Materialprüfung

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zero K
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Re: Materialprüfung

Beitrag #21 von zero K » Di 3. Sep 2019, 23:16

Guten Abend

Spannmittel für die Proben sind selbstverständlich eine feine Sache.

Konstruiert die Proben mit einem Prüfquerschnitt dessen Bruchlasten weder den Lastrahmen noch die Kraftmessdosen gefährden.

Für orientierende Messungen, mit welchen Druckparametern sich höhere Festigkeiten erreichen lassen, können als Aufnahmen für die Proben auch Teile von "Gabelgelenken" zur Anwendung kommen. Ähnlich wie in meinen Bildern oben - statt einer Gewindebohrung, eine Gabel durch die quer ein Bolzen gesteckt wird. Die Fläche der Probe am Durchmesser des quer durchgesteckten Bolzens muss wesentlich größer als der Prüfquerschnitt sein und das Loch in der Probe sollte gerade Den Bolzen, möglichst spielarm aufnehmen.

Die Dinger sind normierte Massenware und daher spottbillig und bei vielen Normteileversendern erhältlich.
Die Einspannbereiche der Proben werden dann eben nur dem Bolzendurchmesser angepasst.

Gruß zero K

BTW: der vierstellige Preis für die Spannmittel hat Dich aber nicht wirklich vom Hocker gehauen ... ?!?

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Re: Materialprüfung

Beitrag #22 von plastiker » Mi 4. Sep 2019, 22:11

Hallo zero K,

über die Gabelkopflösung könnte man mal nachdenken. Wahrscheinlich bin ich schon zu müde, aber wie meinst Du es genau?

Die Bohrung mit dem Bolzen durch die Klemmfläche der (Flach-)probe? Ziehst Du dann über die Bohrung? Bin mir nicht sicher,
ob die Last dann noch korrekt einachsig eingeleitet wird. Vor allem muss man die Bohrung dann bei jedem Werkstoff immer exakt anpassen.
(musst Du das bei Deiner Gewindelösung nicht auch gelegentlich, bei sehr unterschiedlichen Druckmaterialien?)

Ich könnte es mir aber als Klemmlösung vorstellen, wenn die Gabel etwas nachgiebt und man diese durch durch Anziehen einer Schraube
seitlich kräftig gegen die Klemmflächen der Probe drücken würde. Dann wäre es wieder wie bei einem üblichen Klemmzeug.

Die angefragten Keilspannklemmen lagen jeweils um die 1.300,-. Hat mich nicht überrascht, aber natürlich in Relation zu meinem RF500
ein stolzer Preis. Selbst wenn der mittlerweile durch meine Umbaumaßnahmen sicher deutlich an Wert gewonnen hat...so um die 200%+x ;-)

VG
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Re: Materialprüfung

Beitrag #23 von AtlonXP » Mi 4. Sep 2019, 23:17

@Plastiker, was hat dich verführt auf einen solchen Maschinenbau?

Ich muss zugeben, ich wüste auch gerne wo ich dran bin mit meiner Druckerei.
Du versuchst den stabilsten Kunststoff Druck herzustellen.
Flugmodelle herzustellen geht bestimmt auch etwas einfacher.
Wo liegt hier bei dir die Motivation?

Und noch allgemein zu diesem Thema.
Bei meinen ABS drucken, komme ich bei kleinen Querschnittsflächen an eine Grenze.
Die liegt bei einer Schaftstärke so bei M6.
M5 geht gerade noch so mit ABS ohne Kühlung, wenn ich ganz langsam zu drucke.
Ansonsten habe ich das Problem der Überhitzung.
Ich drucke diese Teile einzeln um die Oberfläche, Best möglichst hin zu bekommen.

Leider entsprechen solche gedruckten Teile in ihrer Statik, nicht einem normalen Druck.

P.S.: Ich habe keine Zweifel, von euch ein paar von meinen Druckproben testen zu lassen. ;-)

LG AtlonXP

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Re: Materialprüfung

Beitrag #24 von zero K » Mi 4. Sep 2019, 23:46

Hallo guten Abend

So etwas meine ich ...
https://www.ganternorm.com/de/produkte/ ... -Aluminium

Die beiden Spannflächen gehen zwischen die Gabelflächen.
Sollte die Gabel weiter als die Probendicke sein, legst Du eine oder mehrere Unterlegscheiben zwischen Gabelflächen und Probe, so dass die Probe mittig in der Zugachse liegt.

Mit diesen Gelenkgabeln kann eine sauber gedruckte Probe auch axial gezogen werden.

Die Gewinde sind eigentlich nur von den Anschlüssen der Kraftmessdose abhängig.

Gruß zero K

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Re: Materialprüfung

Beitrag #25 von plastiker » Do 5. Sep 2019, 20:11

Hallo Zusammen,

also immer mit der Ruhe, noch ist ja keine Prüfmaschine entstanden. Jedenfalls bei mir noch nicht. Lediglich das Zwingenset für 63EUR ist bisher bestellt. :zwinkern:

U.a. geht es um die Materialvergleiche, ermittelt an möglichst vergleichbaren Prüfkörpern. Zudem sind Erkenntnisse zur optimalen Baurichtung und Schichthaftung sehr interessant. Damit wiederum Druckparameteroptimierung.

@zero K: ich sehe da Gabelgelenke mit Breite a = 10 oder 12mm. Mit jeweils 5mm oder 6mm Bohrung für den Bolzen und Gewinde M5 oder M6
in Zugrichtung. Das könnte schon mal gut zu den Proben 1BA oder 5A passen.

Problematisch sehe ich aber die Öffnungsbreite b (wieder 5 oder 6mm), da kämen dann halt die von Dir angesprochenen U-Scheiben zum Einsatz. Die Probendicken wäre normativ 2 +-0.2mm (Probe 5A) oder >= 2mm (1BA), könnte man anpassen. Allerdings ist da noch die Werkstoff-, Slicing und Druckparameter-abhängige Dickenschwindung. Da müsste man dann ggf. mit dünnen Fächerscheiben nachhelfen, um nicht ausser-Mittig zu ziehen.

Mal sehen, wie die Kiefer-Klemmen vom China-Mann so sind. Wahrscheinlich auch nicht genauer, meist ist das ja son Grobguß. Da wären die Gabelköpfchen schon präziser gefertgt. OK, überedet. Werden besorgt. :coffee:

VG
Plastiker

Zugproben ISO527_Typ1_1BA_1BB_5A_5B.pdf
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Re: Materialprüfung

Beitrag #26 von plastiker » Do 5. Sep 2019, 23:31

Hier mal die Kleinzugproben 1BA als Entwurf mit 5er Locher für den Gabelkopf. Länge 80mm, R35er Radius.

Wäre noch die Frage, wo man Zugspannungstechnisch bzw. Krafteinleitungstechnisch die Bohrung am besten platziert. 5mm vom Probenende
wäre denkbar, mit 7.5mm Abstand sollte die auch noch in die Gabel passen.

Tja, Dicke ist nur 2mm, da hätte man natürlich noch Luft und könnte die Probe z.B. auch 3 oder 4mm dick machen:

Dicke = 2mm -> 20mm²
Dicke = 3mm -> 30mm²
Dicke = 4mm -> 40mm²

resultierender Prüf-Querschnitt. Sorgen mache ich mir aber um die Wandstärke in Zugrichtugn "über Loch". Das ist ja kein Vollmaterial,
sondern gedruckte Struktur mit 30...50% Fülldichte z.B., gell !?!

Ich ziehe max. 180° am Halbkreis der Bohrung. Also ca. 5x2 =10mm² projezierte Fläche in Zugrichtung, grob gesprochen.

Leute, müssen wir dann nicht Aufdicken im Gabelbereich und nur den Messbereich bei 2mm belassen ... sonst reißt mir die Probe doch in der Gabel und nicht im Messbereich...?! :dash:

Der Kopf wird müde.

Gute Nacht,
Plastiker :lazy:

PS: ich meinte natürlich Passscheiben Dicke z.B. 0.1...0.5mm, keine Fächerscheiben.

zugpobe_iso527_1ba_d5.0_l3minus5mm.jpg

Zugpobe_ISO527_1BA_D5.0_L3minus5mm.STL

zugpobe_iso527_1ba_d5.0_l3minus7.5mm.jpg

Zugpobe_ISO527_1BA_D5.0_L3minus7.5mm.STL
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Re: Materialprüfung

Beitrag #27 von zero K » Do 5. Sep 2019, 23:44

´n Abend Plastiker

Die Gewinde in der Zugachse kannst Du von den Gewinden der Lastzelle abhängig machen.
Dann muss man nicht soviel adaptieren.
Nach den Bildern schätze ich M6, allen Falls M8 - es sollte nur nicht zöllig sein.

Aufdicken im Gabelbereich brauchst Du nicht, wenn der Bolzendurchmesser und die Probenbreite steigen, dann steigt auch Deine projezierte Fläche zur Krafteinleitung.
Wähle Gabelköpfe mit nicht zu kleinen Bolzen, auch wenn die dazu zu fertigende Probe etwas seltsam aussieht.

Auf eine mechanische Nachbearbeitung würde ich bei den zu erwartenden kleinen Querschnitten verzichten.
Bauartbedingte Fehler sind nicht einfach zu korrigieren.
Allen Falls entgraten (Brim) - denke auch daran keine Schleifriefen quer zur Zugrichtung anzulegen - Stichwort: Kerbwirkung - je spröder desto schlimmer.

Nicht mit einer Maschine sondern mit viel Gefühl von Hand und einem 1000er (oder feiner) Schmirgelleinen.
Wenn die Körnung das Material aus dem Werkstück heraus reißt entsteht Wärme die weder im Werkstück noch im Werkzeug schnell genug abgegeben werden kann.
Zu dem sollten im Bereich Lc keine Sollbruchstellen angelegt werden.

So, nu´ muss ich in die Heia
Gute Nacht zero K

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Re: Materialprüfung

Beitrag #28 von plastiker » Fr 6. Sep 2019, 20:51

Hallo,

also die Probe 1BA ist nach Norm im Bereich der Einspannflächen gerade mal 10mm breit. Normalerweise wird dort ja seitlich geklemmt.
Die Bohrung für den Bolzen wäre 5mm, der Abstand von den AUssenkanten oben und unten je 7.5mm, um möglichst nahe an den Messbereich ran zu kommen.

Bei 5mm wäre aber die Querschnittsfläche Höhe Bohrung aber schon nur 10mm², genau wie beim Querschnitt im Messbereich.
Bei 6mm wäre die Querschnittfläche Höhe Bohrung ja schon kleiner, dort würde die Probe dann ja normalerweise zuerst reissen,
zumal dieser Zugquerschnitt noch dazu in 2 Teilflächen a 4mm² oder 5mm² aufgeteilt wäre.

Oder liege ich da komplett falsch ??? :huh:

Bei seitlicher Klemmung wäre das nicht der Fall, dann ist der verjüngte Querschnitt im Messbereich ja die schwächste Stelle.
Man müsste also die Probe im Einspannbereich entgegen der Normgeometrie künstlich seitlich jeweils vergrößern m.E.. Oder
nur dort halt aufdicken, die Probendicke könnte von 2mm auf max. 5mm (M5er Gabel) oder 6mm (M6er gabel) vergrößert werden.

Macht 12.5+12.5 =25mm² (M5er Gabel bzw. Bohrung) bzw. 10+10 =20mm² (M6er Gabel / Bohrung), bei konstant 10mm Probenbreite im Einspannbereich. Um GANZ sicher zu gehen könnte man natürlich auch Dicke und Breite gleichermaßen verändern.

In jeden Fall hätte man das Problem mit der Stufe in Probendickenrichtung zum Messbereich hin, wo man verrunden müsste.
Und flach drucken wäre dann auch nicht mehr spaßig.

Je länger ich drüber nachdenke, desto mehr Nachteile sehe ich bei der Gabelkopf-Lösung.
Das ist bei den Flachproben ja anders als bei den Rundproben mit Einschraubgewinde.

VG
Plastiker

Schnitt_Aquer_M5_10mm^2.jpg

Schnitt_Aquer_M6_8mm^2.jpg

proben-baugruppe_01.jpg
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Re: Materialprüfung

Beitrag #29 von AtlonXP » Sa 7. Sep 2019, 01:32

Hallo zusammen,
ich möchte hier das Augenmerk der Metaller auf diesen Link lenken:
https://www.schrauben-lexikon.de/td3-we ... -stahl.asp

Schaut euch bitte die Diagramme von 3.3.2 Streck Grenze und 3.3.3 Dehngrenze an.
Bei weicheren Werkstoffen wie z. B. einer 8.8 Schraube kommt eher die Streckgrenze zur Geltung.
Das bedeutet insofern, es reist die Schraube nicht gleich ab, bei Überbelastung.
Es bedeutet aber auch, die Schraube federt mehr bei geringerer Belastung.
Ich sag mal so, es verhält sich Gummi artiger.

Bei der hoch festen Schraube 12.9 ist es anders, nach fest kommt ab.
Das Nachfedern, ist wesentlich geringer.
Ähnlich verhält es sich, bei der Auswahl der Materialien am verbauten Messständer.
Ein verbautes Alu Profil, auch wenn der Querschnitt mehr als doppelt so hoch, als breit ist,
wird stärker federn, als nur ein halb so starker vergüteter Stahl.

Wenn ihr wüstet, was ich schon alles für abgerissene Schrauben in der Hand hatte! :coolbubble:
M16, kein Problem! :mrgreen:

LG AtlonXP

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Re: Materialprüfung

Beitrag #30 von zero K » Sa 7. Sep 2019, 12:35

Moin

Der Aufwand mal eben zu schauen wie stabil mein gedrucktes Modell sein kann geht jetzt vom Hundertstel ins Tausendstel.

Spätestens jetzt wären für eine gute Überschaubarkeit zur Beantwortung der Frage eigene Threads mit den Themen Lastrahmen, Probenform und Kraftmesskette sinnvoll. Steuerung und Antrieb sind gerade einmal angedacht.

Ich bin kein Inchenör - mir ist´s zu schwör - kenne nur die sehr komfortablen, professionellen Prüfmaschinen, daher ist dieser Thread sehr interessant und würde mich freuen wenn Plastiker nicht entmutigen lässt.

Die oben zitierten Probenmaße stellen Vereinbarungen zur Probenform mit ebenso vereinbarten, genormten Spannmitteln dar.
Auch der Materialeinsatz und die Fertigung der Probekörper muss so einfach wie möglich sein.

Wenn Plastiker eine Prüfmaschine mit den vierstelligen Spannköpfen hätte, könnte er sich auf die einfachste Probenform beschränken.
So aber, müssen Kompromisse eingegangen werden.

Zunächst ist gefordert, dass sich die Probe auf der Länge Lc mit dem Prüfquerschnitt (axb; 0.7854xD² ) ohne Verzug (Biegung, Torsion) dehnen lässt.
Stichwort wäre "einachsiger Spannungszustand".

Spannbacken, (in Keilspannköpfen, hydraulisch oder pneumatisch betätigte) erzeugen im Einspannbereich und in unmittelbare Nähe Druck und Scherspannungen. Das wäre eine Störung des oben geforderten einachsigen Spannungszustandes.

Die Geometrie mit dem Übergangsbereich und dessen Minimalradius des genormten Zugstabes soll bewirken, dass die störenden Spannungen im Einspannbereich der Probe nicht in die Länge des Prüfquerschnitts wirken.

Wenn im Gabelgelenk-Hobby-Zugversuch der Querschnitsverlust im Einspannbereich der Probe durch den Bolzen durch Verbreiterung der Spannfläche und einem vergrößerten Radius im Übergangsbereich ausgeglichen wird ist das ein recht sauberer Kompromiss.

So ich hab´ Hunger
Gruß zero K

BTW: Gewinde zu Drucken ist auch eine Herausforderung - selbst wenn die Überhänge "nur" 60° betragen.


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