們開發出有趣的應用程式。以下是一些例子。

冰箱貼

想要列印您的訂製冰箱貼嗎？當然，這裡必須要有磁鐵。

製造商一直在生產冰箱貼設計。您可以在 3D 模型儲存庫中找到一系列選項。從像這個音符切換這樣的實用設計，到像俄羅斯方塊套裝這樣的懷舊示例，再到這個鉸接式鼻塞的愚蠢設計，每個人都有一塊冰箱貼。

坐立不安的玩具

磁鐵幾乎可以永久使用，其吸引和排斥的特性適合各種坐立不安的玩具。例如，這款煩躁開關使用相互排斥的磁鐵來實現一致且令人滿意的點擊聲。另一個很棒的玩具是這個磁性滑動坐立不安。

透過在Printables或Thingiverse等儲存庫中快速搜索，還有更多此類內容。

棋

如果您列印棋子或其他棋盤遊戲，磁鐵可以非常方便地將棋子固定到位。這款適合旅行的套裝就是一個很好的例子。

功能和工程用途

在運行的 klicky 探

磁鐵還可以在您的 3D 列印專案中發揮作用。

模組化組件

借助磁鐵，您可以快速定製或更換功能設計中的模組化組件。例如，這種設計是一種方便的、可自訂的集塵耦合方法。

正如您所期望的那樣，它們也可用於可令人滿意地快速關閉的箱子和閂鎖。

床探針

基於磁鐵的微動開關探頭，例如Klicky Probe等，巧妙地使用磁鐵作為電導體。這是一種低成本的機械床探測方法，具有高度可重複性、精確性，且不依賴特定的建造表面。與感應式探頭相比，Klicky Probe 可以機械地探測和檢測所有建造表面材料。它的工作原理如下：

• 工具頭使用磁鐵從“底座”“拾取”（吸引）探頭。

• 磁鐵用作導體，它們連接到微動開關上的引腳。當按下或釋放微動開關時，電路會閉合或斷開。

• 工具頭上的磁鐵連接到主機板的連接埠。透過檢測電路是否閉合或開路，韌體可以有效地探測床上的點。

要查看這個過程，ModBot 有一個快速視頻！

霍爾效應感測器

有些印表機不使用微動開關或無感測器歸位，而是使用由磁場啟動的霍爾效應開關。將磁鐵放置在工具頭或龍門架上進行歸位，當磁鐵靠近感測器時，它感應到的磁場變得更強，並將切換到活動狀態。

我該怎麼做？

有多種方法可以將磁鐵融入 3D 列印（或任何其他）零件中。在這裡，我們將介紹四種有效的方法，從較不安全的安裝到更安全的安裝：

• 膠合：將磁鐵黏在一個超大的孔中。

• 合規壓配合：利用摩擦力將磁鐵固定在孔中。

• 擰緊：（通常）將埋頭磁鐵擰到零件上。

• 嵌入式：磁鐵永久固定在零件內部。

  
  

根據您所需的應用，您可以選擇最適合您的專案的方法。

注意事項

磁鐵種類繁多（來源：Arnold Magnetics）

在開始使用磁鐵之前，您會選擇哪一種？以下是您可能需要考慮的一些事項：

• 形狀：磁鐵通常呈圓柱形或長方形。圓柱形磁鐵更受歡迎，因為它們易於合併（因為它們允許更方便的壓配合）並且是單向的。它們還採用環形或埋頭孔形式，用於螺紋配合，我們將在下面詳細討論。當然，您也可以根據您的應用程式使用許多其他形狀。

• 尺寸：根據磁鐵所需的強度，選擇合適的尺寸。較大的磁鐵顯然會更強，因為它們具有更強的磁場。當然，您必須選擇適合您所需應用的尺寸和形狀。例如，如果您的零件很薄但需要強磁鐵，請選擇直徑大但高度小的磁鐵（即薄而寬的磁鐵）​​。

• 材料：釹磁鐵非常受歡迎，因為它們非常堅固（相對於其尺寸和重量），並且可以承受相當高的溫度，具體取決於具體類型。一般來說，您需要將通用磁鐵長期保持在 70 °C 以下，以保持其磁性。

當然，請確保以正確的極性插入磁鐵！

膠合配合

黏合是最簡單的方法！ （資料來源：Mattia，來自 Printables）

膠合是最簡單、最方便的磁鐵安裝方法。您只需使用強力膠、環氧樹脂或類似的東西將磁鐵固定在一個超大的孔中。儘管是最不安全的安裝方法，但它對於大多數應用來說仍然足夠堅固。

如果您選擇將磁鐵貼到您的專案中，則必須將孔設計得稍大一些。例如，如果您使用直徑為 6.00 毫米、高度為 3.00 毫米的圓形磁鐵，請考慮將孔徑建模為 6.30 毫米、高度為 3.30 毫米。

當然，您應該根據 3D 列印機的公差來調整該值。如果您的印表機具有嚴格的公差，請考慮減小該值；對於更寬鬆的公差，請增加該值。這確保了磁鐵可以輕鬆地滑入和滑出孔。

列印後，沾上一滴膠水，然後用力按下磁鐵。然後，膠水乾燥後，您的零件就可以使用了。

合規壓接

合規壓接範例（來源：Gedeon Ang，來自 All3DP）

合規壓配合利用塑膠的輕微柔韌性以及合規設計功能來「抓住」磁鐵。這是一種安全且簡單的安裝方法，不需要任何膠水。但是，為了增加安全性，建議也使用一滴膠水。

在您的設計中，根據 3D 列印機的公差，對孔進行建模，使其尺寸精確或略大於或小於磁鐵。不過，您需要將孔的高度建模為略大於磁鐵的高度。

然後，添加翅片或其他順應性特徵，以便孔可以稍微擴大。為了更安全地固定，請使用更少且更硬的翅片。孔的膨脹會更小，並且對磁鐵的吸附力更強。然而，這也取決於印表機的容差。例如，如果孔太小，您可能根本無法將磁鐵裝入。

合規壓配合孔範例（來源：Gedeon Ang，來自 All3DP）

或者，您可以對孔進行建模，以便磁鐵輕鬆裝入其中。只需添加更靈活的翅片，這將使孔更加彎曲。然而，這意味著持有的安全性會降低。

設計範例可以在上圖中找到。左側的設計顯示出更安全且不太合規的貼合，而右側的設計顯示出更靈活且合規的貼合。您可以隨意使用其他鰭片樣式來獲得相容的孔，以獲得您想要的結果。

列印後，將磁鐵牢固地按入您的順應孔中 - 如果您願意，可以滴一滴膠水。

擰緊

螺絲用於牢固地安裝磁鐵（來源：YGK3D，來自 YouTube）

螺紋配合是一種非常安全的安裝方法。沉頭螺絲用於將沉頭磁鐵非常牢固地安裝到所需零件上。當磁鐵應暴露在零件外部時（即出於導電性或其他原因），請使用此方法。

例如，PCB Klicky Probe 使用螺紋磁鐵來實現可靠性、安全性和導電性。 YouTube 用戶 YGK3D 有一段很棒的視頻，展示了整個構建過程。

要設計螺紋磁鐵，請在零件中為螺絲建立孔或其他特徵。這可以透過多種方法來完成，例如用於螺絲自攻的孔、用於熱固插入件的孔或用於螺母的槽。

列印後，將磁鐵旋入零件中。然後，就可以使用了。

嵌入式

如何安裝嵌入式磁鐵（來源：Gedeon Ang，來自 All3DP）

在這裡，磁鐵完全嵌入到列印零件中，插入後無法移除或修改。這可以防止它們鬆動，但這也意味著磁鐵會變弱，因為塑膠將位於磁鐵和吸引表面之間。因此，此方法對於需要對磁鐵進行絕緣的零件特別有用。

要嵌入磁鐵，您必須在特定高度暫停列印。我們已經分享瞭如何在 Cura 中執行此操作的指南，但所有現代切片機都允許此設定。或者，您可以監控列印層高度並在特定高度手動暫停列印。

以下概述如何設計和列印嵌入式磁鐵的孔：

• 在零件內部為磁鐵建模一個空心孔。與膠合配合類似，孔的所有尺寸（例如圓柱形磁鐵的直徑和高度）都應稍大一些，以便輕鬆安裝。

• 切片時，設定列印暫停的高度。這個高度就是孔完全印好的層數。例如，在上圖中，孔的所有層均已在 Z = 10.00 mm 處列印。在 10.20 毫米處，將在孔上方列印一層。因此，我們將在完成層 10.00 毫米後暫停列印。

• 列印暫停後，將具有正確極性的磁鐵插入孔中。

• 插入磁鐵後，恢復列印，列印將在您插入的磁鐵上繼續。

現在您已經有了一個帶有嵌入式磁鐵的成品零件，該磁鐵從外部隱藏起來。

文章來源:all3dp