Ударная вязкость PETG M5 от U3Print и некоторых других пластиков

Подписаться на 3Dtoday
Proline
Идет загрузка
Загрузка
05.05.19
1601
16
Расходные материалы
22
Всем привет! Сегодня мы испытываем пластики на ударную вязкость.

Если конечно я правильно понял, что это такое, поскольку курс сопромата забыт, как страшный сон. Получив очередной пластик на конкурс, я решил поставить себя на место разработчиков и понять, для кого они его сделали. Те примеры, которые были приведены, меня не вдохновили, поскольку ничего такого сломанного на примете не было, да и потом как испытывать например тот же стопор с детской коляски, роботом как в известном магазине или нанять реального ребенка? В первом случае не хватит времени до окончания конкурса, а во втором будет сложно добиться повторяемости результатов.
31429136603bebf0182aae8c5f186e00.jpg

Хотя постойте-ка, вы там что-то про ударную вязкость писали, это уже интереснее.

Ударная вязкость (УВ) – это показатель, характеризующий сопротивление полимеров ударным нагрузкам, выраженным работой, затрачиваемой на разрушение при ударе, отнесенной к единице площади поперечного сечения образца.

ГОСТ 4647-80 по определению ударной вязкости по методу Шарпи я дочитывал уже во сне (в том самом страшном, про сопромат, который завтра надо сдавать, а у меня еще лабы не зачтены).
6160305a89727b126cb066001a94464a.png
Такого прибора поблизости не оказалось, поэтому у меня будет свой метод, с блекджеком и с шашками и лаборантками. Итак метод по Proline заключается в следующем. Боек маятника мы заменяем пулей (GAMO Round) пневматического пистолета (ИЖ-67), гравитационное поле планеты на баллистический гель (желатин 10%, температура 5 градусов Цельсия). Образцы представляют собой мишени из испытуемого материала размером с 10-рублевую монету, только тоньше в 2 раза (для иностранцев и жителей других планет это цилиндр диаметром 22 мм и высотой 1 мм). Писать обзор будем параллельно с испытаниями, так что на данный момент я сам еще не знаю, чем все это закончится.
d303cd267ba2c6ac59e1b74d8dd40567.jpg
Осмотр давно не используемого ИЖа показал его непригодность, ввиду разрушения резиновых прокладок и чуть было не нарушил все планы, день был потрачен на езду по магазинам и поиск хоть чего-то похожего. Но переписывать всю методику было лень и поэтому было решено прокладки распечатать, хотя веры в эту затею не было. На удивление с третьей попытки все получилось, "резиновые" колечки и прокладки из китайского флекса, хоть и криво напечатанные, держали углекислоту как родные.
d3108301c3fc87442adb76a82253ac18.JPG
Теперь необходимо провести серию контрольных замеров без образцов. Энергия пули полностью гасится 11 см геля, повторяемость в серии из пяти выстрелов отличная. Примем 11 см за 100%. Переход к %% мне кажется логичным, исходя из того, что высчитывать дульную энергию мне неохота и того, что - "моя методика, в чем хочу в том и измеряю". Если есть желающие попрактиковаться в физике, могу предоставить все недостающие данные.

Теперь перейдем к нашим претендентам:

1. PLA неизвестного китайского производителя, полученный в комплекте с принтером.

2. HIPS (спасибо Евгению Ивановичу за пробник)

3. SBS российского производства

4. ABS российского производства

5. Flex из Китая

6. PETG Алюминий от U3Print (остался с прошлого конкурса)

7. PETG Bronze (оттуда же)

8. PETG российского производства

9. PETG Metal Hammer (MH) от U3Print

10. PETG M5 от U3Print

Были еще несколько образцов ПЛА и АБС, но 10 число круглое, на нем и остановимся. К сожалению нейлоны на тест мне не прислали, если попадутся протестирую позже. PETG Медный от U3Print (да, такое название ему больше подходит) закончился, но думаю его свойства от бронзы не сильно отличаются. Все PETGи поставил рядом, поскольку скорее всего их и надо будет сравнивать с модифицированным. Распечатываем образцы и дадим им денек "отдохнуть, нормализоваться". Параметры печати: сопло 0.7, слой 0.1, заполнение 100%, слои перпендикулярны, температура рекомендованная. Все результаты испытаний поместились на одном фото.
f864d7d082e42a7497425d5d25e786d1.jpg
После "статистической обработки" результаты распределились следующим образом

0. контроль (без образца) 111 мм - 0% (без потерь энергии)

1. PLA 74 мм - 33.3 %

2. HIPS 98 мм - 11.7%

3. SBS не оценивается

4. ABS 75 мм - 32.4%

5. Flex не оценивается

6. PETG А 88 мм - 20.7%

7. PETG B 82 мм - 26.1%

8. PETG Ч 80 мм - 27.9%

9. PETG MH 73 мм - 34.2%

10. PETG M5 86 мм - 22.5%

Результаты SBS не были засчитаны из-за большого разброса значений, а флекс был снят за читерство, поскольку пытался тормозить пулю, ныряя за ней в гель. Возможно эти 2 материала требуют дополнительного внимания, но обзор не о них. Первое место разделяют PETG Metal Hammer, ABS и PLA, на втором все остальные PETG, на последнем HIPS.

Во второй тур выходят PETG Metal Hammer и HIPS, как наиболее яркие представители, а также PETG M5, куда же без него. Распечатываются мишени удвоенной толщины, 2 мм. Результаты:

2. HIPS 96 мм - 13.5%

9. PETG MH 85 мм - 23.4%

10. PETG M5 69 мм - 37.8%

Зависимость от толщины нелинейная и при этом произошла смена лидеров, что скорее всего говорит о том, что испытывается не только ударная вязкость, но и свой вклад вносят особенности 3D печати, например межслойная адгезия, рисунок заполнения, толщина сопла, слоя... Геометрия у всех одинаковая, а вот прочие параметры на УВ готового изделия могут влиять. Также изменился характер разрушения, HIPS и Metal Hammer отделались аккуратным отверстием, в то время как M5 разлетелся вдребезги. Теперь понятно на что ушла энергия пули. Почему MH удвоенной толщины показал худший результат, чем даже одинарной на данный момент для меня остается загадкой, единственное что их отличает, это то, что одинарный был суточной выдержки, возможно это еще одна значимая переменная в 3D печати.
9e3f2c21bc82321e9949f18172386688.JPG
Повышаем ставки, вернее увеличиваем толщину мишени до 2.5 мм, ну и чтобы быть ближе к реалиям печати, увеличиваем толщину слоя до 0.2 мм. Предстоит дуэль между M5 и MH, кто победит специально обученный пластик или ряженный? Результаты:

9. PETG MH 76 мм - 31.5%
10. PETG M5 24 мм - 78.4%

На этот раз разлетелись оба, но M5 похоже начинает догадываться в чем секрет успеха и поэтому разлетелся на более мелкие кусочки.
eae0311e0e4bb3dae670732f5631e863.JPG
Если еще раз перечитываем определение ударной вязкости, в нашем случае та самая площадь поперечного сечения и есть суммарная площадь всех расколов, чем больше разрывов в пластике, тем больше на это уходит энергии (хотя, как я уже говорил, сопромат не мое).

Толщина 3 мм, показательные выступления.

10. PETG M5 18 мм - 83.8%

Получилась вот такая красивая пальма.
PREVIEW
От аккуратных дырочек и след простыл, теперь пластик колется. На данный момент мы имеем 5 измерений для разной толщины пластика и можем сделать попытку анализа полученных значений. Загоняем в Calc, строим график.
61c6ece89a2124bb80b7b5f1c2def816.png
Тенденция налицо, зависимость слабо проглядывается, допечатываем 0.5 и 1.5 мм.
cac00fa1943f4f1f932b156c13b69d75.png
Так уже лучше, но похоже 2 мм отстрел выбивается из общей картины и причин на то может быть несколько, от преступной халатности невнимательности, до бракованной пули. Печатаем заново, 57.6%, больше похоже на ожидания.
47de184e85f3837b088333e46d2d4a23.png
В статистику не полезем, просто нарисуем пару линий, чтобы предположить при какой толщине мишени она задержит пулю на 100%, получается примерно 3.6 мм
e3f1a89728d5eed473c4a3271f526225.png
Дадим запас 10%, получается около 4 мм. Печатаем 3.5 и 4 мм.

3.5 - 95.1%, если кто-то еще следит за цифрами. В мм не даю, поскольку забыл убрать гель в холодильник и результаты нормировались по контрольным.
08b0154d79a0a6ee2737437eac2e214d.jpg
Ну это уже хорошо, можно выходить на рынок и выпускать каски для мышей, но что с другими материалами в данном диапазоне? MH мне еще понадобится для своего обзора, поэтому возьму HIPS и обычный PETG.
52dbdcf4c704897dfb16153f9c8306be.JPG
Обычный раскололся, но пулю полностью остановил, HIPS же только помялся. На всякий случай он получил еще одну пулю с другой стороны, но и ее он выдержал. Почему бывший аутсайдер вдруг вырвался в лидеры выяснять не будем, вернемся к PETGам. На всякий случай второй раз получил и M5, после чего раскололся, но пулю задержал.
5c59167b1a9068ff591806ded7682444.JPG
Рассматривая эти 3 материала, мышиные каски все же лучше делать из HIPSа (а что бывают другие варианты?), поскольку его деформация более пластичная и есть вероятность спасти пациента от серии выстрелов, в то время как каска из М5 может в любой момент лопнуть, хотя и ценой спасения своего хозяина. Каска же из обычного полиэтилентерефталата, хоть и модифицированного гликолем, может рассматриваться как одноразовая либо должна иметь большую толщину.

Выводы.

Модифицированный PETG от U3Print в тестах на устойчивость к ударным нагрузкам немного опередил обычный PETG, хотя возможно это статистическая погрешность, поскольку число испытаний недостаточно для утверждения. Параметры печати влияют на данную устойчивость, но это отдельная тема.
P. S. Посмотрел предыдущие обзоры данного пластика и у меня сложилось впечатление, что свойства серого и белого M5 различаются, что белый более хрупкий и похож на обычный PETG, а серый более вязкий и гибкий. Может белый был перепутан с обычным а может у него должны быть другие рекомендованные параметры, например температура сопла.
P. P. S. Пока ни одна мышь не пострадала.
Подписаться на 3Dtoday
22
Комментарии к статье

Комментарии

06.05.19 в 00:26
0
Попробуйте не 100% заполнение, а например 70% или 80%, будете удивлены.

Ударную нагрузку будет лучше всего держать слоеный (клееный или плавленый, не важно) композит из мягкого и прочного материаллов, причем на столько хорошо, что ваша каска из 4мм станет 1.5-2мм или даже тоньше. Еще круче станет, когда вы одним слоем сделаете что то типа стеклоткани.

Математика вычислений толщины слоя пробития не будет похожа на сумму возможностей компонентов, так как вместо растрескивания для монолита у вас композит будет работать на разрыв, где усилия требуются на пару порядков больше.

p.s. вы почему то забыли про нейлон, упругий и прочный, идеальный для данной задачи
06.05.19 в 12:12
0
Попробуйте не 100% заполнение, а например 70% или 80%, будете удивлены.

PETG M5 4 мм, заполнение 65% (всего 20 слоев, 6 сплошных, остальные 50%) - 37 мм - 66,6%

4825820e404363f171673ade1525c133.JPG


Что по графику соответствует примерно 2.4 мм сплошного образца или 60% от 4 мм, что вполне согласуется с "теорией".

16dc2b137b1473c691378117f4c74b95.png


Вывод: пока не удивился.


Ударную нагрузку будет лучше всего держать слоеный (клееный или плавленый, не важно) композит из мягкого и прочного материаллов
Тут я не спорю, но разработка касок для мышей не была моей основной задачей, иначе я пошел бы другим путем. Мне кажется у флекса неплохой потенциал для гашения энергии пули (во всяком случае в форме шара, остроконечные его легко прошивают).


вы почему то забыли про нейлон, упругий и прочный, идеальный для данной задачи

К сожалению нейлоны на тест мне не прислали, если попадутся протестирую позже.

Про нейлон я не забыл, просто еще не попадались.
06.05.19 в 00:45
0
Интересный метод и результаты. А если попробовать заполнение менее 100%?
06.05.19 в 12:15
0
результаты в предыдущем комментарии
06.05.19 в 11:52
0
Получилась вот такая красивая пальма.
А если её перевернуть - то будет ещё красивее.. :-) :-)
f2af0f654062995f63d7dbaf5fa18437.jpg
06.05.19 в 12:24
0
))) Да, и вообще толстые они мне все время таблетки напоминали. А на 3.5 мм как мне сказали руна древнегерманская, которая дает абсолютную защиту (ну только кроме пули, в то время их еще не было..)
07.05.19 в 07:41
2
ABS, ABS-у рознь. У меня с метра, был один "индивид", "муркой" не брался. :) Но, как показала практика, даже незначительные ударные нагрузки могут разнести PETG к чертям. С высоты чуть больше метра упали ножницы с восстановленной ручкой. Все. кранты. Понятно, что место "перелома" имело внутреннее напряжение. Но, хрупок. А что делать, за твердость приходится платить. :)
Гель порадовал. :) Доведите до 20% и добавьте глицерин - практически балистический получите. :)
07.05.19 в 08:47
1
20% это мышечная ткань, 10% жировая. В данном случае для пневматики 20% будет избыточен, точность снизится. Еще от температуры зависит, 20% при комнатной примерно как 10% при 5 градусах. Низкая температура предпочтительнее, меньше расход желатина и микробы не так быстро разводятся, из минусов - температуру надо поддерживать, конденсация. Замедленные видео через десятипроцентный тоже эффектнее получаются. Глицерин не знаю, всегда без него делал, если надолго и несколько раз переплавлять можно еще антибиотиков добавить.
08.05.19 в 14:02
0
Глицерин как раз для замедления размножения микробов. Я таки предпочитаю 20% :) , но тут уже для каких целей использовать. В вашем случае, скорей всего и 10% достаточно.
О-о-о! Съемка это еще то развлечение. К сожалению, не имею высокоскоростной камеры, но даже на замедлении достаточно интересно смотрится как идет волна в геле а потом проявляется пуля оставляя за собой канал. Интересно было наблюдать "вдавливание" осколков PLA, когда они уже есть, а пуля еще не видна. :)
07.05.19 в 08:28
1
... это уже хорошо, можно выходить на рынок и выпускать каски для мышей, ...
...
...Пока ни одна мышь не пострадала...
Уже можно начинать использовать новый 3D-термин при тестировании образцов.

Манулинг МышЫжинг.

e3e2cf1a493323989897ca146d40a863.jpg


ead5f4c41d507806ba2bb569437782c1.jpg
f9a85dddb14c0692f7a4c247cc97d197.jpg




***
У меня с метра, был один "индивид", "муркой" не брался.
И всё-же я бы рекомендовал расстояние в 100~200 мм,
хотя ничего не мешает сделать децимацию дециметровую пошаговую линейку...
Воздух при этом можно заменить поролоном.
07.05.19 в 16:51
0
HIPS, он же high-impact polystyrene, он же ударопрочный полистирол. Черт его знает, по сравнению с чем он ударопрочный. Но всё же :). Вот прямо в названии полимера отражена его повышенная сопротивляемость удару (ударная вязкость?). Так что для мышиных касок самое оно, PETG не котируется :).
09.05.19 в 08:25
0
Черт его знает, по сравнению с чем он ударопрочный.
>polystyrene
>high-impact polystyrene

Л - логика.
07.05.19 в 22:08
0
Как минимум по сравнению с обычным полистиролом. Странно, что на малой толщине его пробивало так легко, наверное надо еще с литым сравнить, все же вся эта слоистость ему на пользу не идет. Еще почитал про закалку пластиков (хотя по описанию, больше похоже на отпуск, если с металлами сравнивать), тоже тема для размышлений.
07.05.19 в 22:09
0
-
07.05.19 в 22:09
0
-

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Impossible Objects анонсировала CBAM 3D-принтер второго поколения

Неограниченные возможности дизайна с BigRep ONE

Команда Йозефа Пруши выпустила слайсер PrusaSlicer 2.0

ИНСТРУКЦИЯ Настройка механики ОСИ Z. Creality Ender 3

Компания BigRep анонсировала промышленный FDM 3D-принтер Studio G2

Обновление мозгов FlashForge Dreamer