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AR Categoria: Prove di profilometria
Analisi della superficie 3D di un centesimo con la profilometria senza contatto
Importanza della profilometria senza contatto per le monete
La valuta è molto apprezzata nella società moderna perché viene scambiata con beni e servizi. Le monete e le banconote circolano nelle mani di molte persone. Il trasferimento costante di valuta fisica crea deformazione superficiale. Il 3D di Nanovea Profilometro scansiona la topografia delle monete coniate in anni diversi per indagare le differenze superficiali.
Le caratteristiche delle monete sono facilmente riconoscibili al grande pubblico poiché si tratta di oggetti comuni. Un centesimo è l'ideale per presentare la forza del software avanzato di analisi delle superfici di Nanovea: Mountains 3D. I dati di superficie raccolti con il nostro profilometro 3D consentono analisi di alto livello su geometrie complesse con sottrazione di superficie ed estrazione di contorni 2D. La sottrazione della superficie con una maschera, un timbro o uno stampo controllati confronta la qualità dei processi di produzione mentre l'estrazione del contorno identifica le tolleranze con l'analisi dimensionale. Il software Profilometro 3D e Montagne 3D di Nanovea indaga la topografia submicronica di oggetti apparentemente semplici, come i penny.
Obiettivo di misurazione
L'intera superficie superiore di cinque monetine è stata scansionata utilizzando il sensore di linea ad alta velocità di Nanovea. Il raggio interno ed esterno di ciascun penny è stato misurato con il software Mountains Advanced Analysis. Un'estrazione dalla superficie di ciascun penny in un'area di interesse con sottrazione diretta della superficie ha quantificato la deformazione superficiale.
Risultati e discussione
Superficie 3D
Il profilometro Nanovea HS2000 ha impiegato solo 24 secondi per scansionare 4 milioni di punti in un'area di 20 mm x 20 mm con una dimensione di passo di 10um x 10um per acquisire la superficie di un centesimo. Di seguito sono riportate una mappa dell'altezza e una visualizzazione 3D della scansione. La vista 3D mostra la capacità del sensore ad alta velocità di rilevare piccoli dettagli impercettibili all'occhio. Sulla superficie del penny sono visibili molti piccoli graffi. La texture e la rugosità della moneta viste nella vista 3D sono studiate.
Analisi dimensionale
I contorni del centesimo sono stati estratti e l'analisi dimensionale ha permesso di ottenere i diametri interni ed esterni del bordo. Il raggio esterno è stato in media di 9,500 mm ± 0,024, mentre il raggio interno è stato in media di 8,960 mm ± 0,032. Ulteriori analisi dimensionali che Mountains 3D può eseguire su fonti di dati 2D e 3D sono le misure di distanza, l'altezza dei gradini, la planarità e il calcolo degli angoli.
Sottrazione di superficie
La Figura 5 mostra l'area di interesse per l'analisi di sottrazione della superficie. Il penny del 2007 è stato utilizzato come superficie di riferimento per i quattro penny più vecchi. La sottrazione della superficie dal penny del 2007 mostra le differenze tra i penny con fori/picchi. La differenza di volume totale della superficie si ottiene sommando i volumi dei fori/pezzi. L'errore RMS si riferisce al grado di concordanza tra le superfici dei penny.
Conclusione
Il sistema High-Speed HS2000L di Nanovea ha scansionato cinque monete coniate in anni diversi. Il software Mountains 3D ha confrontato le superfici di ciascuna moneta utilizzando l'estrazione dei contorni, l'analisi dimensionale e la sottrazione della superficie. L'analisi definisce chiaramente il raggio interno ed esterno tra i penny, confrontando direttamente le differenze tra le caratteristiche della superficie. Grazie alla capacità del profilometro 3D di Nanovea di misurare qualsiasi superficie con una risoluzione di livello nanometrico, combinata con le capacità di analisi di Mountains 3D, le possibili applicazioni di ricerca e controllo qualità sono infinite.
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Finitura dimensionale e superficiale dei tubi polimerici
Importanza dell'analisi dimensionale e superficiale dei tubi polimerici
I tubi realizzati in materiale polimerico sono comunemente utilizzati in molti settori, da quello automobilistico, medico, elettrico e molte altre categorie. In questo studio, utilizzando Nanovea sono stati studiati cateteri medici realizzati con diversi materiali polimerici Profilometro 3D senza contatto per misurare la rugosità della superficie, la morfologia e le dimensioni. La rugosità della superficie è fondamentale per i cateteri, in quanto molti problemi con i cateteri, tra cui infezioni, traumi fisici e infiammazioni, possono essere collegati alla superficie del catetere. Anche le proprietà meccaniche, come il coefficiente di attrito, possono essere studiate osservando le proprietà della superficie. Questi dati quantificabili possono essere ottenuti per garantire che il catetere possa essere utilizzato per applicazioni mediche.
Rispetto alla microscopia ottica e alla microscopia elettronica, la profilometria 3D senza contatto che utilizza il cromatismo assiale è altamente preferibile per la caratterizzazione delle superfici dei cateteri grazie alla capacità di misurare angoli/curvatura, alla capacità di misurare le superfici dei materiali nonostante la trasparenza o la riflettività, alla preparazione minima del campione e alla natura non invasiva. A differenza della microscopia ottica convenzionale, l'altezza della superficie può essere ottenuta e utilizzata per l'analisi computazionale, ad esempio per trovare le dimensioni e rimuovere la forma per trovare la rugosità della superficie. La preparazione minima del campione, a differenza della microscopia elettronica, e la natura senza contatto consentono inoltre di raccogliere rapidamente i dati senza temere la contaminazione e gli errori dovuti alla preparazione del campione.
Obiettivo di misurazione
In questa applicazione, il profilometro 3D senza contatto Nanovea viene utilizzato per scansionare la superficie di due cateteri: uno in TPE (elastomero termoplastico) e l'altro in PVC (cloruro di polivinile). I parametri di morfologia, dimensione radiale e altezza dei due cateteri saranno ottenuti e confrontati.
Risultati e discussione
Superficie 3D
Nonostante la curvatura dei tubi polimerici, il profilometro senza contatto Nanovea 3D è in grado di scansionare la superficie dei cateteri. Dalla scansione effettuata, è possibile ottenere un'immagine 3D per un'ispezione visiva rapida e diretta della superficie.
Analisi dimensionale 2D
La dimensione radiale esterna è stata ottenuta estraendo un profilo dalla scansione originale e adattando un arco al profilo. Questo dimostra la capacità del profilometro 3D senza contatto di condurre una rapida analisi dimensionale per applicazioni di controllo qualità. È inoltre possibile ottenere facilmente profili multipli lungo la lunghezza del catetere.
Analisi della superficie Rugosità
La dimensione radiale esterna è stata ottenuta estraendo un profilo dalla scansione originale e adattando un arco al profilo. Questo dimostra la capacità del profilometro 3D senza contatto di condurre una rapida analisi dimensionale per applicazioni di controllo qualità. È inoltre possibile ottenere facilmente profili multipli lungo la lunghezza del catetere.
Conclusione
In questa applicazione abbiamo mostrato come il profilometro 3D senza contatto Nanovea possa essere utilizzato per caratterizzare tubi polimerici. In particolare, sono state ottenute metrologie di superficie, dimensioni radiali e rugosità superficiale per cateteri medici. Il raggio esterno del catetere in TPE è risultato di 2,40 mm, mentre quello del catetere in PVC era di 1,27 mm. La superficie del catetere in TPE è risultata più ruvida di quella del catetere in PVC. Il Sa del TPE era di 0,9740µm rispetto a 0,1791µm del PVC. Per questa applicazione sono stati utilizzati cateteri medici, ma la profilometria 3D senza contatto può essere applicata anche a una grande varietà di superfici. I dati e i calcoli ottenibili non si limitano a quanto mostrato.
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Tribologia dei polimeri
Introduzione
I polimeri sono stati ampiamente utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni e sono diventati una parte indispensabile della vita quotidiana. I polimeri naturali, come l'ambra, la seta e la gomma naturale, hanno svolto un ruolo essenziale nella storia dell'umanità. Il processo di fabbricazione dei polimeri sintetici può essere ottimizzato per ottenere proprietà fisiche uniche come la tenacità, la viscoelasticità, l'autolubrificazione e molte altre.
Importanza dell'usura e dell'attrito dei polimeri
I polimeri sono comunemente utilizzati per applicazioni tribologiche, come pneumatici, cuscinetti e nastri trasportatori.
A seconda delle proprietà meccaniche del polimero, delle condizioni di contatto e delle proprietà dei detriti o del film di trasferimento che si formano durante il processo di usura, si verificano diversi meccanismi di usura. Per garantire che i polimeri abbiano una sufficiente resistenza all'usura nelle condizioni di servizio, è necessaria una valutazione tribologica affidabile e quantificabile. La valutazione tribologica ci permette di confrontare quantitativamente il comportamento all'usura di diversi polimeri in modo controllato e monitorato, per selezionare il materiale candidato per l'applicazione desiderata.
Il tribometro Nanovea offre test ripetibili di usura e attrito utilizzando modalità rotative e lineari conformi agli standard ISO e ASTM, con moduli opzionali di usura e lubrificazione ad alta temperatura disponibili in un unico sistema pre-integrato. Questa gamma impareggiabile consente agli utenti di simulare i diversi ambienti di lavoro dei polimeri, tra cui le sollecitazioni concentrate, l'usura, le alte temperature, ecc.
OBIETTIVO DI MISURAZIONE
In questo studio, abbiamo dimostrato che Nanovea Tribometro è uno strumento ideale per confrontare la resistenza all'attrito e all'usura di diversi polimeri in modo ben controllato e quantitativo.
PROCEDURA DI PROVA
Il coefficiente di attrito (COF) e la resistenza all'usura di diversi polimeri comuni sono stati valutati dal tribometro Nanovea. Come contromateriale (perno, campione statico) è stata utilizzata una sfera di Al2O3. Le tracce di usura sui polimeri (campioni rotanti dinamici) sono state misurate utilizzando a Profilometro 3D senza contatto e microscopio ottico al termine delle prove. Va notato che, come opzione, è possibile utilizzare un sensore endoscopico senza contatto per misurare la profondità di penetrazione del perno nel campione dinamico durante un test di usura. I parametri del test sono riepilogati nella Tabella 1. Il tasso di usura, K, è stato valutato utilizzando la formula K=Vl(Fxs), dove V è il volume usurato, F è il carico normale e s è la distanza di scorrimento.
Si noti che in questo studio sono state utilizzate sfere di Al2O3 come materiale di contrasto. È possibile sostituire qualsiasi materiale solido per simulare più fedelmente le prestazioni di due campioni in condizioni di applicazione reali.
RISULTATI E DISCUSSIONE
Il tasso di usura è un fattore vitale per determinare la durata di vita dei materiali, mentre l'attrito gioca un ruolo critico nelle applicazioni tribologiche. La Figura 2 confronta l'evoluzione del COF per diversi polimeri rispetto alla sfera di Al2O3 durante i test di usura. Il COF è un indicatore del momento in cui si verificano i guasti e il processo di usura entra in una nuova fase. Tra i polimeri testati, l'HDPE mantiene il COF costante più basso, pari a ~0,15, per tutta la durata del test di usura. Il COF regolare implica la formazione di un contatto tribale stabile.
Le Figure 3 e 4 confrontano le tracce di usura dei campioni di polimero dopo la misurazione al microscopio ottico. Il profilometro 3D senza contatto In-situ determina con precisione il volume di usura dei campioni di polimero, consentendo di calcolare accuratamente i tassi di usura di 0,0029, 0,0020 e 0,0032m3/N m, rispettivamente. In confronto, il campione di CPVC mostra il tasso di usura più elevato, pari a 0,1121m3/N m. Nella traccia di usura del CPVC sono presenti profonde cicatrici di usura parallele.
CONCLUSIONE
La resistenza all'usura dei polimeri gioca un ruolo fondamentale nelle loro prestazioni di servizio. In questo studio, abbiamo dimostrato che il Tribometro Nanovea valuta il coefficiente di attrito e il tasso di usura di diversi polimeri in un
in modo ben controllato e quantitativo. L'HDPE mostra il COF più basso, pari a ~0,15, tra i polimeri testati. I campioni di HDPE, Nylon 66 e Polipropilene possiedono bassi tassi di usura, rispettivamente pari a 0,0029, 0,0020 e 0,0032 m3/N m. La combinazione di basso attrito e grande resistenza all'usura rende l'HDPE un buon candidato per le applicazioni tribologiche dei polimeri.
Il profilometro 3D senza contatto in situ consente di misurare con precisione il volume dell'usura e offre uno strumento per analizzare la morfologia dettagliata delle tracce di usura, fornendo maggiori informazioni sulla comprensione fondamentale dei meccanismi di usura.
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Finitura superficiale dei pannelli alveolari con la profilometria 3D
INTRODUZIONE
La rugosità, la porosità e la struttura della superficie del pannello a nido d'ape sono fondamentali da quantificare per la progettazione finale del pannello. Queste qualità superficiali possono essere direttamente correlate all'estetica e alle caratteristiche funzionali della superficie del pannello. Una migliore comprensione della struttura e della porosità della superficie può aiutare a ottimizzare la lavorazione e la producibilità della superficie del pannello. Una misurazione quantitativa, precisa e affidabile della superficie del pannello a nido d'ape è necessaria per controllare i parametri della superficie per i requisiti di applicazione e verniciatura. I sensori 3D senza contatto Nanovea utilizzano un'esclusiva tecnologia confocale cromatica in grado di misurare con precisione le superfici dei pannelli.
OBIETTIVO DI MISURAZIONE
In questo studio, la piattaforma Nanovea HS2000 dotata di un sensore di linea ad alta velocità è stata utilizzata per misurare e confrontare due pannelli a nido d'ape con diverse finiture superficiali. Mostriamo la Nanovea profilometro senza contattodi fornire misurazioni di profilatura 3D rapide e precise e un'analisi approfondita e completa della finitura superficiale.
RISULTATI E DISCUSSIONE
Sono state misurate le superfici di due campioni di pannelli a nido d'ape con diverse finiture superficiali, ovvero il Campione 1 e il Campione 2. Le viste in falso colore e in 3D delle superfici dei Campioni 1 e 2 sono mostrate rispettivamente nella Figura 3 e nella Figura 4. I valori di rugosità e planarità sono stati calcolati con un software di analisi avanzato e sono confrontati nella Tabella 1. Il Campione 2 mostra una maggiore porosità della superficie. Il Campione 2 presenta una superficie più porosa rispetto al Campione 1. Di conseguenza, il Campione 2 possiede una rugosità maggiore. Di conseguenza, il Campione 2 possiede una rugosità Sa più elevata, pari a 14,7 µm, rispetto al valore Sa di 4,27 µm del Campione 1.
I profili 2D delle superfici dei pannelli a nido d'ape sono stati confrontati nella Figura 5, consentendo agli utenti di avere un confronto visivo della variazione di altezza in diversi punti della superficie del campione. Possiamo osservare che il campione 1 presenta una variazione di altezza di ~25 µm tra il picco più alto e la posizione più bassa della valle. D'altra parte, il campione 2 mostra diversi pori profondi lungo il profilo 2D. Il software di analisi avanzata è in grado di individuare e misurare automaticamente la profondità di sei pori relativamente profondi, come mostrato nella tabella della Figura 4.b Campione 2. Il poro più profondo tra i sei è quello che si trova nel profilo 2D. Il poro più profondo tra i sei ha una profondità massima di quasi 90 µm (Passo 4).
Per approfondire la dimensione e la distribuzione dei pori del campione 2, è stata eseguita una valutazione della porosità, discussa nella sezione seguente. La figura 5 mostra una vista a fette e la tabella 2 riassume i risultati. Si può osservare che i pori, contrassegnati in blu nella Figura 5, hanno una distribuzione relativamente omogenea sulla superficie del campione. L'area proiettata dei pori costituisce 18,9% dell'intera superficie del campione. Il volume per mm² dei pori totali è di ~0,06 mm³. I pori hanno una profondità media di 42,2 µm e la profondità massima è di 108,1 µm.
CONCLUSIONE
In questa applicazione, abbiamo dimostrato che la piattaforma Nanovea HS2000, dotata di un sensore di linea ad alta velocità, è uno strumento ideale per analizzare e confrontare la finitura superficiale dei campioni di pannelli a nido d'ape in modo rapido e preciso. Le scansioni profilometriche ad alta risoluzione abbinate a un software di analisi avanzato consentono una valutazione completa e quantitativa della finitura superficiale dei campioni di pannelli a nido d'ape.
I dati qui riportati rappresentano solo una piccola parte dei calcoli disponibili nel software di analisi. I profilometri Nanovea misurano virtualmente qualsiasi superficie per un'ampia gamma di applicazioni nei settori dei semiconduttori, della microelettronica, dell'energia solare, delle fibre ottiche, dell'industria automobilistica, aerospaziale, della metallurgia, della lavorazione, dei rivestimenti, dell'industria farmaceutica, biomedica, ambientale e in molti altri settori.
PARLIAMO ORA DELLA VOSTRA APPLICAZIONE
Capire i guasti del rivestimento con i test di graffiatura
Introduzione:
L'ingegneria superficiale dei materiali svolge un ruolo significativo in una varietà di applicazioni funzionali, che vanno dall'aspetto decorativo alla protezione dei substrati dall'usura, dalla corrosione e da altre forme di attacco. Un fattore importante e preponderante che determina la qualità e la durata dei rivestimenti è la loro forza coesiva e adesiva.
Scansione ad alta velocità con profilometria senza contatto
Introduzione:
Le misurazioni della superficie di configurazione rapida e semplice consentono di risparmiare tempo, fatica e sono essenziali per il controllo qualità, la ricerca e sviluppo e gli impianti di produzione. La Nanovea Profilometro senza contatto è in grado di eseguire scansioni di superficie sia 3D che 2D per misurare caratteristiche su scala nano-macro su qualsiasi superficie, fornendo un'ampia gamma di usabilità.
Ruvidità della superficie e caratteristiche di una cella solare
Importanza del test dei pannelli solari
La massimizzazione dell'assorbimento energetico di una cella solare è fondamentale per la sopravvivenza della tecnologia come risorsa rinnovabile. Gli strati multipli di rivestimento e di protezione del vetro consentono l'assorbimento, la trasmissione e la riflessione della luce necessari al funzionamento delle celle fotovoltaiche. Dato che la maggior parte delle celle solari di consumo funziona con un'efficienza di 15-18%, l'ottimizzazione della loro produzione di energia è una battaglia continua.
Gli studi hanno dimostrato che la rugosità della superficie gioca un ruolo fondamentale nella riflessione della luce. Lo strato iniziale di vetro deve essere il più liscio possibile per attenuare la riflessione della luce, ma gli strati successivi non seguono questa linea guida. È necessario un certo grado di rugosità all'interfaccia di ciascun rivestimento per aumentare la possibilità di diffusione della luce all'interno delle rispettive zone di esaurimento e aumentare l'assorbimento della luce all'interno della cella1. L'ottimizzazione della rugosità superficiale in queste regioni consente alla cella solare di funzionare al meglio e con il sensore ad alta velocità Nanovea HS2000 è possibile misurare la rugosità superficiale in modo rapido e preciso.
Obiettivo di misurazione
In questo studio mostreremo le capacità del Nanovea Profilometro HS2000 con sensore ad alta velocità misurando la rugosità superficiale e le caratteristiche geometriche di una cella fotovoltaica. Per questa dimostrazione verrà misurata una cella solare monocristallina senza protezione in vetro, ma la metodologia può essere utilizzata per diverse altre applicazioni.
Procedura di test e procedure
Per misurare la superficie della cella solare sono stati utilizzati i seguenti parametri di prova.
Risultati e discussione
Di seguito sono rappresentate la vista 2D in falsi colori della cella solare e l'estrazione dell'area della superficie con i rispettivi parametri di altezza. A entrambe le superfici è stato applicato un filtro gaussiano ed è stato utilizzato un indice più aggressivo per appiattire l'area estratta. In questo modo si esclude la forma (o ondulazione) più grande dell'indice di cut-off, lasciando le caratteristiche che rappresentano la rugosità della cella solare.
Per misurare le caratteristiche geometriche delle linee di griglia è stato tracciato un profilo perpendicolare all'orientamento delle stesse, come mostrato di seguito. La larghezza della linea di griglia, l'altezza del gradino e il passo possono essere misurati per qualsiasi punto specifico della cella solare.
Conclusione
In questo studio abbiamo potuto mostrare la capacità del sensore di linea Nanovea HS2000 di misurare la rugosità superficiale e le caratteristiche di una cella fotovoltaica monocristallina. Grazie alla possibilità di automatizzare misurazioni accurate di più campioni e di impostare limiti di accettazione e rifiuto, il sensore di linea Nanovea HS2000 è la scelta perfetta per le ispezioni di controllo qualità.
Riferimento
1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. "Influenza della rugosità superficiale sulle caratteristiche ottiche delle celle solari multistrato", Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, n. 6, 2014, pp. 631-638.
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Confronto dell'usura da abrasione sul denim
Introduzione
La forma e la funzione di un tessuto sono determinate dalla sua qualità e durata. L'uso quotidiano dei tessuti ne provoca l'usura, ad esempio l'impilamento, l'increspatura e lo scolorimento. La qualità inferiore dei tessuti utilizzati per l'abbigliamento può spesso portare all'insoddisfazione dei consumatori e al danneggiamento del marchio.
Il tentativo di quantificare le proprietà meccaniche dei tessuti può porre molte sfide. La struttura del filato e persino la fabbrica in cui è stato prodotto possono determinare una scarsa riproducibilità dei risultati dei test. È quindi difficile confrontare i risultati di test provenienti da laboratori diversi. La misurazione delle prestazioni di usura dei tessuti è fondamentale per i produttori, i distributori e i rivenditori della catena di produzione tessile. Una misurazione della resistenza all'usura ben controllata e riproducibile è fondamentale per garantire un controllo affidabile della qualità del tessuto.
Fate clic per leggere la nota applicativa completa!
Usura rotativa o lineare e COF? (Uno studio completo con il tribometro Nanovea)
L'usura è il processo di asportazione e deformazione di materiale su una superficie a seguito dell'azione meccanica della superficie opposta. È influenzato da una varietà di fattori, tra cui lo scorrimento unidirezionale, il rotolamento, la velocità, la temperatura e molti altri. Lo studio dell'usura, della tribologia, abbraccia molte discipline, dalla fisica e chimica all'ingegneria meccanica e alla scienza dei materiali. La natura complessa dell’usura richiede studi isolati su meccanismi o processi di usura specifici, come usura adesiva, usura abrasiva, fatica superficiale, usura da sfregamento e usura erosiva. Tuttavia, l’“usura industriale” implica comunemente molteplici meccanismi di usura che si verificano in sinergia.
I test di usura lineare alternativa e rotativa (perno su disco) sono due configurazioni conformi a ASTM ampiamente utilizzate per misurare il comportamento di usura da scorrimento dei materiali. Poiché il valore del tasso di usura di qualsiasi metodo di prova di usura viene spesso utilizzato per prevedere la classifica relativa delle combinazioni di materiali, è estremamente importante confermare la ripetibilità del tasso di usura misurato utilizzando diverse configurazioni di prova. Ciò consente agli utenti di considerare attentamente il valore del tasso di usura riportato in letteratura, fondamentale per comprendere le caratteristiche tribologiche dei materiali.
Caratterizzazione ad alta velocità di un guscio d'ostrica
I campioni di grandi dimensioni con geometrie complesse possono rivelarsi difficili da lavorare a causa della preparazione del campione, delle dimensioni, degli angoli acuti e della curvatura. In questo studio verrà scansionata una conchiglia di ostrica per dimostrare la capacità del sensore di linea Nanovea HS2000 di scansionare un campione biologico di grandi dimensioni con una geometria complessa. Anche se in questo studio è stato utilizzato un campione biologico, gli stessi concetti possono essere applicati ad altri campioni.
