Здравейте! Като доставчик в индустрията на композитните материали за 3D печат често ме питат за методите за тестване на тези невероятни материали. В тази публикация в блога ще споделя с вас някои от най-често срещаните методи за тестване, които използваме, за да гарантираме качеството и производителността на нашите 3D отпечатани композити.
1. Механични тестове
Механичното тестване е от решаващо значение за разбирането как 3D отпечатаните композити ще се представят при различни натоварвания и напрежения. Едно от най-разпространените механични изпитвания е изпитването на опън. При изпитване на опън проба от композита се издърпва, докато се счупи. По време на този процес измерваме приложената сила и степента на деформация. От тези измервания можем да изчислим важни свойства като крайна якост на опън, граница на провлачване и модул на еластичност.
Например, ако правим 3D отпечатана композитна част за космическо приложение, трябва да знаем нейната якост на опън, за да сме сигурни, че може да издържи на високите сили, които ще изпита по време на полет. Друг механичен тест е тестът за огъване. Този тест се използва, за да се определи как ще се държи даден композит, когато е огънат. Поставяме проба върху две опори и прилагаме товар в средата. След това силата на огъване и модулът се изчисляват въз основа на натоварването и деформацията на пробата.
Тестът за компресия също е важен. Той измерва колко добре даден композит може да устои на смачкване. Чрез прилагане на натоварване на натиск върху образец можем да определим неговата якост на натиск и модул. Тези свойства са от съществено значение за приложения, при които композитът ще бъде подложен на натиск, като например при изграждането на сгради или мостове.
2. Термично изпитване
Топлинните свойства са друг ключов аспект на 3D отпечатаните композити. Един от основните термични тестове е диференциалната сканираща калориметрия (DSC). DSC измерва топлинния поток, свързан с физични и химични промени в материала като функция на температурата. Това ни позволява да определим важни топлинни свойства като температурата на встъкляване (Tg), температурата на топене (Tm) и температурата на кристализация.
Температурата на встъкляване е особено важна, защото маркира точката, в която композитът преминава от твърдо, крехко състояние в по-каучуково състояние. Например, ако използваме 3D отпечатан композит за компонент във високотемпературен двигател, трябва да гарантираме, че неговата Tg е достатъчно висока, за да запази механичните си свойства при работните условия.
Друг термичен тест е термогравиметричният анализ (TGA). TGA измерва промяната в масата на пробата като функция на температурата. Това ни помага да разберем термичната стабилност на композита и да идентифицираме всички летливи компоненти, които могат да присъстват. Ако има летливи компоненти, те биха могли потенциално да повлияят на ефективността и издръжливостта на композита с течение на времето.
3. Безразрушителен тест (NDT)
Методите за безразрушителен тест са страхотни, защото ни позволяват да оценим качеството на 3D отпечатаните композити, без да повреждаме частите. Един от най-често използваните методи за NDT е ултразвуковото изследване. При ултразвуковото изпитване в композита се въвеждат високочестотни звукови вълни. Всички вътрешни дефекти, като кухини или разслоения, ще накарат звуковите вълни да се отразят или разпръснат по различен начин. Анализирайки тези ехосигнали, можем да открием и локализираме дефектите.
Рентгеновото изследване е друг мощен NDT инструмент. Може да осигури подробни изображения на вътрешната структура на композита. Използвайки рентгенови лъчи, можем да видим дали има някакви вътрешни дефекти, като порьозност или неправилно свързване между различните слоеве в 3D отпечатан композит. Това е особено полезно при проверка на части със сложна форма, където визуалната проверка може да не е достатъчна.
Инфрачервената термография също е интересен NDT метод. Той работи чрез откриване на топлината, излъчвана от повърхността на композита. Всички вътрешни дефекти или повреди могат да причинят локализирани температурни промени, които могат да бъдат открити с помощта на инфрачервена камера. Този метод е бърз и може да покрие голяма площ от композита за кратко време.
4. Химичен анализ
Химическият анализ е важен за разбирането на състава на 3D отпечатаните композити. Една често срещана техника е инфрачервената спектроскопия с преобразуване на Фурие (FTIR). FTIR измерва абсорбцията на инфрачервеното лъчение от композита. Различните химични връзки абсорбират инфрачервеното лъчение при определени честоти, така че чрез анализиране на абсорбционния спектър можем да идентифицираме химичните функционални групи, присъстващи в композита.
Това е полезно за контрол на качеството и за гарантиране, че композитът има правилния химичен състав. Например, ако използваме композит, подсилен с въглеродни влакна, FTIR може да ни помогне да потвърдим наличието на връзки въглерод - въглерод и други подходящи функционални групи.
Друг химичен метод за анализ е енергийно-дисперсионната рентгенова спектроскопия (EDS). EDS може да се използва за определяне на елементния състав на композита. Той работи, като бомбардира пробата с електрони и след това анализира рентгеновите лъчи, излъчвани от пробата. Това ни позволява да идентифицираме различните елементи, присъстващи в композита, и техните относителни концентрации.
5. Микроструктурен анализ
Микроструктурният анализ ни помага да разберем вътрешната структура на 3D отпечатаните композити на микроскопично ниво. Сканиращата електронна микроскопия (SEM) е широко използвана техника. SEM използва лъч от електрони, за да създаде изображения с висока разделителна способност на повърхността на композита. Със SEM можем да видим разпределението на усилващите влакна, качеството на интерфейса между матрица и влакна и всички дефекти или кухини, които могат да присъстват в микроскопичен мащаб.
Трансмисионната електронна микроскопия (TEM) е още по-мощна. Той може да предостави подробна информация за вътрешната структура на композита в наноразмер. ТЕМ е полезна за изучаване на кристалната структура на компонентите в композита и за разбиране на взаимодействието между различните фази на много фино ниво.
Защо тези тестове са важни за нашите клиенти
Като доставчик на3D печатни композити, тези методи за тестване са от съществено значение за предоставянето на висококачествени продукти на нашите клиенти. Чрез щателно тестване на нашите композити можем да гарантираме, че те отговарят на специфичните изисквания на различни приложения.
Например, ако сте в автомобилната индустрия и се нуждаете от 3D отпечатани композитни части с високо съотношение на якост към тегло, нашите механични тестове ще ни помогнат да изберем правилните материали и производствени процеси, за да постигнем това. Ако работите върху проект, който изисква композитите да издържат на високи температури, нашите термични тестове ще гарантират, че материалите могат да работят при тези условия.
Нашите методи за безразрушителен тест също означават, че можем да доставим части без вътрешни дефекти, намалявайки риска от повреда по време на употреба. И с химичен и микроструктурен анализ можем да гарантираме консистенцията и чистотата на нашите композити, което е от решаващо значение за дълготрайното представяне.
Нашата продуктова гама
Ние предлагаме широка гама от 3D принтирани композити, включително3D оплетка от въглеродни влакнаи2.5D оплетка от въглеродни влакна. Тези продукти са стриктно тествани чрез методите, които описах по-горе. Те са известни със своята отлична механична якост, термична стабилност и химическа устойчивост.
Независимо дали сте в космическата, автомобилната, медицинската или друга индустрия, която може да се възползва от 3D отпечатаните композити, ние имаме правилния продукт за вас. Нашият екип от експерти е винаги готов да работи с вас, за да разбере вашите специфични нужди и да препоръча най-добрите композитни материали и дизайни.
Свържете се с нас за поръчки
Ако се интересувате от закупуването на нашите 3D отпечатани композити, ще се радваме да чуем от вас. Нашите методи за тестване гарантират, че получавате продукти с най-високо качество, които отговарят на вашите изисквания за производителност. Не се колебайте да се свържете с нас, за да започнем дискусия за обществена поръчка. Ние можем да ви предоставим мостри, технически спецификации и информация за цените, съобразени с вашите нужди.
Референции
- Callister, WD, & Rethwisch, DG (2018). Материалознание и инженерство: Въведение. Уайли.
- Пайпс, RB, Figliola, RS, & Bennett, JE (2016). Композитни материали: дизайн и приложения. CRC Press.
- Международни стандарти на ASTM за изпитване на композитни материали.