Hej tam! Jako dostawca w branży kompozytów do druku 3D często jestem pytany o metody testowania tych niesamowitych materiałów. W tym poście na blogu podzielę się z Wami niektórymi z najpopularniejszych metod testowania, których używamy, aby zapewnić jakość i wydajność naszych kompozytów drukowanych w 3D.
1. Testy mechaniczne
Testy mechaniczne mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jak kompozyty drukowane w 3D będą działać pod różnymi obciążeniami i naprężeniami. Jednym z najczęstszych testów mechanicznych jest próba rozciągania. W próbie rozciągania próbkę kompozytu rozciąga się aż do pęknięcia. Podczas tego procesu mierzymy przyłożoną siłę i wielkość odkształcenia. Na podstawie tych pomiarów możemy obliczyć ważne właściwości, takie jak ostateczna wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności i moduł sprężystości.
Na przykład, jeśli tworzymy drukowaną w 3D część kompozytową do zastosowań lotniczych, musimy znać jej wytrzymałość na rozciąganie, aby mieć pewność, że wytrzyma duże siły, na jakie będzie narażony podczas lotu. Kolejnym testem mechanicznym jest próba zginania. Test ten służy do określenia zachowania kompozytu po zgięciu. Próbkę umieszczamy na dwóch podporach i przykładamy obciążenie pośrodku. Następnie na podstawie obciążenia i ugięcia próbki oblicza się wytrzymałość na zginanie i moduł.
Ważne jest również badanie kompresji. Mierzy, jak dobrze kompozyt jest odporny na zgniatanie. Przykładając obciążenie ściskające do próbki, możemy określić jej wytrzymałość na ściskanie i moduł. Właściwości te są niezbędne w zastosowaniach, w których kompozyt będzie poddawany działaniu sił ściskających, np. przy budowie budynków lub mostów.
2. Testy termiczne
Właściwości termiczne to kolejny kluczowy aspekt kompozytów drukowanych w 3D. Jednym z głównych badań termicznych jest różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC). DSC mierzy przepływ ciepła związany ze zmianami fizycznymi i chemicznymi w materiale w funkcji temperatury. Pozwala to określić ważne właściwości termiczne, takie jak temperatura zeszklenia (Tg), temperatura topnienia (Tm) i temperatura krystalizacji.
Temperatura zeszklenia jest szczególnie istotna, ponieważ wyznacza moment, w którym kompozyt przechodzi ze stanu twardego i kruchego w stan bardziej gumowaty. Na przykład, jeśli używamy drukowanego w 3D kompozytu do wykonania elementu silnika wysokotemperaturowego, musimy upewnić się, że jego Tg jest wystarczająco wysoka, aby zachować jego właściwości mechaniczne w warunkach pracy.
Kolejnym badaniem termicznym jest analiza termograwimetryczna (TGA). TGA mierzy zmianę masy próbki w funkcji temperatury. Pomaga nam to zrozumieć stabilność termiczną kompozytu i zidentyfikować wszelkie lotne składniki, które mogą być obecne. Jeśli występują składniki lotne, mogą one z czasem wpłynąć na wydajność i trwałość kompozytu.
3. Badania nieniszczące (NDT)
Nieniszczące metody badań są świetne, ponieważ pozwalają nam ocenić jakość kompozytów drukowanych w 3D bez uszkadzania części. Jedną z najczęściej stosowanych metod NDT są badania ultradźwiękowe. Podczas badań ultradźwiękowych do kompozytu wprowadzane są fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości. Wszelkie wady wewnętrzne, takie jak puste przestrzenie lub rozwarstwienia, powodują, że fale dźwiękowe odbijają się lub rozpraszają w inny sposób. Analizując te echa, możemy wykryć i zlokalizować defekty.
Badania rentgenowskie to kolejne potężne narzędzie NDT. Może dostarczyć szczegółowych obrazów wewnętrznej struktury kompozytu. Za pomocą promieni rentgenowskich możemy sprawdzić, czy występują jakieś wady wewnętrzne, takie jak porowatość lub nieprawidłowe wiązanie pomiędzy różnymi warstwami kompozytu drukowanego w 3D. Jest to szczególnie przydatne podczas kontroli części o skomplikowanych kształtach, gdzie kontrola wzrokowa może nie być wystarczająca.
Ciekawą metodą NDT jest także termowizja w podczerwieni. Działa poprzez wykrywanie ciepła emitowanego z powierzchni kompozytu. Wszelkie wewnętrzne defekty lub uszkodzenia mogą powodować lokalne zmiany temperatury, które można wykryć za pomocą kamery na podczerwień. Metoda ta jest szybka i pozwala w krótkim czasie pokryć dużą powierzchnię kompozytu.
4. Analiza chemiczna
Analiza chemiczna jest ważna dla zrozumienia składu kompozytów drukowanych w 3D. Jedną z powszechnych technik jest Fourier – spektroskopia w podczerwieni z transformacją (FTIR). FTIR mierzy absorpcję promieniowania podczerwonego przez kompozyt. Różne wiązania chemiczne absorbują promieniowanie podczerwone o określonych częstotliwościach, dlatego analizując widmo absorpcji możemy zidentyfikować chemiczne grupy funkcyjne obecne w kompozycie.
Jest to przydatne do kontroli jakości i zapewnienia prawidłowego składu chemicznego kompozytu. Na przykład, jeśli używamy kompozytu wzmocnionego włóknem węglowym, FTIR może pomóc nam potwierdzić obecność wiązań węgiel-węgiel i innych odpowiednich grup funkcyjnych.
Inną metodą analizy chemicznej jest energetyczno-dyspersyjna spektroskopia rentgenowska (EDS). EDS można wykorzystać do określenia składu pierwiastkowego kompozytu. Polega na bombardowaniu próbki elektronami, a następnie analizie promieni rentgenowskich emitowanych przez próbkę. Pozwala to zidentyfikować różne pierwiastki obecne w kompozycie i ich względne stężenia.
5. Analiza mikrostrukturalna
Analiza mikrostrukturalna pomaga nam zrozumieć wewnętrzną strukturę kompozytów drukowanych w 3D na poziomie mikroskopowym. Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) jest szeroko stosowaną techniką. SEM wykorzystuje wiązkę elektronów do tworzenia obrazów powierzchni kompozytu o wysokiej rozdzielczości. Dzięki SEM możemy zobaczyć rozkład włókien wzmacniających, jakość styku matryca-włókno oraz wszelkie defekty lub puste przestrzenie, które mogą występować w skali mikroskopowej.
Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) ma jeszcze większe możliwości. Może dostarczyć szczegółowych informacji o wewnętrznej strukturze kompozytu w nanoskali. TEM jest przydatna do badania struktury krystalicznej składników kompozytu i do zrozumienia interakcji między różnymi fazami na bardzo dokładnym poziomie.
Dlaczego te testy są ważne dla naszych klientów
Jako dostawcaKompozyty do druku 3Dte metody testowania są niezbędne do zapewnienia naszym klientom produktów wysokiej jakości. Dokładne testowanie naszych kompozytów pozwala nam upewnić się, że spełniają one specyficzne wymagania różnych zastosowań.
Na przykład, jeśli działasz w branży motoryzacyjnej i potrzebujesz wydrukowanych w 3D części kompozytowych o wysokim stosunku wytrzymałości do masy, nasze testy mechaniczne pomogą nam wybrać odpowiednie materiały i procesy produkcyjne, aby to osiągnąć. Jeśli pracujesz nad projektem, który wymaga, aby kompozyty wytrzymywały wysokie temperatury, nasze testy termiczne zagwarantują, że materiały będą działać w tych warunkach.
Nasze nieniszczące metody badań oznaczają również, że możemy dostarczyć części wolne od wad wewnętrznych, co zmniejsza ryzyko awarii w trakcie użytkowania. Dzięki analizie chemicznej i mikrostrukturalnej możemy zapewnić konsystencję i czystość naszych kompozytów, co ma kluczowe znaczenie dla długoterminowej wydajności.
Nasz asortyment produktów
Oferujemy szeroką gamę kompozytów drukowanych 3D m.inOplot z włókna węglowego 3DIOplot z włókna węglowego 2,5D. Produkty te zostały rygorystycznie przetestowane przy użyciu metod, które opisałem powyżej. Są znane ze swojej doskonałej wytrzymałości mechanicznej, stabilności termicznej i odporności chemicznej.
Niezależnie od tego, czy działasz w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, medycznym czy w innej branży, która może skorzystać z kompozytów drukowanych w 3D, mamy dla Ciebie odpowiedni produkt. Nasz zespół ekspertów jest zawsze gotowy do współpracy z Tobą, aby zrozumieć Twoje specyficzne potrzeby i polecić najlepsze materiały i projekty kompozytowe.
Skontaktuj się z nami w sprawie zakupów
Jeśli jesteś zainteresowany zakupem naszych kompozytów drukowanych w 3D, czekamy na Twoją wiadomość. Nasze metody testowania zapewniają, że otrzymujesz produkty najwyższej jakości, które spełnią Twoje wymagania dotyczące wydajności. Nie wahaj się z nami skontaktować, aby rozpocząć dyskusję dotyczącą zakupów. Możemy dostarczyć próbki, specyfikacje techniczne i informacje cenowe dostosowane do Twoich potrzeb.
Referencje
- Callister, WD i Rethwisch, DG (2018). Nauka o materiałach i inżynieria: wprowadzenie. Wiley’a.
- Pipes, RB, Figliola, RS i Bennett, JE (2016). Materiały kompozytowe: projektowanie i zastosowania . CRC Prasa.
- Międzynarodowe standardy ASTM dotyczące badania materiałów kompozytowych.