Qualitätssicherung bei DruckWege Harzen: Dreipunkt-Biegeversuch

Qualitätssicherung bei DruckWege Harzen: Dreipunkt-Biegeversuch

Hiermit wollen wir gerne einen kleinen Überblick geben, wie unsere DruckWege Resins (Harze) für 3D-Drucker getestet werden. Hierzu wollen wir in einer kleinen Beitragsserie über die Bestimmung der Eigenschaften unserer Produkte Auskunft geben und Transparenz zur Analyse liefern.

Für die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften wurden der 3-Punktbiegeversuch nach der Norm EN ISO 178 und die Härteprüfung nach ISO 7619-1 verwendet.

Nachfolgend wollen wir einen Überblick zur EN ISO 178 geben, denen wir unsere Produkte aussetzen. Die Untersuchungen wurden in Zusammenarbeit mit der Technischen Hochschule Köln durchgeführt.

Ziel des Dreipunkt-Biegeversuchs ist es, das Deformationsverhalten des Materials unter mechanischer Belastung zu beschreiben. Um die mechanischen Biegeeigenschaften des Harzes mittels Biegeversuch zu ermitteln, werden normierte rechteckige Probekörper (80 x 10 x 4mm) auf zwei Auflagen gelegt und in der Mitte der beiden Auflagen mit konstanter Geschwindigkeit und zunehmender Kraft durchgebrochen. Dabei werden die aufgebrachten Kräfte und Durchbiegung gemessen. Während der Messung des Biegeversuchs, werden weitere Materialkennwerte wie Biegefestigkeit, Biegemodul die Biegespannung und Biegedehnung ermittelt.

Die Festigkeit ist eine Eigenschaft, welche beschreibt, wie ein Festkörper unter Einwirkung von äußeren Kräften oder Momenten widersteht, ohne dass plastische Verformungen oder Risse entstehen und letztendlich zum Bruch führen.

Die Biegefestigkeit ist durch die Biegespannung, bei der der Körper bricht, definiert und wird in MPa ermittelt. Die Biegebruchspannung stellt den Vergleich von zwei mechanischen Momenten dar, der von außen aufgetretene Biegemoment und der in dem Körper gegen die Durchbiegung auftretende Widerstandsmoment.

Die Biegedehnung beschreibt die Längenänderung der Auflagefläche des Prüfkörpers bei Einbringen der Kraft, welcher in Prozent berechnet wird. Das Biegemodul ist das Verhältnis der Spannungsdifferenz und der Dehnungsdifferenz. Das Biegemodul wird in MPa ermittelt und ist ein Näherungswert des Elastizitätsmoduls (E-Modul).

Ein wichtiger Faktor beim 3D-Druck ist sicher in welcher Orientierung die Modell aufgebaut (gedruckt werden), wonach natürlich auch die mechanischen Eigenschaften beeinflusst werden, ausführlich analysiert. Wichtige Einflussfaktoren sind u.a. die Richtung der schichtweisen Materialauftragung und die Belichtung. Diese und andere Faktoren werden für die unterschiedlichen Untersuchungsreihen bei uns variiert und geprüft.

Um eine gezielte Analyse der mechanischen Eigenschaften zu erlauben, werden jeweils mehrere Versuchsreihen mit immer fünf identischen Probekörpern verwendet. 

Probekörper mit einem horizontalen Schichtaufbau zeigen eine höhere Stabilität und somit eine höhere Festigkeit gegenüber den vertikal hergestellten Proben. Aus den unterschiedlichen Versuchsreihen wurde der Mittelwert der ermittelten Festigkeitswerte berechnet.

Unter Einwirkung unserer vordefinierten Belichtungszeiten, werden deutliche Erhöhungen der Festigkeit und des E–Moduls bei längerer Belichtung des Materials erzielt.

Alle technischen Eigenschaften für unsere Harze finden Sie hier.

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