Magneten in 3D Prints

Magneten zijn handig in veel projecten. Ze zorgen voor onzichtbare of nauwelijks zichtbare verbindingen. Het nadeel: de verbinding is meestal minder sterk. Toch zijn ze ideaal voor deuren, kleppen, speelgoed of verbindingen tussen prints.
Er zijn twee manieren om magneten te plaatsen: horizontaal en verticaal. Horizontale magneten gebruik je als je verbindingen boven of onder de print wilt maken. Deze manier is meestal eenvoudiger in je ontwerp toe te passen. Daarover later meer.
Verticale magneten zitten aan de zijkant van een print. Ze geven dezelfde sterkte, maar werken in een andere richting.
Let bij het plaatsen van magneten op de dikte van de muur tussen magneet en buitenkant. Die moet dun genoeg zijn zodat de magneet goed werkt. Maar ook weer dik genoeg om de magneet stevig vast te houden.
De maat van de magneet hangt af van je toepassing. Dit pas je zelf aan tijdens het ontwerp van je product.

Materialen en voorbereiding

Soorten magneten voor je 3D-print

Magneten zijn nuttig in veel 3D-projecten. Je kunt kiezen uit verschillende soorten, elk met hun eigen eigenschappen. De meest gebruikte zijn neodymium- en ferrietmagneten. Hieronder lees je wat ze uniek maakt en waar je op moet letten.

Neodymium magneten

Neodymium magneten zijn het populairst. Ze zijn klein, maar hebben veel kracht. Dat maakt ze ideaal voor compacte toepassingen. Zoek online naar magneten met een aanduiding als N35 of hoger. Hoe hoger dit getal, hoe sterker de magneet. Houd er rekening mee dat de prijs ook stijgt met de sterkte.

Deze magneten zijn verkrijgbaar in allerlei vormen en maten. Toch zijn ze niet perfect. Neodymium is bros en breekbaar. Laat je er per ongeluk een andere magneet hard tegenaan komen? Dan kan hij breken. Ook zijn ze gevoelig voor hitte. Boven de 80 °C verliezen ze hun magnetische kracht. Heb je een printer die de omgevingstemperatuur beïnvloedt? Zorg dan dat het printoppervlak of de lucht eromheen die grens niet overschrijdt.

De printkop zelf vormt meestal geen probleem. Die beweegt snel over de magneet en verwarmt deze niet langdurig. Toch is voorzichtigheid belangrijk bij ontwerp en plaatsing.

Ferriet (keramische) magneten

Ferriet magneten zijn een goedkoper alternatief. Ze kosten vaak 2 tot 3 keer minder dan neodymium. Hun magnetische kracht is wel een stuk lager. Gemiddeld 2 tot 7 keer zo zwak. Gebruik ze alleen als je geen sterke kracht nodig hebt of met een beperkt budget werkt.

Ferriet is wel minder bros dan neodymium en beter bestand tegen hogere temperaturen. Dat maakt ze geschikt voor toepassingen waar duurzaamheid belangrijker is dan kracht.

Welke maat heb je nodig?

De maat van de magneet hangt af van je toepassing. Grotere magneten zijn krachtiger, maar ook duurder. Hieronder staan enkele richtlijnen voor neodymium magneten:

• Ø3 mm: geschikt voor lichte deurtjes of kleine sluitingen.
• Ø5 mm: ideaal voor klein speelgoed of simpele mechanismen.
• Ø6–8 mm: handig voor gereedschapshouders of stevige klemmen.
• Ø10 mm of groter: nodig voor zware toepassingen zoals wandbevestiging.

Gebruik deze maten als uitgangspunt, maar test altijd zelf wat het beste werkt voor jouw ontwerp.

Geschikte filamenten

Niet elk filament is geschikt voor prints met magneten. PLA en PETG zijn veilige keuzes. Ze printen makkelijk en behouden hun vorm. ABS, ASA, Nylon en PC zijn ook bruikbaar, maar vereisen een goede printer. Denk aan modellen als de BambuLab P1S, X1C/X1E of H2D.

Filamenten die je beter kunt vermijden

TPU en andere flexibele filamenten zijn vaak te zacht. Metaalgevuld, houtgevuld of keramisch filament hecht slecht of print moeilijk. Deze soorten zijn af te raden voor toepassingen met magneten.

Veiligheid en aandachtspunten tijdens het printen

Let goed op de temperatuur van je printeronderdelen. De nozzle kan 300 °C bereiken. Raak die dus nooit aan met je handen. De printplaat wordt vaak 80 °C of warmer. Hou hier rekening mee bij het plaatsen van magneten.
Laat de printer niet te lang uitstaan tussen lagen. Het filament kan afkoelen, waardoor de volgende laag slecht hecht. Verlaag ook de nozzletemperatuur niet te veel. Dat kan leiden tot verstopping.

3D Ontwerpen voor magneten

In dit voorbeeld gaan we Fusion gebruiken als voorbeeld software.

Als eerst beginnen we met het object. Voor simplificatie gebruiken we in deze tutorial een 50x50x50mm blok.

Stap 1: klik op de oppervlakte waar je je magneet achter wil laten zijn.

Stap 2: creëer een “plane” op dit oppervlak en offset deze met 0,6 – 1 mm (zie afbeelding a1). De dikte ligt aan hoe groot je object is maar met een dikkere muur word de magneet minder sterk dus probeer onder de 1,5 mm te blijven. 

Stap 3: creëer een sketch op deze “plane” en maak een cirkel die ongeveer even groot is als je magneet (zie afbeelding a2).

!!!Zorg ervoor dat je cirkel diameter een 0,2 offset in elke directie heeft om te voorkomen dat de magneet niet past!!!.

Stap 4: deze stap geldt alleen maar als je magneet verticaal licht. Als dit zo is moet je een stuk weghalen boven de magneet zoals hiernaast word laten zien (zie afbeelding a3).

!!!Let op zorg ervoor dat er tenminste een 0,2 offset zit tussen de magneet en de sketch aan de bovenkant om botsing met de printkop te voorkomen!!!.

Stap 5: extrudeer deze sketch met de dikte die je magneet heeft (zie afbeelding a4).

Stap 6: klik linksboven op File, export en kies de map waar je het project wilt. 

Slicing

Kies een slicer die je fijn vind en ga naar voorbereiding. Klik hierna op het importeren (afbeelding b1) bovenin het scherm onder project. Check hierna of alle instellingen zijn zoals je wilt. Klik hierna op Slice printbed rechtsboven in het scherm. Schuif dan de schuifbalk aan de rechterkant van het scherm (zie afbeelding b2) naar de laag waar de opening van je magneet zichtbaar wordt (zie afbeelding b3). Gebruik eventueel je scrol wiel om makkelijker lagen te selecteren. Druk dan op de rechtermuisknop en selecteer Pauze toevoegen (zie afbeelding b4).

Volg nu de normale stappen om je print klaar te maken. We raden het aan om een timer te zetten aan te zetten op het tijdstip dat de pauze komt. Hoe korter de pauze hoe beter de print eruit komt te zien. Mocht je een langere pauze hebben dan kan het zijn dat er een lijntje zichtbaar wordt in je print. De handy app van BambuLab geeft ook een notificatie maar een timer is iets opmerkelijker. Je kunt de tijd zien door over de balk heen te zweven met je muis op de pauze. Ga na deze stappen verder zoals je je prints normaal uitprint. 

Praktijk van een magneet toevoegen

Als de print dan eindelijk bij de pauze is aangekomen moet je de magneet in je print doen. We hebben een paar tips bij dit proces:

1. Controleer de polariteit van de magneet eventueel door een 2de magneet.
2. Je kunt je printbed zo ver mogelijk van de kop weg bewegen. Dit doet je door of in het menu van de printer te gaan of in het menu van de bambu app en de printer zo te bewegen dat je makkelijk bij je print kunt. In de app, ga je naar “apparaat” en daar zou je je besturing moeten zien. Of als je in de handy app zit moet je ook naar “apparaat” maar hierna moet je klikken op “printer” en hier zou het menu voor de printer moeten staan. (Zie afbeelding c1)
3. Als de magneet net niet helemaal past kan je eventueel de omgevende plastic opwarmen met een heat gun of iets wat daar op lijkt. Het wordt niet aangeraden om dit met een aansteker te doen omdat er te weinig controle over de hitte is.
4. Pas op voor je hand! Veiligheid staat voorop. Probeer niet met je hand in de buurt te komen van de hotend. Deze kan nog warm zijn.

Magneet aan de buitenkant

De conclusie is dat het best handig is een magneet in je 3d print te doen. Je kunt ook je magneet aan de buitenkant van je print doen maar dit is natuurlijk zichtbaar. Het plaatsen van een magneet aan de buitenkant van je print is niet heel anders dan wat we al hebben gedaan. Je moet de stappen volgen van "3D Ontwerpen voor magneten" maar dan zonder de 1ste en 2de stap. Makkelijker gezegd, moet de sketch nu  niet  naar binnen gezet worden met een plane. Ook hoef je stap 4 niet te doen. Behoudt wel een tolerantie zodat de magneet netjes in je print valt. Om de magneet goed aan de print te bevestigen kun je het beste een lijm gebruiken die geschikt is voor het gebruikte type filament.

Voordelen

• Je behoudt meer sterkte van de magneet dan in de print omdat er geen laag plastic tussen de magneet en de buitenkant zit.
• Het is makkelijker te vervangen dan als de magneet in de print zit.
• Het is makkelijker te plaatsen omdat je geen pauze hoeft in te lassen in je print.

Nadelen

• Er is geen bescherming tegen stof en vuil.
• De magneet zit niet in de print dus het zal er wat minder mooi uitzien.
• Meer kans dat de magneet loskomt.
• Dus zoals je ziet kan de applicatie van elke magneet veranderen naar wat je ook maar wil.