ES 
EN 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
PL 
AR Categoría: Pruebas de perfilometría
Análisis tridimensional de la superficie de un centavo con perfilometría sin contacto
Importancia de la perfilometría sin contacto para monedas
La moneda tiene un gran valor en la sociedad moderna, ya que se utiliza para intercambiar bienes y servicios. Las monedas y los billetes circulan por las manos de muchas personas. La transferencia constante de moneda física provoca deformaciones en la superficie. Nanovea 3D Perfilómetro escanea la topografía de monedas acuñadas en diferentes años para investigar las diferencias en la superficie.
Las características de las monedas son fácilmente reconocibles para el público en general, ya que son objetos comunes. Una moneda de un centavo es ideal para presentar la potencia del software de análisis avanzado de superficies de Nanovea: Mountains 3D. Los datos de superficie recopilados con nuestro perfilómetro 3D permiten realizar análisis de alto nivel sobre geometrías complejas con sustracción de superficies y extracción de contornos 2D. La sustracción de superficies con una máscara, un sello o un molde controlados compara la calidad de los procesos de fabricación, mientras que la extracción de contornos identifica las tolerancias con análisis dimensionales. El perfilómetro 3D y el software Mountains 3D de Nanovea investigan la topografía submicrométrica de objetos aparentemente simples, como las monedas de un centavo.
Objetivo de medición
Se escaneó toda la superficie superior de cinco monedas de un centavo utilizando el sensor lineal de alta velocidad de Nanovea. Se midieron los radios interior y exterior de cada moneda utilizando el software de análisis avanzado Mountains. Se cuantificó la deformación de la superficie mediante la extracción de cada superficie de moneda en un área de interés con sustracción directa de la superficie.
Resultados y debate
Superficie 3D
El perfilómetro Nanovea HS2000 tardó solo 24 segundos en escanear 4 millones de puntos en un área de 20 mm x 20 mm con un tamaño de paso de 10 um x 10 um para adquirir la superficie de un centavo. A continuación se muestra un mapa de altura y una visualización en 3D del escaneo. La vista en 3D muestra la capacidad del sensor de alta velocidad para captar pequeños detalles imperceptibles a simple vista. Se pueden ver muchos pequeños arañazos en la superficie de la moneda. Se investigan la textura y la rugosidad de la moneda que se observan en la vista en 3D.
Análisis dimensional
Se extrajeron los contornos de la moneda y, mediante un análisis dimensional, se obtuvieron los diámetros interior y exterior del borde. El radio exterior promedió 9,500 mm ± 0,024, mientras que el radio interior promedió 8,960 mm ± 0,032. Otros análisis dimensionales que Mountains 3D puede realizar con fuentes de datos 2D y 3D son mediciones de distancia, altura de escalón, planitud y cálculos de ángulos.
Resta de superficies
La figura 5 muestra el área de interés para el análisis de sustracción de superficie. Se utilizó la moneda de un centavo de 2007 como superficie de referencia para las cuatro monedas más antiguas. La sustracción de superficie de la moneda de un centavo de 2007 muestra diferencias entre las monedas con agujeros/picos. La diferencia total de volumen de superficie se obtiene sumando los volúmenes de los agujeros/picos. El error RMS se refiere a la precisión con la que coinciden las superficies de las monedas entre sí.
Conclusión
El escáner de alta velocidad HS2000L de Nanovea escaneó cinco monedas de cinco centavos acuñadas en diferentes años. El software Mountains 3D comparó las superficies de cada moneda utilizando la extracción de contornos, el análisis dimensional y la sustracción de superficies. El análisis define claramente el radio interior y exterior entre las monedas de un centavo, al tiempo que compara directamente las diferencias en las características de la superficie. Gracias a la capacidad del perfilómetro 3D de Nanovea para medir cualquier superficie con una resolución a nivel nanométrico, combinada con las capacidades de análisis de Mountains 3D, las posibles aplicaciones en investigación y control de calidad son infinitas.
AHORA, HABLEMOS DE SU SOLICITUD
Acabado dimensional y superficial de los tubos poliméricos
Importancia del análisis dimensional y superficial de los tubos poliméricos
Los tubos fabricados con material polimérico se utilizan habitualmente en muchos sectores, como el automovilístico, el médico, el eléctrico y muchos otros. En este estudio, se analizaron catéteres médicos fabricados con diferentes materiales poliméricos utilizando Nanovea. Perfilómetro 3D sin contacto para medir la rugosidad, la morfología y las dimensiones de la superficie. La rugosidad de la superficie es crucial para los catéteres, ya que muchos de los problemas que estos presentan, como infecciones, traumatismos físicos e inflamaciones, pueden estar relacionados con la superficie del catéter. Las propiedades mecánicas, como el coeficiente de fricción, también pueden estudiarse observando las propiedades de la superficie. Estos datos cuantificables pueden obtenerse para garantizar que el catéter pueda utilizarse en aplicaciones médicas.
En comparación con la microscopía óptica y la microscopía electrónica, la perfilometría 3D sin contacto que utiliza cromatismo axial es muy recomendable para caracterizar las superficies de los catéteres debido a su capacidad para medir ángulos/curvaturas, medir superficies de materiales a pesar de su transparencia o reflectividad, la mínima preparación de muestras y su naturaleza no invasiva. A diferencia de la microscopía óptica convencional, se puede obtener la altura de la superficie y utilizarla para el análisis computacional; por ejemplo, para encontrar dimensiones y eliminar formas para determinar la rugosidad de la superficie. Al requerir poca preparación de la muestra, en contraste con la microscopía electrónica, y al ser de naturaleza no invasiva, también permite una rápida recopilación de datos sin temor a la contaminación y los errores derivados de la preparación de la muestra.
Objetivo de medición
En esta aplicación, se utiliza el perfilómetro sin contacto Nanovea 3D para escanear la superficie de dos catéteres: uno fabricado en TPE (elastómero termoplástico) y otro en PVC (cloruro de polivinilo). Se obtendrán y compararán los parámetros de morfología, dimensión radial y altura de los dos catéteres.
Resultados y debate
Superficie 3D
A pesar de la curvatura de los tubos poliméricos, el perfilómetro sin contacto Nanovea 3D puede escanear la superficie de los catéteres. A partir del escaneo realizado, se puede obtener una imagen 3D para una inspección visual rápida y directa de la superficie.
Análisis dimensional 2D
La dimensión radial exterior se obtuvo extrayendo un perfil del escaneo original y ajustando un arco al perfil. Esto demuestra la capacidad del perfilómetro 3D sin contacto para realizar análisis dimensionales rápidos para aplicaciones de control de calidad. También se pueden obtener fácilmente múltiples perfiles a lo largo de la longitud del catéter.
Análisis de la superficie Rugosidad
La dimensión radial exterior se obtuvo extrayendo un perfil del escaneo original y ajustando un arco al perfil. Esto demuestra la capacidad del perfilómetro 3D sin contacto para realizar análisis dimensionales rápidos para aplicaciones de control de calidad. También se pueden obtener fácilmente múltiples perfiles a lo largo de la longitud del catéter.
Conclusión
En esta aplicación, hemos mostrado cómo se puede utilizar el perfilómetro sin contacto Nanovea 3D para caracterizar tubos poliméricos. En concreto, se obtuvieron datos de metrología superficial, dimensiones radiales y rugosidad superficial de catéteres médicos. Se determinó que el radio exterior del catéter de TPE era de 2,40 mm, mientras que el del catéter de PVC era de 1,27 mm. Se observó que la superficie del catéter de TPE era más rugosa que la del catéter de PVC. El Sa del TPE era de 0,9740 µm, en comparación con los 0,1791 µm del PVC. Aunque para esta aplicación se utilizaron catéteres médicos, la perfilometría 3D sin contacto también se puede aplicar a una gran variedad de superficies. Los datos y cálculos que se pueden obtener no se limitan a los que se muestran.
AHORA, HABLEMOS DE SU SOLICITUD
Tribología de polímeros
Introducción
Los polímeros se han utilizado ampliamente en una gran variedad de aplicaciones y se han convertido en una parte indispensable de la vida cotidiana. Los polímeros naturales, como el ámbar, la seda y el caucho natural, han desempeñado un papel esencial en la historia de la humanidad. El proceso de fabricación de los polímeros sintéticos puede optimizarse para conseguir propiedades físicas únicas, como resistencia, viscoelasticidad, autolubricación y muchas otras.
Importancia del desgaste y la fricción de los polímeros
Los polímeros se utilizan habitualmente en aplicaciones tribológicas, como neumáticos, rodamientos y cintas transportadoras.
Se producen diferentes mecanismos de desgaste en función de las propiedades mecánicas del polímero, las condiciones de contacto y las propiedades de los residuos o la película de transferencia que se forma durante el proceso de desgaste. Para garantizar que los polímeros posean una resistencia al desgaste suficiente en las condiciones de servicio, es necesaria una evaluación tribológica fiable y cuantificable. La evaluación tribológica nos permite comparar cuantitativamente los comportamientos de desgaste de diferentes polímeros de forma controlada y supervisada para seleccionar el material candidato para la aplicación deseada.
El tribómetro Nanovea ofrece pruebas repetibles de desgaste y fricción utilizando modos rotativos y lineales que cumplen con las normas ISO y ASTM, con módulos opcionales de desgaste a alta temperatura y lubricación disponibles en un sistema preintegrado. Esta gama inigualable permite a los usuarios simular los diferentes entornos de trabajo de los polímeros, incluyendo tensión concentrada, desgaste y alta temperatura, etc.
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En este estudio, demostramos que Nanovea Tribómetro es una herramienta ideal para comparar la fricción y la resistencia al desgaste de diferentes polímeros de una manera bien controlada y cuantitativa.
PROCEDIMIENTO DE PRUEBA
El coeficiente de fricción (COF) y la resistencia al desgaste de diferentes polímeros comunes se evaluaron mediante el tribómetro Nanovea. Se utilizó una bola de Al2O3 como material de contacto (pasador, muestra estática). Las marcas de desgaste en los polímeros (muestras dinámicas giratorias) se midieron utilizando un perfilómetro 3D sin contacto y un microscopio óptico una vez concluidas las pruebas. Cabe señalar que, como opción, se puede utilizar un sensor endoscópico sin contacto para medir la profundidad a la que el pasador penetra en la muestra dinámica durante una prueba de desgaste. Los parámetros de la prueba se resumen en la tabla 1. La tasa de desgaste, K, se evaluó utilizando la fórmula K=Vl(Fxs), donde V es el volumen desgastado, F es la carga normal y s es la distancia de deslizamiento.
Tenga en cuenta que en este estudio se utilizaron bolas de Al2O3 como material de contraste. Se puede sustituir por cualquier material sólido para simular con mayor precisión el rendimiento de dos muestras en condiciones de aplicación reales.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La tasa de desgaste es un factor vital para determinar la vida útil de los materiales, mientras que la fricción desempeña un papel fundamental durante las aplicaciones tribológicas. La figura 2 compara la evolución del COF de diferentes polímeros frente a la bola de Al2O3 durante las pruebas de desgaste. El COF sirve como indicador de cuándo se producen fallos y el proceso de desgaste entra en una nueva etapa. Entre los polímeros probados, el HDPE mantiene el COF constante más bajo, de ~0,15, a lo largo de toda la prueba de desgaste. El COF suave implica que se forma un contacto tribológico estable.
Las figuras 3 y 4 comparan las huellas de desgaste de las muestras de polímero después de medir la prueba con el microscopio óptico. El perfilómetro 3D sin contacto in situ determina con precisión el volumen de desgaste de las muestras de polímero, lo que permite calcular con exactitud las tasas de desgaste de 0,0029, 0,0020 y 0,0032 m3/N m, respectivamente. En comparación, la muestra de CPVC muestra la tasa de desgaste más alta, de 0,1121 m3/N m. En la huella de desgaste del CPVC se observan profundas marcas de desgaste paralelas.
CONCLUSIÓN
La resistencia al desgaste de los polímeros desempeña un papel fundamental en su rendimiento. En este estudio, demostramos que el tribómetro Nanovea evalúa el coeficiente de fricción y la tasa de desgaste de diferentes polímeros en un
de manera bien controlada y cuantitativa. El HDPE presenta el COF más bajo, ~0,15, entre los polímeros probados. Las muestras de HDPE, nailon 66 y polipropileno poseen bajos índices de desgaste de 0,0029, 0,0020 y 0,0032 m3/N m, respectivamente. La combinación de baja fricción y gran resistencia al desgaste hace que el HDPE sea un buen candidato para aplicaciones tribológicas de polímeros.
El perfilómetro 3D sin contacto in situ permite medir con precisión el volumen de desgaste y ofrece una herramienta para analizar la morfología detallada de las huellas de desgaste, lo que proporciona una mayor comprensión de los mecanismos fundamentales del desgaste.
AHORA, HABLEMOS DE SU SOLICITUD
Acabado superficial de paneles alveolares con perfilometría 3D
INTRODUCCIÓN
La rugosidad, la porosidad y la textura de la superficie del panel alveolar son factores críticos que deben cuantificarse para el diseño final del panel. Estas cualidades superficiales pueden correlacionarse directamente con las características estéticas y funcionales de la superficie del panel. Una mejor comprensión de la textura y la porosidad de la superficie puede ayudar a optimizar el procesamiento y la fabricabilidad de la superficie del panel. Se necesita una medición cuantitativa, precisa y confiable de la superficie del panel alveolar para controlar los parámetros superficiales para los requisitos de aplicación y pintura. Los sensores sin contacto Nanovea 3D utilizan una tecnología confocal cromática única capaz de medir con precisión estas superficies de los paneles.
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En este estudio, se utilizó la plataforma Nanovea HS2000 equipada con un sensor lineal de alta velocidad para medir y comparar dos paneles alveolares con diferentes acabados superficiales. Presentamos el Nanovea perfilómetro sin contacto’Capacidad para proporcionar mediciones de perfilado 3D rápidas y precisas, así como análisis exhaustivos y detallados del acabado superficial.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se midió la superficie de dos muestras de paneles alveolares con diferentes acabados superficiales, denominadas Muestra 1 y Muestra 2. La falsa color y la vista en 3D de las superficies de las Muestras 1 y 2 se muestran en la Figura 3 y la Figura 4, respectivamente. Los valores de rugosidad y planitud se calcularon mediante un software de análisis avanzado y se comparan en la Tabla 1. La muestra 2 presenta una superficie más porosa en comparación con la muestra 1. Como resultado, la muestra 2 posee una rugosidad Sa más alta, de 14,7 µm, en comparación con el valor Sa de 4,27 µm de la muestra 1.
En la figura 5 se comparan los perfiles 2D de las superficies de los paneles alveolares, lo que permite a los usuarios realizar una comparación visual del cambio de altura en diferentes puntos de la superficie de la muestra. Podemos observar que la muestra 1 presenta una variación de altura de ~25 µm entre el pico más alto y el valle más bajo. Por otro lado, la muestra 2 muestra varios poros profundos en todo el perfil 2D. El software de análisis avanzado tiene la capacidad de localizar y medir automáticamente la profundidad de seis poros relativamente profundos, como se muestra en la tabla de la figura 4.b Muestra 2. El poro más profundo de los seis tiene una profundidad máxima de casi 90 µm (paso 4).
Para investigar más a fondo el tamaño y la distribución de los poros de la muestra 2, se realizó una evaluación de la porosidad, cuyos resultados se analizan en la siguiente sección. La vista en corte se muestra en la figura 5 y los resultados se resumen en la tabla 2. Se puede observar que los poros, marcados en color azul en la figura 5, tienen una distribución relativamente homogénea en la superficie de la muestra. El área proyectada de los poros constituye el 18,91 % de la superficie total de la muestra. El volumen por mm² del total de poros es de ~0,06 mm³. Los poros tienen una profundidad media de 42,2 µm y la profundidad máxima es de 108,1 µm.
CONCLUSIÓN
En esta aplicación, hemos demostrado que la plataforma Nanovea HS2000 equipada con un sensor lineal de alta velocidad es una herramienta ideal para analizar y comparar el acabado superficial de muestras de paneles alveolares de forma rápida y precisa. Los escaneos de perfilometría de alta resolución, junto con un software de análisis avanzado, permiten una evaluación completa y cuantitativa del acabado superficial de las muestras de paneles alveolares.
Los datos que se muestran aquí representan solo una pequeña parte de los cálculos disponibles en el software de análisis. Los perfilómetros Nanovea miden prácticamente cualquier superficie para una amplia gama de aplicaciones en los sectores de semiconductores, microelectrónica, energía solar, fibra óptica, automoción, aeroespacial, metalurgia, mecanizado, recubrimientos, farmacéutico, biomédico, medioambiental y muchos otros.
AHORA, HABLEMOS DE SU SOLICITUD
Comprensión de los fallos en los recubrimientos mediante pruebas de rayado
Introducción:
La ingeniería de superficies de los materiales desempeña un papel importante en diversas aplicaciones funcionales, que van desde la apariencia decorativa hasta la protección de los sustratos contra el desgaste, la corrosión y otras formas de agresión. Un factor importante y determinante que influye en la calidad y la vida útil de los recubrimientos es su fuerza cohesiva y adhesiva.
Escaneo de alta velocidad con perfilometría sin contacto
Introducción:
Las mediciones de superficie rápidas y fáciles de configurar ahorran tiempo y esfuerzo, y son esenciales para el control de calidad, la investigación y el desarrollo, y las instalaciones de producción. El Nanovea Perfilómetro sin contacto Es capaz de realizar escaneos de superficies tanto en 3D como en 2D para medir características a escala nano y macro en cualquier superficie, lo que le confiere una amplia gama de usos.
Rugosidad superficial y características de una célula solar
Importancia de las pruebas de los paneles solares
Maximizar la absorción de energía de una célula solar es clave para la supervivencia de la tecnología como recurso renovable. Las múltiples capas de recubrimiento y protección de vidrio permiten la absorción, transmisión y reflexión de la luz necesaria para que las células fotovoltaicas funcionen. Dado que la mayoría de las células solares de consumo operan con una eficiencia de 15-18%, optimizar su producción de energía es una batalla constante.
Los estudios han demostrado que la rugosidad de la superficie desempeña un papel fundamental en la reflectancia de la luz. La capa inicial de vidrio debe ser lo más lisa posible para mitigar la reflectancia de la luz, pero las capas posteriores no siguen esta pauta. Es necesario un cierto grado de rugosidad en cada interfaz de recubrimiento para aumentar la posibilidad de dispersión de la luz dentro de sus respectivas zonas de agotamiento y aumentar la absorción de luz dentro de la célula. La optimización de la rugosidad de la superficie en estas regiones permite que la célula solar funcione al máximo de su capacidad y, con el sensor de alta velocidad Nanovea HS2000, la medición de la rugosidad de la superficie se puede realizar de forma rápida y precisa.
Objetivo de medición
En este estudio mostraremos las capacidades de Nanovea. Perfilómetro HS2000 con sensor de alta velocidad mediante la medición de la rugosidad superficial y las características geométricas de una célula fotovoltaica. Para esta demostración se medirá una célula solar monocristalina sin protección de vidrio, pero la metodología puede utilizarse para otras aplicaciones.
Procedimiento de ensayo y procedimientos
Se utilizaron los siguientes parámetros de prueba para medir la superficie de la célula solar.
Resultados y debate
A continuación se muestra la vista en falso color 2D de la célula solar y una extracción del área de la superficie con sus respectivos parámetros de altura. Se aplicó un filtro gaussiano a ambas superficies y se utilizó un índice más agresivo para aplanar el área extraída. Esto excluye las formas (o ondulaciones) mayores que el índice de corte, dejando atrás las características que representan la rugosidad de la célula solar.
Se tomó un perfil perpendicular a la orientación de las líneas de la rejilla para medir sus características geométricas, como se muestra a continuación. El ancho, la altura y el paso de las líneas de la rejilla se pueden medir para cualquier ubicación específica de la célula solar.
Conclusión
En este estudio, pudimos demostrar la capacidad del sensor lineal Nanovea HS2000 para medir la rugosidad y las características de la superficie de una célula fotovoltaica monocristalina. Con la capacidad de automatizar mediciones precisas de múltiples muestras y establecer límites de aprobación o rechazo, el sensor lineal Nanovea HS2000 es la opción perfecta para las inspecciones de control de calidad.
Referencia
1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. “Influencia de la rugosidad de la superficie en las características ópticas de las células solares multicapa“. Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, n.º 6, 2014, pp. 631-638.
AHORA, HABLEMOS DE SU SOLICITUD
Comparación del desgaste por abrasión en la tela vaquera
Introducción
La forma y la función de un tejido vienen determinadas por su calidad y durabilidad. El uso diario de los tejidos provoca el desgaste del material, por ejemplo, el amontonamiento, la pelusa y la decoloración. Un tejido de calidad inferior utilizado para prendas de vestir puede provocar a menudo la insatisfacción del consumidor y dañar la marca.
Intentar cuantificar las propiedades mecánicas de los tejidos puede plantear muchos retos. La estructura del hilo e incluso la fábrica en la que se produjo pueden dar lugar a una escasa reproducibilidad de los resultados de las pruebas. Esto dificulta la comparación de los resultados de las pruebas de distintos laboratorios. Medir las prestaciones de desgaste de los tejidos es fundamental para los fabricantes, distribuidores y minoristas de la cadena de producción textil. Una medición de la resistencia al desgaste bien controlada y reproducible es crucial para garantizar un control de calidad fiable del tejido.
Haga clic para leer la nota de aplicación completa.
¿Desgaste Rotativo o Lineal y COF? (Un estudio exhaustivo con el tribómetro Nanovea)
El desgaste es el proceso de eliminación y deformación de material en una superficie como resultado de la acción mecánica de la superficie opuesta. En él influyen diversos factores, como el deslizamiento unidireccional, la rodadura, la velocidad, la temperatura y muchos otros. El estudio del desgaste, la tribología, abarca muchas disciplinas, desde la física y la química hasta la ingeniería mecánica y la ciencia de los materiales. La compleja naturaleza del desgaste requiere estudios aislados sobre mecanismos o procesos de desgaste específicos, como el desgaste adhesivo, el desgaste abrasivo, la fatiga superficial, el desgaste por rozamiento y el desgaste erosivo. Sin embargo, el "desgaste industrial" suele implicar múltiples mecanismos de desgaste que se producen en sinergia.
Los ensayos de desgaste lineal alternativo y rotativo (clavija sobre disco) son dos configuraciones ampliamente utilizadas de conformidad con ASTM para medir los comportamientos de desgaste por deslizamiento de los materiales. Dado que el valor de la tasa de desgaste de cualquier método de ensayo de desgaste se utiliza a menudo para predecir la clasificación relativa de las combinaciones de materiales, es extremadamente importante confirmar la repetibilidad de la tasa de desgaste medida utilizando diferentes configuraciones de ensayo. Esto permite a los usuarios considerar cuidadosamente el valor de la tasa de desgaste reportado en la literatura, lo cual es crítico para entender las características tribológicas de los materiales.
Caracterización a alta velocidad de una concha de ostra
Las muestras grandes con geometrías complejas pueden resultar difíciles de manejar debido a su preparación, tamaño, ángulos agudos y curvatura. En este estudio se escaneará una concha de ostra para demostrar la capacidad del sensor lineal Nanovea HS2000 para escanear una muestra biológica grande con una geometría compleja. Aunque en este estudio se ha utilizado una muestra biológica, los mismos conceptos pueden aplicarse a otras muestras.
