Pomiary twardości materiału

Regulamin forum
1. Dział "B+R, innowacje i pomysły" jest miejscem służącym do dyskusji o nowych pomysłach i opracowywania nowych rozwiązań w duchu idei open source.
2. O ile nie zaznaczono inaczej, wątki w dziale "B+R, innowacje i pomysły" stanowią oddolną inicjatywę forumowiczów, a właściciele forum nie nadzorują prowadzonych prac.
Awatar użytkownika
Pjoter
Posty: 1075
Rejestracja: 16 lis 2017, 18:53
Lokalizacja: Gdańsk
Drukarka: HEVO, MK3S
x 451

Pomiary twardości materiału

Postautor: Pjoter » 08 wrz 2020, 20:24

Cześć wszystkim.
W pracy mam możliwość skorzystania z durometru Shore'a typu D (czyli twarde plastiki). Stwierdziłem że wykonam pomiary twardości wydruków] z 3 podstawowych materiałów (PLA, PETG i ABS). Jako że nie interesują mnie właściwości samego filamentu lub granulatu, pomiary wykonałem na kostce 20x20x20 mm wydrukowanej ze 100% wypełnieniem (projekt do PrusaSlicer w formacie .3MF w załączniku). Wydruki wykonane na drukarce Prusa MK3S, profil 0.2 SPEED, profile materiałowe Generic PLA, Generic PETG, Generic ABS. Używałem oryginalnej blachy malowanej proszkowo PEI, posmarowanej kleikem DD.
Pomiary wykonałem durometrem typu D, przyciskając igłę durometru do materiału, tak aby walec z którego igła się wysuwa całkowicie przylegał do powierzchni próbki. Niepewność przyrządu pomiarowego określiłem na jedną podziałkę skali (brak instrukcji obsługi do przyrządu, nie mogłem też znaleźć nic w internecie). Następnie czekałem na ustabilizowanie się igły durometru około 3 sekundy. Po tym czasie wartość pomiaru nie zmieniała się w znaczący sposób. Dla każdej z próbek wykonałem 4 serie pomiarowe - po jednej serii na każdą z różnych ścian (dolna i górna ściana osi Z, ściana osi X i osi Y). Jedna seria pomiarowa to 10 pomiarów w losowych miejscach na ścianie. Niestety zapomniałem oznaczyć osie kostek więc nie wiem która ściana to ściana osi X a która Y. W związku z tym mierzyłem 2 ściany przylegające do siebie.

Słowem wstępu to chyba tyle, wydaje mi się że wszystko opisałem.

Wyniki pomiarów przedstawiłem w tabeli:




























































































































































































Rodzaj materiałuPLA (Galaxy Violet - DevilDesignPETG (Bottle Green Transparent Devil Design)ABS (Natural - Nebula)
Rodzaj badanej ścianyOś Z góraOś Z dółOś X/Y IOś X/Y IIOś Z góraOś Z dółOś X/Y IOś X/Y IIOś Z góraOś Z dółOś X/Y IOś X/Y II
Nr pomiaru
1.818080827276747375767575
2.808082827475757476767474
3.808280827476747675767474
4.827980827576767676777475
5.808080837476747576777575
6.808181827476747575767574
7.788081827476767576767574
8.808281817376757475767675
9.808080817477757574767574
10.818180817576757575767575
Średnia arytmetyczna wyników80.280.580.581.873.976.074.874.875.376.274.874.5
Wariancja serii pomiarowej0.960.850.450.360.690.200.560.760.410.160.360.25
Maksymalna niepewność pomiarowa (3*wariancja + niepeność narzędzia)3.883.552.352.083.071.602.683.282.231.482.081.75

/*70% czasu pisania posta - pisanie tej ^&%#$# tabeli*/

Wyniki wskazują na kilka rzeczy:
Dla PLA - wszystkie ściany maja mniej więcej podobną twardość. Wyróżnia się pojedyncza ściana w osi X/Y o większej o jedną jednostkę twardości.
Dla PETG - ściany boczne mają podobne twardości, miększa jest ściana górna, twardsza ściana dolna.
DLA ABS - ściana górna i boczne mają podobne twardości, twardsza od nich jest ściana dolna

PLA jest wyraźnie twardsze od PETG i ABS. Dwa ostatnie materiały mają podobną twardość.
Tak jak przewidywałem, kostki charakteryzują się anizotropią. Zależnie od badanej ściany, wyniki twardości są różne. Uważam że "normalne" wartości są odczytywane ze ścian bocznych. Na górze osi Z materiał jest najmniej skompresowany (nie ma już żadnej warstwy wyższej). Na dole natomiast materiał jest wciskany w nierówności blachy malowanej proszkowo (kostki nie mają stopy słonia) a następnie przez cały czas druku są one "wygrzewane" na skutek ciągle działającego grzanego stołu.
Co ciekawe, PETG i ABS mają bardzo zbliżone wyniki, myślałem że różnica między nimi będzie większa (w stronę twardszego PETG).

Do zrobienia - zbadać twardość wszystkich 4 bocznych ścian kostek w celu zbadania wpływu kolejności drukowania ścian.

Zapraszam do dyskusji. Z chęcia odpowiem na wszelkie pytania i wysłucham wszelkich sugestii.

PS: przepraszam za pisanie tego sprawka "na kolanie" :P w najbliższym czasie raczej krucho u mnie z czasem, a męczył mnie kolega @Stefek96 o te wyniki.

Sposób opisywania wyników - "Metody opracowania i analizy wyników pomiarów K.Kozłowski i R.Zieliński „I Laboratorium z Fizyki część 1” Wydawnictwo PG."
Załączniki
IMG_20200908_185400.jpg
Modele kostek już po pomiarach
IMG_20200901_081725.jpg
Używany sprzęt pomiarowy
20x20 mm cube v1.3mf
(16.52 KiB) Pobrany 5 razy
FlameRunner, rafaljot, Andrzej_W, morf, dziobu, dragonn, kapi, Abys, dawidex7, Jose, sagittario, seler1500, marek91, Stefek96, JGFTW, emartinelli, Ciaho
Moje wydruki | Thingiverse | PrusaPrinters
Anycubic i3 Mega - sprzedana
HyperCube Evolution #1 - worklog
Ender-2 - sprzedana
Prusa MK3S - odkupiona używana
HyperCube Evolution #2 - szukam na nią miejsca na razie w odstawce
denior
Posty: 203
Rejestracja: 04 maja 2020, 15:26
Lokalizacja: Kraków
Drukarka: Ender 3 Pro
x 40

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: denior » 09 wrz 2020, 09:19

A czy mógłbyś zrobić pomiary twardości materiałów elastycznych tpu, grip, ninjaflex, fiberflex itp. to by mi się bardziej przydało
Drukarka Ender 3 Pro
Direct custom extruder + hydra
chłodzenie hydra 2x5015
Dual Z
Awatar użytkownika
Pjoter
Posty: 1075
Rejestracja: 16 lis 2017, 18:53
Lokalizacja: Gdańsk
Drukarka: HEVO, MK3S
x 451

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: Pjoter » 09 wrz 2020, 10:38

Gdybym miał kostki lub materiał do ich wydruków to bezproblemowo mógłbym wykonać takie pomiary ;) ale specjalnie dla kilku kostek nie będę kupować szpul
Moje wydruki | Thingiverse | PrusaPrinters
Anycubic i3 Mega - sprzedana
HyperCube Evolution #1 - worklog
Ender-2 - sprzedana
Prusa MK3S - odkupiona używana
HyperCube Evolution #2 - szukam na nią miejsca na razie w odstawce
Awatar użytkownika
seler1500
Posty: 191
Rejestracja: 19 gru 2019, 17:30
Lokalizacja: Jełowa k. Opola
Drukarka: Prusa A8
x 25
Kontaktowanie:

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: seler1500 » 09 wrz 2020, 10:44

Jeśli w ten sposób to wygląda, mogę podesłać kilka gotowych kostek do testów :)
Stefek96
Awatar użytkownika
JGFTW
Posty: 616
Rejestracja: 14 sie 2019, 05:19
Lokalizacja: Wrocław
Drukarka: Klony MK2s i CR10
x 334

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: JGFTW » 09 wrz 2020, 10:55

denior pisze:A czy mógłbyś zrobić pomiary twardości materiałów elastycznych tpu, grip, ninjaflex, fiberflex itp. to by mi się bardziej przydało

Przecież informacja o twardości gumy jest prawie zawsze podana (albo nie trudno ją znaleźć).

Fiberflex (40D): https://fiberlogy.com/en/fiberlogy-fila ... rflex-40d/

DD TPU (55D): https://devildesign.com/download/TPU_-_ ... oduktu.pdf

Tu masz inne gumy (informacja podana przy każdej pozycji): https://tdi-cad.pl/guma

Wartość koło "D" to liczba stopni shor'a (https://pl.wikipedia.org/wiki/Skala_twa ... %E2%80%99a) - ta sama wartość jaką Pjoter znalazł. Podejrzewam, że m.in. pokusił się o ten test ponieważ informacji o twardości opisanych materiałów w kartach produktu DD oraz Nebula nie ma (przynajmniej nie widziałem).

Chyba, że możliwe jest, że po wydruku te wartości ulegna zmianie i o to pytasz? ;)
Cr10 2017 - direct, standalone ATX mod, 2ga oś Z, ABL, RPI + Octo
Klon MK2s - 1:1 własny sourcing części
Klon MK2s - 24v, silniki 809, Skr 1.3 SPRZEDAJĘ
Kolejny klon MK2s - SKR 1.3 , stół MK42 SPRZEDAJĘ
MPCNC worklog
Tantillus worklog
TinyCart v3.6 worklog
Awatar użytkownika
Pjoter
Posty: 1075
Rejestracja: 16 lis 2017, 18:53
Lokalizacja: Gdańsk
Drukarka: HEVO, MK3S
x 451

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: Pjoter » 09 wrz 2020, 11:12

Wiesz, nie odrobiłem pracy domowej. Nie sprawdziłem nawet tych kart. A tak jak można zobaczyć, wyniki pomiarowe zależnie od badanej ściany oscylują wokół danej wartości. Mnie nie interesuje twardość kostki która została "wylana" z danego materiału, a twardość kostki WYDRUKOWANEJ.

A w sprawie innych próbek odezwę się dziś na priv ;)
Stefek96
Moje wydruki | Thingiverse | PrusaPrinters
Anycubic i3 Mega - sprzedana
HyperCube Evolution #1 - worklog
Ender-2 - sprzedana
Prusa MK3S - odkupiona używana
HyperCube Evolution #2 - szukam na nią miejsca na razie w odstawce
kretu
Posty: 573
Rejestracja: 18 kwie 2017, 20:56
Lokalizacja: Szczecin
Drukarka: Bizer
x 125

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: kretu » 09 wrz 2020, 11:19

Ale zauważasz jakieś statystycznie istotne różnice pomiędzy filamentem a wydrukiem?
Awatar użytkownika
Pjoter
Posty: 1075
Rejestracja: 16 lis 2017, 18:53
Lokalizacja: Gdańsk
Drukarka: HEVO, MK3S
x 451

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: Pjoter » 09 wrz 2020, 12:29

Tzn? Bo nie zrozumiałem. Okazuje się że w kartach charakterystyki nie ma podanych wartości, a ja sam nie mam jak przyrównać do kostki litej, wytworzonej jakąś inną metoda.
Moje wydruki | Thingiverse | PrusaPrinters
Anycubic i3 Mega - sprzedana
HyperCube Evolution #1 - worklog
Ender-2 - sprzedana
Prusa MK3S - odkupiona używana
HyperCube Evolution #2 - szukam na nią miejsca na razie w odstawce
Awatar użytkownika
Stefek96
Posty: 53
Rejestracja: 13 mar 2019, 12:18
x 8

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: Stefek96 » 09 wrz 2020, 14:33

Dziękuje Pjoter za opracowanie. Zaskoczony jestem bardzo podobną twardością PET-G a ABS który przecież jest tak cudownie wychwalany i wszyscy chcą tylko z ABS drukować. Zapewne ABS po za twardością ma inne zalety ale tak czy siak jak będę robił jakiś test to będę się wzorował na twoim opracowaniu. Oczywiście wielki plusik leci ^^
Mam:
Anycubic I3 mega po modyfikacjach
Prusa MK3S zamknięta w komorze z stolików z IKEA

Miałem:
Alfawise U30
Awatar użytkownika
Pjoter
Posty: 1075
Rejestracja: 16 lis 2017, 18:53
Lokalizacja: Gdańsk
Drukarka: HEVO, MK3S
x 451

Re: Pomiary twardości materiału

Postautor: Pjoter » 09 wrz 2020, 14:55

Aby testy były poważniejsze to fajnie by było przebadać absy od różnych producentów. Na pewno kwestia domieszek ma wpływa na charakterystykę materiału.
Moje wydruki | Thingiverse | PrusaPrinters
Anycubic i3 Mega - sprzedana
HyperCube Evolution #1 - worklog
Ender-2 - sprzedana
Prusa MK3S - odkupiona używana
HyperCube Evolution #2 - szukam na nią miejsca na razie w odstawce

Wróć do „B+R, innowacje i pomysły”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość