Categoria: Profilometria | Textura e grão

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Application Note | Stent Coating Adhesion Testing

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Quantifying Coating Failure and Adhesion Performance on Drug-Eluting Stents

Research & Experimental Testing

Duanjie Li, PhD

Visual Design & Editorial

Andrew Shore

Introdução

Blood is carried through arteries from the heart to the rest of the body. Any weakening or blockage of these vessels can pose significant health risks and may become life-threatening. A stent is a small mesh tube inserted into the lumen of a blood vessel to treat narrowed or weakened arteries. Stent implantation is now a widely used procedure to support the arterial wall and restore blood flowᶦ.

Metal stent mesh geometry illustrating the structural complexity of vascular implant design.

Why coating adhesion matters in drug-eluting stents

Drug-eluting stents represent a major advancement in stent technology. They incorporate a biodegradable, biocompatible polymer coating that enables controlled drug release at the arterial site, helping to inhibit intimal thickening and reduce the risk of restenosisᶦᶦ.

A critical concern in these systems is the delamination of the polymer coating from the metallic stent substrate. This coating carries the drug-eluting layer, and its adhesion directly impacts device performance and reliability.

To improve coating adhesion, stents are often designed with complex geometries. In this study, the polymer coating is located at the bottom of grooves within the stent mesh. This configuration presents a significant challenge for adhesion measurement.

A reliable method is required to quantitatively evaluate the interfacial strength between the polymer coating and the metal substrate. The small diameter of the stent mesh, comparable to a human hair, combined with its three-dimensional geometry, requires:

ultrafine X-Y positioning accuracy
precise control of applied load
accurate depth measurement during testing

ℹ️ Saiba mais sobre nanoindentation and scratch testing lab services for coating adhesion and failure analysis.

Measurement Method

Nano scratch testing is performed using the Testador Mecânico NANOVEA PB1000, in Nano Scratch Mode, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal mesh of stent samples.

Controlled scratch measurements are carried out on stent geometries with dimensions comparable to a human hair, enabling precise evaluation of coating adhesion on complex stent structures.

NANOVEA PB1000 Advanced

Testador Mecânico

Condições de teste

1. Regular Stent Samples

The stent is fixed on the sample stage, with a support wire inserted inside the stent tube to ensure stability during nano scratch testing. The NANOVEA Mechanical Tester is used to perform nano scratch measurements using the parameters summarized in Table 1, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal substrate.

Parameter	Value
Load type	Progressivo
Initial load	0.05 mN
Final load	300 and 100 mN
Sliding speed	0.5 mm/min
Sliding distance	0.5 mm
Indenter geometry	Cônico
Indenter material (tip)	Diamante
Raio da ponta do indentador	20 µm
Temperatura	24°C (room)

Tabela 1: Test parameters for nano scratch measurements on regular stent samples

2. Grooved Stent Samples

The SEM image in Fig. 1 shows the cross-section of the stent sample. The stent features a groove with a depth of approximately 30 µm. The polymer coating, with a thickness of 10.8 µm, is located at the bottom of the groove.

Standard 60° conical diamond tips are not sharp enough to reach the bottom of the groove without contacting the sidewalls. Therefore, a sharper 40° conical diamond tip is used in this study (Fig. 2).

Nano scratch measurements are performed using the parameters summarized in Table 2.

Parameter	Value
Load type	Progressivo
Initial load	0.1 mN
Final load	300 mN
Taxa de carregamento	300 mN/min
Scratch length	0.25 mm
Scratch speed	0.25 mm/min
Indenter geometry	40° cone
Indenter material (tip)	Diamante
Raio da ponta do indentador	5 µm

Table 2: Test parameters for nano scratch measurements on grooved stent samples

Fig. 1: SEM cross-section of a grooved stent showing polymer coating located at the bottom of the groove, highlighting the challenge of coating adhesion measurement in recessed geometries.

Fig. 2: Schematic of a 40° conical diamond tip designed for nano scratch testing inside stent grooves, enabling accurate adhesion measurement without sidewall interference.

Resultados e Discussão

The stent mesh has a diameter of approximately 100 μm, comparable to a human hair. Precise positioning is therefore critical to ensure the scratch test is performed at the center of the stent mesh. The NANOVEA Mechanical Tester provides X–Y positioning accuracy down to 0.25 μm, enabling accurate test placement under the integrated optical microscope.

1. Regular Stent Samples

Nano scratch testing is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch track on the stent is shown in Fig. 3a, while failure behavior at different stages is presented in Fig. 3b and 3c.

Two critical loads are identified:

Lc1: the load at which the first visible damage appears on the coating
Lc2: the load at which the coating is fully removed and the substrate is exposed

The evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth is shown in Fig. 4, providing insight into the progression of coating failure during the test.

The first signs of coating damage appear at Lc1 ≈ 14.5 mN. As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a wider and deeper scratch track. During this phase, the COF increases from approximately 0.05 to 0.7.

At Lc2 ≈ 78.1 mN, the coating is fully delaminated from the metal substrate. Beyond this point, as the load continues to increase, both COF and penetration depth remain relatively stable due to the mechanical support of the underlying metal substrate.

(a) Full Scratch Track

(b) Lc1 ≈ 14.5 mN

Fig. 3: Nano scratch track on a stent coating under progressively increasing load, showing (a) full scratch path, (b) initial coating failure at Lc1 ≈ 14.5 mN, and (c) complete coating delamination at Lc2 ≈ 78.1 mN.

Fig. 4: Evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth during nano scratch testing of a stent coating under progressively increasing load, showing the progression of coating failure and transition to substrate support.

Failures during nano scratch testing up to a maximum load of 300 mN occur at critical loads below 100 mN. To enable a more quantitative comparison of coating performance, additional tests are performed with a maximum load of 100 mN on two stent samples, referred to as Sample 1 and Sample 2.

Fig. 5 compares the scratch tracks of Sample 1 and Sample 2 after nano scratch testing. Sample 1 exhibits the first sign of coating damage at a critical load of Lc1 ≈ 13.2 mN, while Sample 2 shows initial failure at a higher load of Lc1 ≈ 21.1 mN.

Coating delamination occurs at 62.5 mN for Sample 1. In contrast, the coating on Sample 2 remains intact throughout the test, continuing to protect the metal substrate under the same loading conditions.

This behavior is further reflected in the evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth, as shown in Fig. 6. When the diamond tip penetrates through the coating and contacts the metal substrate in Sample 1, the COF reaches a peak while the penetration depth decreases due to the increased stiffness of the underlying substrate.

(a) Sample 1 – Early Coating Failure

(b) Sample 2 – Improved Coating Integrity

Fig. 5: Comparison of nano scratch tracks for two stent coatings, showing (a) early coating failure and delamination in Sample 1, and (b) improved coating integrity in Sample 2 under the same loading conditions.

Fig. 6: Comparison of coefficient of friction (COF) and penetration depth for Sample 1 and Sample 2 during nano scratch testing, showing earlier substrate contact and higher friction response in Sample 1, indicating weaker coating adhesion.

2. Grooved Stent Samples

As shown in Fig. 1 and Fig. 7, the grooved stent mesh has a diameter of approximately 90 μm, comparable to a human hair. The groove has a width of ~50 μm and a depth of 30 μm. This geometry presents a significant challenge for nano scratch testing, particularly for evaluating coating adhesion at the bottom of the groove.

Precise positioning is critical to locate the scratch test within the groove. The nano scratch test is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch tracks of grooved stent Samples 3 and 4 are compared in Fig. 7.

The critical load Lc is defined as the load at which the coating fails and the substrate becomes exposed. The evolution of normal load and penetration depth, shown in Fig. 8, provides further insight into the progression of coating failure during testing.

As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a deeper scratch track. When the critical load Lc is reached, the coating delaminates from the metal substrate.

Sample 3 exhibits coating failure at Lc ≈ 126 mN, while Sample 4 fails at a higher load of Lc ≈ 173 mN. This difference indicates stronger adhesion of the coating in Sample 4.

The measured critical loads enable quantitative comparison of coating adhesion performance. Under the same testing conditions, the coating on Sample 4 demonstrates higher resistance to delamination, making it the better-performing candidate in this study.

(d) Sample 4 – Higher Adhesion in Groove (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 7: Nano scratch tracks inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing (c) coating failure at Lc ≈ 126 mN in Sample 3 and (d) higher adhesion with delayed failure at Lc ≈ 173 mN in Sample 4.

(a) Sample 3 – Earlier Coating Failure (Lc ≈ 126 mN)

(b) Sample 4 – Delayed Failure and Higher Adhesion (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 8: Evolution of normal load and penetration depth during nano scratch testing inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing earlier coating failure in Sample 3 and delayed failure at higher load in Sample 4. The vertical green line indicates the critical load (Lc) where coating delamination occurs.

Conclusão

This study demonstrates the ability of the NANOVEA Mechanical Tester to quantitatively evaluate the cohesive and adhesive strength of polymer coatings on both regular and grooved stent geometries using nano scratch testing.

The recessed geometry of the stent grooves, approximately 50 μm wide and 30 μm deep, presents a significant challenge for coating adhesion measurement. The high X–Y positioning accuracy of 0.25 μm enables precise placement of the scratch test within these confined regions, allowing direct evaluation of coating performance where failure is most critical.

By applying a controlled, progressively increasing load, critical loads associated with coating failure can be identified and compared across samples. This approach enables reliable differentiation of coating adhesion performance and interfacial integrity, even on small, complex stent structures.

Referências

[I] http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/stents
[II] http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-99402006000300008

Frequently Asked Questions About Stent Coating Adhesion Testing

What is stent coating adhesion testing?

Stent coating adhesion testing evaluates how strongly a polymer coating is bonded to the metal substrate of a stent. Techniques such as nano scratch testing quantify the load at which coating damage and delamination occur, providing measurable indicators of adhesion strength.

What is critical load (Lc) in nano scratch testing?

Critical load (Lc) is the applied load at which a coating fails during a scratch test.

Lc1 corresponds to the first visible damage in the coating
Lc2 indicates complete coating removal and exposure of the substrate

These values are used to quantify and compare coating adhesion performance.

Why is coating adhesion important in drug-eluting stents?

Coating adhesion directly affects the reliability of drug-eluting stents. Poor adhesion can lead to coating delamination, which may compromise controlled drug release and increase the risk of device failure.

How do you measure coating adhesion inside stent grooves?

Measuring adhesion inside stent grooves requires high positioning accuracy and appropriate indenter geometry. Nano scratch testing with sharp diamond tips allows access to recessed coating regions, enabling direct evaluation of adhesion within complex stent geometries.

What does coefficient of friction (COF) indicate in scratch testing?

The coefficient of friction (COF) reflects changes in surface interaction during the scratch test. A sudden increase in COF often indicates coating failure and contact between the indenter and the underlying metal substrate.

How can nano scratch testing compare different coating formulations?

Nano scratch testing enables direct comparison of coatings by measuring critical loads under controlled conditions. Higher critical loads indicate stronger adhesion and improved resistance to delamination, allowing selection of better-performing coating systems.

Need Reliable Stent Coating Adhesion Testing?

Dental Surface Roughness Measurement & 3D Tooth Topography

Application Note | Dental Surface Characterization

Dental Surface Roughness Measurement and Full 3D Tooth Topography

Surface Roughness Analysis Using Non-Contact Optical Profilometry

Preparado por

Walter Alabiso, PhD; Davide Morrone, MPhys; Andrew Shore, MA

Introdução

The ability to accurately characterize tooth surfaces, including micro-roughness and 3D surface topography at the nanometer scale, enables advanced research and applications in orthodontics and dental materials science. Non-contact optical profilometry provides a precise method for measuring dental surface roughness and analyzing tooth surface morphology without damaging delicate structures. These measurements support the development of composite dental materials that replicate the natural surface roughness of enamel, as well as the design and fabrication of patient-specific dental casts and restorative components.

Low surface roughness plays a primary role in limiting bacterial adhesion and plaque formation, thereby reducing the risk of cavities. An increase in average roughness (Ra) above 2 µm leads to a steep increase in biofilm formation in vivo.¹ An Ra of 0.2 µm is considered the threshold value below which no further reduction in bacterial adhesion can be expected.²

Reconstruction of the tooth’s 3D surface topography enables the fabrication of dental casts, which are essential for accurate diagnosis, treatment planning, and the fabrication of dental appliances.

Non-Contact Optical Profilometry for Dental Surface Analysis

The present study illustrates the potential of NANOVEA’s high-precision non-contact optical profilometers for dental surface roughness measurement and 3D tooth topography analysis. Chromatic Light technology offers significant advantages over classical touch probe techniques. It acquires data points from deep crevices and complex geometries without introducing measurement errors or artifacts caused by local plastic deformation and without requiring extensive data manipulation.

Compared to focus variation systems, single-point optical sensing provides superior lateral and height accuracy, with X/Y resolution below 0.5 µm, maximum vertical resolution of 1.9 nm, and the ability to measure surface angles up to 87°. The technique is effective on transparent, opaque, specular, diffusive, polished, and rough dental surfaces, making it well suited for comprehensive dental surface characterization.

ℹ️ Saiba mais sobre non-contact optical profilometry and surface roughness measurement services.

Measurement Method

Nesta aplicação, o NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to analyze the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar previously affected by tooth decay. The side of the tooth was scanned using a PS2–MG140 single-point optical sensor to measure surface roughness parameters over a defined region of interest and along multiple line profiles.

The crown of the tooth was then scanned and reconstructed using a PS5–MG35 single-point optical sensor, which is suited for larger-area acquisition and full 3D tooth topography measurement.

NANOVEA JR25 Portable
Perfilômetro Óptico

Surface Measurement Using NANOVEA Optical Profilometer

Surface roughness measurements were performed on the lateral side of the molar crown, followed by full 3D reconstruction of the crown surface. Separate single-point optical sensors were used to optimize measurement accuracy for both localized roughness analysis and large-area surface topography acquisition.

PS2 – MG140

Surface roughness analysis by area and parallel line profiles on the side of the tooth’s crown.

PS5 – MG35

Full 3D surface reconstruction of the tooth’s crown.

Parâmetros de medição

The following measurement parameters were used for localized surface roughness analysis and full 3D surface reconstruction of the molar crown using NANOVEA single-point optical sensors.

Parameter	Roughness Analysis (Area)	Roughness Analysis (Profiles)	Full 3D Reconstruction
Optical Pen	PS2-MG140	PS2-MG140	PS5-MG35
Z-Range [µm]	300	300	10000
X-Distance [mm]	2.00	3.00	7.50
X-Step Size [µm]	1.70	1.70	10.00
Y-Distance [mm]	2.00	1.00	7.00
Y-Step Size [µm]	1.70	100.00	10.00
Average (Avg)	1	1	1
Measurement Type	Direct	Direct	Direct
Acquisition Mode	Single Frequency	Single Frequency	Double Frequency
Acquisition Rate [Hz]	200	200	100–400
Light Intensity [%]	100	100	100

Optical Profilometry Results

Surface Roughness Analysis (Area)

The PS2 single-point optical sensor was used to investigate fine surface features on the side of the tooth. The image below shows a false-color 2D surface map of the scanned region obtained by non-contact optical profilometry.

A least-squares degree-8 polynomial form removal was applied to isolate the surface roughness component. The roughness filters S-Gaussian 2.5 µm and L-Gaussian 0.8 mm were then applied according to ISO 25178. The resulting filtered surface and corresponding roughness parameters are presented below.

ISO 25178 – Roughness (S-L)
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
F: [Workflow] Form removed (LS-poly 8)
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Height Parameters
Sq	2.433	µm	Altura da raiz quadrada média
Ssk	-0.102		Skewness
SKU	3.715		Curtose
Sp	18.861	µm	Altura máxima do pico
Sv	16.553	µm	Maximum pit depth
Sz	35.414	µm	Altura máxima
Sa	1.888	µm	Altura média aritmética

The average surface roughness Sa is 1.888 µm, while the peak-to-valley height Sz reaches 35.414 µm.

A 3D surface rendering of the filtered area is shown below for visualization.

Roughness Analysis (Profiles)

Surface roughness profiles were measured using a series of 11 parallel line scans along the X direction on the side of the tooth. The false-color 2D surface map of the raw scan is shown below.

The surface form was removed using a least-squares 8-degree polynomial prior to applying the metrological filters, leaving the residual surface shown below.

A statistical analysis of the measured surface roughness profiles reveals the following line roughness parameters.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: Nenhum
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Evaluation length: All λc (3)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	5.683	0.761	4.315	6.610
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	6.242	1.009	4.701	8.438
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	11.925	1.676	9.123	15.048
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	2.063	0.297	1.710	2.629
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	2.523	0.361	2.057	3.175

F: Nenhum

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

The value of Ra is consistent with the Sa value extracted from the surface area measurement.

Different metrological filters can be applied to distinguish between macroscopic waviness and microscopic surface roughness. For example, a coarser filter cut-off, such as the 8 mm cut-off used with the Robust Gaussian order-2 filter, produces a smoother waviness profile (red) that is less sensitive to sharp local variations and follows the original surface profile more loosely.

Alternatively, a finer cut-off (e.g., 0.08 mm) enables the analysis of micro-roughness by removing the waviness component that follows the original profile at a larger scale, leaving the finer surface roughness features of the tooth visible.

The microroughness analysis obtained using a 0.08 mm L-Gaussian filter is presented below.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: Nenhum
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.08 mm
Evaluation length: All λc (37)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	1.582	0.122	1.342	1.748
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	1.466	0.119	1.254	1.661
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	3.049	0.196	2.820	3.409
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	0.495	0.047	0.423	0.597
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	0.643	0.056	0.562	0.762

F: Nenhum

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

Full 3D Tooth Surface Topography Reconstruction

The extended Z-scan range of the PS5 optical sensor enables high-fidelity scanning of the entire tooth crown surface. The resulting 3D surface topography is shown below.

2D VIEW: 2D surface map of the tooth crown measured with optical profilometry

3D VIEW: High-fidelity 3D rendering of the molar crown surface obtained with optical profilometry

Conclusão

In this application, the NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to measure the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar.

Both the area scan and the line profile analysis revealed a roughness Rq of approximately 2.5 µm and an Ra of about 1.9–2.0 µm. These values are consistent with results reported in the literature.³ The use of a narrower L-Gaussian filter with an 80 µm cut-off enabled further investigation of micro-roughness, revealing an Rq of 0.643 µm and an Ra of 0.495 µm.

The full 3D surface topography of the molar crown was reconstructed with high fidelity. The high measurement resolution allows detection of fine surface features and crevices. The resulting surface data can be easily processed and exported as STL files, enabling the design and fabrication of customized dental devices and restorative components.

Referências

[1] Shin, B.W., et al. Surface Roughness of Prefabricated Pediatric Zirconia Crowns Following Simulated Toothbrushing. Pediatric Dentistry 44.5 (2022): 363–367.
[2] Bollen, C.M.L., Paul Lambrechts, and Marc Quirynen. Comparison of surface roughness of oral hard materials to the threshold surface roughness for bacterial plaque retention: A review of the literature. Dental Materials 13.4 (1997): 258–269.
[3] Suputtamongkol, K., et al. Surface roughness resulting from wear of lithia-disilicate-based posterior crowns. Wear 269.3–4 (2010): 317–322.

Frequently Asked Questions About Dental Surface Roughness Measurement

What is dental surface roughness measurement?

Dental surface roughness measurement quantifies the microscopic texture of tooth surfaces using parameters such as Ra, Rq, and Sa. Optical profilometers measure these features without contacting the surface, allowing accurate analysis of enamel, restorative materials, and dental crowns.

Why use optical profilometry to measure tooth roughness?

Optical profilometry provides non-contact surface measurement with nanometer-scale vertical resolution. It captures 2D surface maps and full 3D surface topography of dental structures without damaging soft or polished surfaces.

What roughness parameters are used for dental surface analysis?

Common roughness parameters include Ra (arithmetic mean roughness), Rq (root mean square roughness), Sa (areal roughness), and Sz (maximum surface height). These parameters help evaluate enamel wear, plaque adhesion risk, and the performance of restorative materials.

Why is surface roughness important in dentistry?

Surface roughness affects plaque retention, wear resistance, and the long-term performance of dental restorations. Controlling micro-roughness can reduce bacterial adhesion and improve the durability of dental materials.

Need Reliable Surface Roughness Measurement for Dental Materials?

Análise de Superfície com Shot Peened

ANÁLISE DE SUPERFÍCIE SHOT PEENED

USANDO PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

O shot peening é um processo no qual um substrato é bombardeado com esferas esféricas de metal, vidro ou cerâmica - comumente chamadas de "shot" - com uma força destinada a induzir plasticidade na superfície. Analisar as características antes e depois do peening fornece informações cruciais para melhorar a compreensão e o controle do processo. A rugosidade da superfície e a área de cobertura das ondulações deixadas pelo disparo são aspectos de interesse especialmente notáveis.

Importância do perfilômetro 3D sem contato para análise de superfície com shot peened

Ao contrário dos perfilômetros de contato tradicionais, que têm sido tradicionalmente usados para análise de superfícies shotpeened, a medição 3D sem contato fornece uma imagem 3D completa para oferecer uma compreensão mais abrangente da área de cobertura e da topografia da superfície. Sem capacidades 3D, uma inspeção dependerá apenas de informações 2D, que são insuficientes para caracterizar uma superfície. Compreender a topografia, a área de cobertura e a rugosidade em 3D é a melhor abordagem para controlar ou melhorar o processo de peening. NANOVEA Perfilômetros 3D sem contato utilizam a tecnologia Chromatic Light com uma capacidade única de medir ângulos acentuados encontrados em superfícies usinadas e marteladas. Além disso, quando outras técnicas falham em fornecer dados confiáveis devido ao contato da sonda, variação da superfície, ângulo ou refletividade, os perfilômetros NANOVEA são bem-sucedidos.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o perfilômetro sem contato NANOVEA ST400 é usado para medir a matéria-prima e duas superfícies perfuradas de forma diferente para uma análise comparativa. Existe uma lista interminável de parâmetros de superfície que podem ser calculados automaticamente após a digitalização da superfície 3D. Aqui, revisaremos a superfície 3D e selecionaremos as áreas de interesse para análise posterior, incluindo a quantificação e investigação da rugosidade, reentrâncias e área da superfície.

NANOVEA Padrão ST400
Profilômetro óptico 3D

A AMOSTRA

RESULTADOS

SUPERFÍCIE DE AÇO

ISO 25178 PARÂMETROS DE RUGOSIDADE 3D

SA	0,399 μm	Rugosidade Média
Sq	0,516 μm	Rugosidade RMS
Sz	5,686 μm	Pico a Vale Máximo
Sp	2,976 μm	Altura máxima de pico
Sv	2,711 μm	Profundidade Máxima do Poço
SKU	3.9344	Curtose
Ssk	-0.0113	Skewness
Sal	0,0028 mm	Comprimento da autocorrelação
Str	0.0613	Taxa de Aspecto da Textura
Sdar	26,539 mm²	Área de Superfície
Svk	0,589 μm	Profundidade Reduzida do Vale

RESULTADOS

SUPERFÍCIE PEENADA 1

COBERTURA DE SUPERFÍCIE 98.105%

ISO 25178 PARÂMETROS DE RUGOSIDADE 3D

Sa	4,102 μm	Rugosidade Média
Sq	5,153 μm	Rugosidade RMS
Sz	44,975 μm	Pico a Vale Máximo
Sp	24,332 μm	Altura máxima de pico
Sv	20,644 μm	Profundidade Máxima do Poço
SKU	3.0187	Curtose
Ssk	0.0625	Skewness
Sal	0,0976 milímetros	Comprimento da autocorrelação
Str	0.9278	Taxa de Aspecto da Textura
Sdar	29,451 mm²	Área de Superfície
Svk	5,008 μm	Profundidade Reduzida do Vale

RESULTADOS

SUPERFÍCIE PEENADA 2

COBERTURA DE SUPERFÍCIE 97.366%

ISO 25178 PARÂMETROS DE RUGOSIDADE 3D

Sa	4,330 μm	Rugosidade Média
Sq	5,455 μm	Rugosidade RMS
Sz	54,013 μm	Pico a Vale Máximo
Sp	25,908 μm	Altura máxima de pico
Sv	28,105 μm	Profundidade Máxima do Poço
SKU	3.0642	Curtose
Ssk	0.1108	Skewness
Sal	0,1034 mm	Comprimento da autocorrelação
Str	0.9733	Taxa de Aspecto da Textura
Sdar	29,623 mm²	Área de Superfície
Svk	5,167 μm	Profundidade Reduzida do Vale

CONCLUSÃO

Neste aplicativo de análise de superfície perfurada, demonstramos como o NANOVEA ST400 3D Non-Contact Profiler caracteriza com precisão a topografia e os detalhes nanométricos de uma superfície perfurada. É evidente que tanto a Superfície 1 quanto a Superfície 2 têm um impacto significativo em todos os parâmetros aqui relatados quando comparados à matéria-prima. Um simples exame visual das imagens revela as diferenças entre as superfícies. Isso é confirmado observando a área de cobertura e os parâmetros listados. Em comparação com a Superfície 2, a Superfície 1 apresenta uma rugosidade média menor (Sa), mossas mais rasas (Sv) e área superficial reduzida (Sdar), mas uma área de cobertura ligeiramente maior.

A partir dessas medições de superfície 3D, as áreas de interesse podem ser prontamente identificadas e submetidas a uma ampla gama de medições, incluindo rugosidade, acabamento, textura, forma, topografia, nivelamento, empenamento, planaridade, volume, altura do degrau e outros. Uma seção transversal 2D pode ser rapidamente escolhida para uma análise detalhada. Esta informação permite uma investigação abrangente de superfícies marteladas, utilizando uma gama completa de recursos de medição de superfície. Áreas específicas de interesse podem ser examinadas com um módulo AFM integrado. Os perfilômetros 3D NANOVEA oferecem velocidades de até 200 mm/s. Eles podem ser personalizados em termos de tamanho, velocidade, recursos de digitalização e podem até mesmo atender aos padrões de Sala Limpa Classe 1. Opções como Indexing Conveyor e integração para uso Inline ou Online também estão disponíveis.

Um agradecimento especial ao Sr. Hayden, da IMF, por fornecer a amostra mostrada nesta nota. Industrial Metal Finishing Inc. | indmetfin.com

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Morfologia da superfície da tinta

MORFOLOGIA DA SUPERFÍCIE DA PINTURA

MONITORAMENTO AUTOMATIZADO DA EVOLUÇÃO EM TEMPO REAL
USANDO O PERFILÔMETRO NANOVEA 3D

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

As propriedades protetoras e decorativas da tinta desempenham um papel significativo em uma variedade de indústrias, incluindo automotiva, naval, militar e de construção. Para obter as propriedades desejadas, como resistência à corrosão, proteção UV e resistência à abrasão, as fórmulas e arquiteturas de tintas são cuidadosamente analisadas, modificadas e otimizadas.

IMPORTÂNCIA DO PERFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA ANÁLISE DE MORFOLOGIA DE SUPERFÍCIE DE TINTA DE SECAGEM

A tinta geralmente é aplicada na forma líquida e passa por um processo de secagem, que envolve a evaporação de solventes e a transformação da tinta líquida em um filme sólido. Durante o processo de secagem, a superfície pintada muda progressivamente de forma e textura. Diferentes acabamentos de superfície e texturas podem ser desenvolvidos usando aditivos para modificar a tensão superficial e as propriedades de fluxo da tinta. No entanto, em casos de receita de tinta mal formulada ou tratamento de superfície inadequado, podem ocorrer falhas indesejadas na superfície da tinta.

O monitoramento in situ preciso da morfologia da superfície da tinta durante o período de secagem pode fornecer informações diretas sobre o mecanismo de secagem. Além disso, a evolução em tempo real das morfologias da superfície é uma informação muito útil em diversas aplicações, como a impressão 3D. A NANOVEA Perfilômetros 3D sem contato medir a morfologia da superfície da tinta dos materiais sem tocar na amostra, evitando qualquer alteração de forma que possa ser causada por tecnologias de contato, como uma caneta deslizante.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o perfilômetro sem contato NANOVEA ST500, equipado com um sensor óptico de linha de alta velocidade, é usado para monitorar a morfologia da superfície da tinta durante seu período de secagem de 1 hora. Mostramos a capacidade do perfilômetro sem contato NANOVEA em fornecer medição de perfil 3D automatizada em tempo real de materiais com mudança de forma contínua.

NANOVEA ST500 Área Grande
Profilômetro óptico 3D

RESULTADOS & DISCUSSÃO

A tinta foi aplicada na superfície de uma folha de metal, seguida imediatamente por medições automatizadas da evolução da morfologia da tinta de secagem in situ usando o NANOVEA ST500 Non-Contact Profilometer equipado com um sensor de linha de alta velocidade. Uma macro foi programada para medir e registrar automaticamente a morfologia da superfície 3D em intervalos de tempo específicos: 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 e 60 min. Este procedimento de verificação automatizado permite que os usuários executem tarefas de verificação automaticamente, executando procedimentos definidos em sequência, reduzindo significativamente o esforço, o tempo e os possíveis erros do usuário em comparação com o teste manual ou verificações repetidas. Essa automação prova ser extremamente útil para medições de longo prazo envolvendo várias varreduras em diferentes intervalos de tempo.

O sensor de linha óptica gera uma linha brilhante composta por 192 pontos, conforme mostrado na FIGURA 1. Esses 192 pontos de luz varrem a superfície da amostra simultaneamente, aumentando significativamente a velocidade de varredura. Isso garante que cada escaneamento 3D seja concluído rapidamente para evitar mudanças substanciais na superfície durante cada escaneamento individual.

FIGURA 1: Sensor óptico de linha escaneando a superfície da tinta que está secando.

A visualização em cores falsas, a visualização 3D e o perfil 2D da topografia da tinta de secagem em tempos representativos são mostrados na FIGURA 2, FIGURA 3 e FIGURA 4, respectivamente. A cor falsa nas imagens facilita a detecção de características que não são facilmente discerníveis. Diferentes cores representam variações de altura em diferentes áreas da superfície da amostra. A visualização 3D fornece uma ferramenta ideal para os usuários observarem a superfície pintada de diferentes ângulos. Durante os primeiros 30 minutos do teste, as cores falsas na superfície da tinta mudam gradualmente de tons mais quentes para tons mais frios, indicando uma diminuição progressiva da altura ao longo do tempo neste período. Esse processo fica mais lento, como mostra a leve mudança de cor ao comparar a tinta em 30 e 60 minutos.

Os valores médios da altura da amostra e da rugosidade Sa em função do tempo de secagem da tinta estão representados na FIGURA 5. A análise completa da rugosidade da tinta após 0, 30 e 60 minutos de secagem está listada na TABELA 1. Pode-se observar que a altura média da superfície da tinta diminui rapidamente de 471 para 329 µm nos primeiros 30 minutos de tempo de secagem. A textura da superfície se desenvolve ao mesmo tempo que o solvente vaporiza, levando a um aumento do valor de rugosidade Sa de 7,19 para 22,6 µm. O processo de secagem da tinta desacelera a partir daí, resultando em uma diminuição gradual da altura da amostra e do valor de Sa para 317 µm e 19,6 µm, respectivamente, em 60 min.

Este estudo destaca os recursos do perfilômetro sem contato 3D NANOVEA no monitoramento das alterações da superfície 3D da tinta que está secando em tempo real, fornecendo informações valiosas sobre o processo de secagem da tinta. Ao medir a morfologia da superfície sem tocar na amostra, o perfilômetro evita a introdução de alterações de forma na tinta não seca, o que pode ocorrer com tecnologias de contato como a caneta deslizante. Essa abordagem sem contato garante uma análise precisa e confiável da morfologia da superfície da tinta de secagem.

FIGURA 2: Evolução da morfologia da superfície da tinta de secagem em diferentes tempos.

FIGURA 3: Visualização 3D da evolução da superfície da tinta em diferentes tempos de secagem.

FIGURA 4: Perfil 2D na amostra de tinta após diferentes tempos de secagem.

FIGURA 5: Evolução da altura média da amostra e valor de rugosidade Sa em função do tempo de secagem da tinta.

ISO 25178 - Parâmetros de textura de superfície

Tempo de secagem (min)	0	5	10	20	30	40	50	60
quadrados (µm)	7.91	9.4	10.8	20.9	22.6	20.6	19.9	19.6
SKU	26.3	19.8	14.6	11.9	10.5	9.87	9.83	9.82
Sp (µm)	97.4	105	108	116	125	118	114	112
Sv (µm)	127	70.2	116	164	168	138	130	128
Sz (µm)	224	175	224	280	294	256	244	241
Sa (µm)	4.4	5.44	6.42	12.2	13.3	12.2	11.9	11.8

TABELA 1: Rugosidade da pintura em diferentes tempos de secagem.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos os recursos do perfilômetro sem contato 3D NANOVEA ST500 no monitoramento da evolução da morfologia da superfície da tinta durante o processo de secagem. O sensor óptico de linha de alta velocidade, gerando uma linha com 192 pontos de luz que examinam a superfície da amostra simultaneamente, tornou o estudo eficiente em termos de tempo, garantindo uma precisão incomparável.

A função macro do software de aquisição permite a programação de medições automatizadas da morfologia da superfície 3D in situ, tornando-o particularmente útil para medições de longo prazo envolvendo várias varreduras em intervalos de tempo específicos. Reduz significativamente o tempo, o esforço e o potencial de erros do usuário. As mudanças progressivas na morfologia da superfície são continuamente monitoradas e registradas em tempo real à medida que a tinta seca, fornecendo informações valiosas sobre o mecanismo de secagem da tinta.

Os dados mostrados aqui representam apenas uma fração dos cálculos disponíveis no software de análise. Os perfilômetros NANOVEA são capazes de medir praticamente qualquer superfície, seja ela transparente, escura, refletiva ou opaca.

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Análise de Fractografia usando a Perfilometria 3D

ANÁLISE DA FRACTOGRAFIA

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

A fractografia é o estudo de características em superfícies fraturadas e tem sido historicamente investigada via microscópio ou SEM. Dependendo do tamanho do recurso, um microscópio (recursos macro) ou SEM (recursos nano e micro) são selecionados para a análise de superfície. Em última análise, ambos permitem a identificação do tipo de mecanismo de fratura. Embora eficaz, o microscópio tem limitações claras e o SEM na maioria dos casos, além da análise em nível atômico, é impraticável para medição de superfície de fratura e carece de capacidade de uso mais ampla. Com os avanços na tecnologia de medição óptica, o NANOVEA Perfilômetro 3D sem contato é agora considerado o instrumento de escolha, com sua capacidade de fornecer nanometria por meio de medições de superfície 2D e 3D em macroescala

IMPORTÂNCIA DO PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA A INSPEÇÃO DE FRATURAS

Ao contrário de um SEM, um Perfilômetro 3D sem contato pode medir quase qualquer superfície, tamanho de amostra, com o mínimo de preparação de amostra, tudo isso enquanto oferece dimensões verticais/horizontais superiores às de um SEM. Com um perfilador, as características de nano através de macro range são capturadas em uma única medição com influência zero da refletividade da amostra. Mede facilmente qualquer material: transparente, opaco, especular, difusivo, polido, rugoso, etc. O Profilômetro 3D sem contato oferece uma ampla e amigável capacidade para maximizar os estudos de fratura superficial a uma fração do custo de um SEM.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o NANOVEA ST400 é utilizado para medir a superfície fraturada de uma amostra de aço. Neste estudo, mostraremos uma área 3D, extração do perfil 2D e mapa direcional da superfície.

NANOVEA

ST400

RESULTADOS

SUPERFÍCIE TOP SUPERFÍCIE

Direção da textura da superfície 3D

Isotropia	51.26%
Primeira Direção	123.2º
Segunda Direção	116.3º
Terceira direção	0.1725º

Área de superfície, volume, rugosidade e muitos outros podem ser calculados automaticamente a partir desta extração.

Extração de perfil 2D

RESULTADOS

SUPERFÍCIE LATERAL

Direção da textura da superfície 3D

Isotropia	15.55%
Primeira Direção	0.1617º
Segunda Direção	110.5º
Terceira direção	171.5º

Área de superfície, volume, rugosidade e muitos outros podem ser calculados automaticamente a partir desta extração.

Extração de perfil 2D

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o NANOVEA ST400 3D Non-Contact Profilometer pode caracterizar com precisão a topografia completa (nano, micro e macro características) de uma superfície fraturada. Da área 3D, a superfície pode ser claramente identificada e sub-áreas ou perfis/seções transversais podem ser rapidamente extraídas e analisadas com uma lista interminável de cálculos de superfície. As características da superfície sub nanométrica podem ser analisadas com um módulo AFM integrado.

Além disso, a NANOVEA incluiu uma versão portátil em sua linha de Perfisômetros, especialmente crítica para estudos de campo onde uma superfície de fratura é imóvel. Com esta ampla lista de capacidades de medição de superfície, a análise da superfície de fratura nunca foi tão fácil e mais conveniente com um único instrumento.

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Topografia de superfície de fibra de vidro usando perfilometria 3D

TOPOGRAFIA DE SUPERFÍCIE EM FIBRA DE VIDRO

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

A fibra de vidro é um material feito de fibras de vidro extremamente finas. É usado como um agente de reforço para muitos produtos de polímero; o material composto resultante, propriamente conhecido como polímero reforçado com fibra de vidro (PRFV) ou plástico reforçado com fibra de vidro (PRG), é chamado de "fibra de vidro" no uso popular.

IMPORTÂNCIA DA INSPEÇÃO METROLÓGICA DE SUPERFÍCIE PARA O CONTROLE DE QUALIDADE

Embora existam muitos usos para o reforço de fibra de vidro, na maioria das aplicações é crucial que eles sejam tão fortes quanto possível. Os compósitos de fibra de vidro têm uma das maiores relações de resistência a peso disponíveis e em alguns casos, libra por libra é mais forte do que o aço. Além da alta resistência, também é importante ter a menor área de superfície exposta possível. Grandes superfícies de fibra de vidro podem tornar a estrutura mais vulnerável ao ataque químico e possivelmente à expansão do material. Portanto, a inspeção de superfície é fundamental para o controle de qualidade da produção.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o NANOVEA ST400 é usado para medir uma superfície composta de fibra de vidro para rugosidade e planicidade. Ao quantificar estas características de superfície é possível criar ou otimizar um material composto de fibra de vidro mais forte e mais duradouro.

NANOVEA

ST400

PARÂMETROS DE MEDIÇÃO

PROBE	1 mm
TAXA DE AQUISIÇÃO	300 Hz
AVALIAÇÃO	1
SUPERFÍCIE MEDIDA	5 mm x 2 mm
TAMANHO DE PASSO	5 µm x 5 µm
MODELO DE SCANNING	Velocidade constante

ESPECIFICAÇÕES DA SONDA

**MEDIÇÃO RANGE**	1 mm
RESOLUÇÃO Z	25 nm
Z ACCURACIA	200 nm
RESOLUÇÃO LATERAL	2 μm

RESULTADOS

FALSA VISÃO COLORIDA

Superfície plana em 3D

Rugosidade da superfície 3D

Sa	15.716 μm	Altura média aritmética
Sq	19.905 μm	Altura Média Quadrada da Raiz
Sp	116,74 μm	Altura máxima de pico
Sv	136,09 μm	Altura máxima do poço
Sz	252,83 μm	Altura máxima
Ssk	0.556	Skewness
Ssu	3.654	Curtose

CONCLUSÃO

Conforme mostrado nos resultados, o NANOVEA ST400 Optical analisador foi capaz de medir com precisão a rugosidade e planicidade da superfície do compósito de fibra de vidro. Os dados podem ser medidos em vários lotes de compósitos de fibra e/ou em um determinado período de tempo para fornecer informações cruciais sobre diferentes processos de fabricação de fibra de vidro e como eles reagem ao longo do tempo. Assim, o ST400 é uma opção viável para fortalecer o processo de controle de qualidade de materiais compósitos de fibra de vidro.

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Desgaste e Atrito de Correia Polimérica usando um Tribômetro

CELULOS DE POLÍMERO

GUERRA E FRICAÇÃO UTILIZANDO um TRIBOMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

O acionamento por correia transmite potência e rastreia o movimento relativo entre dois ou mais eixos rotativos. Como uma solução simples e barata com manutenção mínima, os acionamentos por correia são amplamente utilizados em uma variedade de aplicações, tais como serras, serrarias, debulhadoras, sopradores de silo e transportadores. Os acionamentos por correia podem proteger as máquinas de sobrecarga, bem como de vibrações úmidas e isoladas.

IMPORTÂNCIA DA AVALIAÇÃO DO DESGASTE PARA ACIONAMENTO POR CORREIA

A fricção e o desgaste são inevitáveis para as correias em uma máquina acionada por correia. O atrito suficiente garante uma transmissão de potência eficaz sem escorregar, mas o atrito excessivo pode desgastar rapidamente a correia. Diferentes tipos de desgaste, como fadiga, abrasão e atrito, ocorrem durante a operação de acionamento da correia. A fim de prolongar a vida útil da correia e reduzir o custo e o tempo de reparo e substituição da correia, é desejável uma avaliação confiável do desempenho de desgaste das correias para melhorar a vida útil da correia, a eficiência da produção e o desempenho da aplicação. A medição precisa do coeficiente de atrito e da taxa de desgaste da correia facilita a P&D e o controle de qualidade da produção da correia.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, simulamos e comparamos os comportamentos de desgaste das correias com diferentes texturas de superfície para mostrar a capacidade do NANOVEA T2000 Tribômetro na simulação do processo de desgaste da esteira de forma controlada e monitorada.

NANOVEA

T2000

PROCEDIMENTOS DE TESTE

O coeficiente de atrito, COF, e a resistência ao desgaste de duas correias com rugosidade e textura de superfície diferentes foram avaliados pelo NANOVEA Carga elevada Tribômetro usando Módulo de Desgaste Alternativo Linear. Uma esfera de aço 440 (10 mm de diâmetro) foi utilizada como contra-material. A rugosidade da superfície e o rastro de desgaste foram examinados usando um Perfilômetro 3D sem contato. A taxa de desgaste, Kfoi avaliada usando a fórmula K=Vl(Fxs)onde V é o volume gasto, F é a carga normal e s é a distância de deslizamento.

Por favor, note que uma contraparte de esfera lisa de aço 440 foi usada como exemplo neste estudo, qualquer material sólido com diferentes formas e acabamento superficial pode ser aplicado usando dispositivos personalizados para simular a situação real de aplicação.

RESULTADOS & DISCUSSÃO

A esteira texturizada e a esteira lisa têm uma rugosidade de superfície Ra de 33,5 e 8,7 um, respectivamente, de acordo com os perfis de superfície analisados tomados com um NANOVEA Perfilador ótico 3D sem contato. O COF e a taxa de desgaste das duas correias testadas foram medidos em 10 N e 100 N, respectivamente, para comparar o comportamento de desgaste das correias com cargas diferentes.

FIGURA 1 mostra a evolução do COF das correias durante os testes de desgaste. As correias com texturas diferentes exibem comportamentos de desgaste substancialmente diferentes. É interessante que após o período de rodagem durante o qual o COF aumenta progressivamente, a Correia Texturizada atinge um COF mais baixo de ~0,5 em ambos os testes realizados usando cargas de 10 N e 100 N. Em comparação, a Correia Lisa testada sob a carga de 10 N exibe um COF significativamente mais alto de ~ 1,4 quando o COF fica estável e se mantém acima deste valor durante o resto do teste. A Smooth Belt testada sob a carga de 100 N rapidamente foi desgastada pela esfera de aço 440 e formou uma grande pista de desgaste. O teste foi, portanto, interrompido a 220 rotações.

FIGURA 1: Evolução do COF das correias com diferentes cargas.

FIGURA 2 compara as imagens das pistas de desgaste 3D após os testes a 100 N. O NANOVEA 3D sem contato oferece uma ferramenta para analisar a morfologia detalhada das pistas de desgaste, fornecendo mais informações sobre a compreensão fundamental do mecanismo de desgaste.

TABELA 1: Resultado da análise da pista de desgaste.

FIGURA 2: Vista 3D das duas correias
após os testes a 100 N.

O perfil da pista de desgaste 3D permite a determinação direta e precisa do volume da pista de desgaste calculado pelo software de análise avançada, como mostrado na TABELA 1. Em um teste de desgaste para 220 rotações, a Smooth Belt tem uma pista de desgaste muito maior e mais profunda com um volume de 75,7 mm3, em comparação com um volume de desgaste de 14,0 mm3 para a Textured Belt após um teste de desgaste de 600 rotações. O atrito significativamente maior da esteira lisa contra a esfera de aço leva a uma taxa de desgaste 15 vezes maior em comparação com a esteira texturizada.

Uma diferença tão drástica de COF entre a esteira texturizada e a esteira lisa está possivelmente relacionada ao tamanho da área de contato entre a esteira e a esfera de aço, o que também leva a seu desempenho de desgaste diferente. A FIGURA 3 mostra as faixas de desgaste das duas correias sob o microscópio ótico. O exame das faixas de desgaste está de acordo com a observação sobre a evolução do COF: A Correia Texturizada, que mantém um COF baixo de ~0,5, não apresenta sinais de desgaste após o teste de desgaste sob uma carga de 10 N. A Correia Lisa mostra uma pequena faixa de desgaste a 10 N. Os testes de desgaste realizados a 100 N criam faixas de desgaste substancialmente maiores tanto na Correia Texturizada quanto na Correia Lisa, e a taxa de desgaste será calculada usando perfis 3D, como será discutido no parágrafo seguinte.

FIGURA 3: Desgaste de trilhos sob microscópio ótico.

CONCLUSÃO

Neste estudo, mostramos a capacidade do Tribômetro NANOVEA T2000 em avaliar o coeficiente de atrito e a taxa de desgaste das correias de uma maneira bem controlada e quantitativa. A textura da superfície desempenha um papel crítico na resistência ao atrito e ao desgaste das correias durante seu desempenho de serviço. A correia texturizada apresenta um coeficiente de atrito estável de ~0,5 e possui uma longa vida útil, o que resulta em tempo e custo reduzidos no reparo ou substituição de ferramentas. Em comparação, o atrito excessivo da esteira lisa contra a esfera de aço rapidamente usa a esteira. Além disso, a carga sobre a correia é um fator vital de sua vida útil. A sobrecarga cria um atrito muito alto, levando a um desgaste acelerado da correia.

O Tribômetro NANOVEA T2000 oferece testes de desgaste e atrito precisos e repetíveis usando os modos rotativo e linear compatíveis com ISO e ASTM, com módulos opcionais de desgaste em alta temperatura, lubrificação e tribocorrosão disponíveis em um sistema pré-integrado. NANOVEA's A gama inigualável é uma solução ideal para determinar a gama completa de propriedades tribológicas de revestimentos, filmes e substratos finos ou grossos, macios ou duros.

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Microestrutura fóssil usando a Perfilometria 3D

MICROESTRUTURA FÓSSIL

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

Os fósseis são os restos preservados de vestígios de plantas, animais e outros organismos enterrados em sedimentos sob antigos mares, lagos e rios. O tecido mole do corpo geralmente se decompõe após a morte, mas as conchas duras, os ossos e os dentes se fossilizam. As características da superfície da microestrutura são frequentemente preservadas quando ocorre a substituição mineral das conchas e ossos originais, o que proporciona uma visão da evolução do tempo e do mecanismo de formação dos fósseis.

IMPORTÂNCIA DE UM PROFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA O EXAME FÓSSIL

Perfis 3D do fóssil nos permitem observar as características detalhadas da superfície da amostra fóssil de um ângulo mais próximo. A alta resolução e precisão do perfilômetro NANOVEA podem não ser discerníveis a olho nu. O software de análise do perfilômetro oferece uma ampla gama de estudos aplicáveis a essas superfícies únicas. Ao contrário de outras técnicas, como sondas de toque, o NANOVEA Perfilômetro 3D sem contato mede as características da superfície sem tocar na amostra. Isto permite a preservação das verdadeiras características da superfície de certas amostras fósseis delicadas. Além disso, o perfilômetro portátil modelo Jr25 permite a medição 3D em sítios fósseis, o que facilita substancialmente a análise e proteção de fósseis após a escavação.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Neste estudo, o Profilômetro NANOVEA Jr25 é usado para medir a superfície de duas amostras representativas de fósseis. Toda a superfície de cada fóssil foi escaneada e analisada a fim de caracterizar suas características de superfície que incluem rugosidade, contorno e direção da textura.

NANOVEA

Jr25

BRACHIOPOD FÓSSIL

A primeira amostra fóssil apresentada neste relatório é um fóssil Brachiopod, que veio de um animal marinho que possui "válvulas" (conchas) duras em suas superfícies superior e inferior. Eles apareceram pela primeira vez no período Cambriano, que é mais de 550 milhões de anos atrás.

A Vista 3D da varredura é mostrada em FIGURA 1 e a Vista Falsa Cor é mostrada em FIGURA 2.

FIGURA 1: Vista 3D da amostra fóssil do Brachiopod.

FIGURA 2: Falsa visão colorida da amostra de fóssil Brachiopod.

A forma geral foi então removida da superfície a fim de investigar a morfologia local da superfície e o contorno do fóssil Brachiopod, conforme mostrado na FIGURA 3. Uma peculiar textura de ranhura divergente pode agora ser observada na amostra do fóssil Brachiopod.

FIGURA 3: Vista falsa de cores e linhas de contorno após a remoção do formulário.

Um perfil de linha é extraído da área texturizada para mostrar uma visão transversal da superfície fóssil na FIGURA 4. O estudo Step Height mede as dimensões precisas das características da superfície. As ranhuras possuem uma largura média de ~0,38 mm e profundidade de ~0,25 mm.

FIGURA 4: Estudo do perfil da linha e da altura do degrau da superfície texturizada.

FÓSSIL DE TRONCO DE CRINOIDES

A segunda amostra fóssil é um fóssil Crinoide stem. Os Crinoides apareceram pela primeira vez nos mares do Período Médio Cambriano, cerca de 300 milhões de anos antes dos dinossauros.

A vista 3D da varredura é mostrada no FIGURA 5 e a Vista Falsa Colorida é mostrada no FIGURA 6.

FIGURA 5: Vista 3D da amostra do fóssil Crinoide.

A textura superficial da isotropia e a rugosidade do fóssil Crinoide-tronco são analisadas na FIGURA 7.

Este fóssil tem uma direção de textura preferencial no ângulo próximo a 90°, levando a uma isotropia de textura de 69%.

FIGURA 6: Vista Falsa de Cor do Haste de crinoides amostra.

FIGURA 7: Textura da superfície isotropia e rugosidade do fóssil Crinoide-tronco.

O perfil 2D ao longo da direção axial do fóssil Crinoide stem é mostrado na FIGURA 8.

O tamanho dos picos da textura da superfície é bastante uniforme.

FIGURA 8: Análise do perfil 2D do fóssil Crinoid stem.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, estudamos de forma abrangente as características de superfície 3D de um fóssil de Brachiopod e haste Crinoide utilizando o NANOVEA Jr25 Portable Non-Contact Profilometer. Mostramos que o instrumento pode caracterizar com precisão a morfologia 3D das amostras fósseis. As interessantes características de superfície e textura das amostras são então analisadas mais detalhadamente. A amostra Brachiopod possui uma textura de ranhura divergente, enquanto que o fóssil Crinoid mostra uma isotropia de textura preferencial. As varreduras detalhadas e precisas da superfície 3D provam ser ferramentas ideais para paleontólogos e geólogos estudarem a evolução de vidas e a formação de fósseis.

Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte dos cálculos disponíveis no software de análise. Os Profilômetros NANOVEA medem praticamente qualquer superfície em campos como Semicondutor, Microeletrônica, Solar, Fibra Óptica, Automotivo, Aeroespacial, Metalurgia, Usinagem, Revestimentos, Farmacêutico, Biomédico, Ambiental e muitos outros.

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Acabamento da superfície de couro processado utilizando a Perfilometria 3D

COURO PROCESSADO

ACABAMENTO DE SUPERFÍCIE UTILIZANDO A PERFILOMETRIA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

Uma vez concluído o processo de curtimento de uma pele de couro, a superfície do couro pode passar por vários processos de acabamento para uma variedade de aparência e toque. Estes processos mecânicos podem incluir estiramento, polimento, lixamento, estampagem, revestimento, etc. Dependendo do uso final do couro, alguns podem exigir um processamento mais preciso, controlado e repetível.

IMPORTÂNCIA DA INSPEÇÃO POR PERFILOMETRIA PARA P&D E CONTROLE DE QUALIDADE

Devido à grande variação e à falta de confiabilidade dos métodos de inspeção visual, as ferramentas capazes de quantificar com precisão as características em micro e nano escalas podem melhorar os processos de acabamento do couro. A compreensão do acabamento da superfície do couro em um sentido quantificável pode levar a uma melhor seleção de processamento de superfície orientada por dados para obter resultados de acabamento ideais. NANOVEA 3D sem contato Perfilômetros utilizam a tecnologia confocal cromática para medir superfícies de couro acabadas e oferecem a mais alta repetibilidade e precisão do mercado. Quando outras técnicas não conseguem fornecer dados confiáveis, devido ao contato da sonda, à variação da superfície, ao ângulo, à absorção ou à refletividade, os Profilômetros NANOVEA são bem-sucedidos.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o NANOVEA ST400 é utilizado para medir e comparar o acabamento superficial de duas amostras de couro diferentes, mas bem processadas. Vários parâmetros de superfície são automaticamente calculados a partir do perfil de superfície.

Aqui vamos nos concentrar na rugosidade da superfície, profundidade da cavidade, passo da cavidade e diâmetro da cavidade para avaliação comparativa.

NANOVEA

ST400

RESULTADOS: AMOSTRA 1

ISO 25178

PARÂMETROS DE ALTURA

OUTROS PARÂMETROS 3D

RESULTADOS: AMOSTRA 2

ISO 25178

PARÂMETROS DE ALTURA

OUTROS PARÂMETROS 3D

COMPARAÇÃO DE PROFUNDIDADE

Distribuição de profundidade para cada amostra.
Um grande número de covinhas profundas foi observado em AMOSTRA 1.

COMPARATIVO DE PASSO

Passo entre as cavidades em AMOSTRA 1 é um pouco menor
do que AMOSTRA 2mas ambos têm uma distribuição semelhante

DIÂMETRO MÉDIO COMPARATIVO

Distribuições similares de diâmetro médio das covinhas,
com AMOSTRA 1 mostrando diâmetros médios ligeiramente menores em média.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o Perfilometro NANOVEA ST400 3D pode caracterizar com precisão o acabamento superficial do couro processado. Neste estudo, ter a capacidade de medir a rugosidade da superfície, profundidade da covinha, passo da covinha e diâmetro da covinha nos permitiu quantificar diferenças entre o acabamento e a qualidade das duas amostras que podem não ser óbvias pela inspeção visual.

Em geral, não houve diferença visível na aparência das varreduras 3D entre a SAMPLE 1 e a SAMPLE 2. Entretanto, na análise estatística, há uma clara distinção entre as duas amostras. A AMOSTRA 1 contém uma quantidade maior de covinhas com diâmetros menores, profundidades maiores e passo de covinhas menores em comparação com a AMOSTRA 2.

Por favor, observe que estudos adicionais estão disponíveis. Áreas especiais de interesse poderiam ter sido mais bem analisadas com um AFM ou módulo de Microscópio integrado. As velocidades do NANOVEA 3D Perfilometer variam de 20 mm/s a 1 m/s para laboratório ou pesquisa para atender às necessidades de inspeção de alta velocidade; pode ser construído com dimensionamento personalizado, velocidades, capacidades de escaneamento, conformidade de sala limpa Classe 1, esteira de indexação ou para integração em linha ou on-line.

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Topografia de superfície orgânica usando Perfilômetro 3D Portátil

TOPOGRAFIA DE SUPERFÍCIE ORGÂNICA

USANDO O PROFILÔMETRO PORTÁTIL 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

A natureza se tornou uma fonte vital de inspiração para o desenvolvimento de uma estrutura de superfície melhorada. A compreensão das estruturas de superfície encontradas na natureza levou a estudos de adesão baseados em pés de osga, estudos de resistência baseados em uma mudança textural de pepinos do mar e estudos de repelência baseados em folhas, entre muitos outros. Estas superfícies têm uma série de aplicações potenciais, desde biomédicas a vestuário e automotivas. Para que qualquer um destes avanços superficiais seja bem sucedido, técnicas de fabricação devem ser desenvolvidas para que as características da superfície possam ser imitadas e reproduzidas. É este processo que exigirá identificação e controle.

IMPORTÂNCIA DO PERFILADOR ÓPTICO PORTÁTIL 3D SEM CONTATO PARA SUPERFÍCIES ORGÂNICAS

Utilizando a tecnologia Chromatic Light, o NANOVEA Jr25 Portable Perfilador óptico tem capacidade superior para medir praticamente qualquer material. Isso inclui os ângulos únicos e íngremes, superfícies reflexivas e absorventes encontradas na ampla gama de características de superfície da natureza. As medições 3D sem contato fornecem uma imagem 3D completa para fornecer uma compreensão mais completa das características da superfície. Sem capacidades 3D, a identificação das superfícies da natureza dependeria apenas de informações 2D ou de imagens microscópicas, que não fornecem informações suficientes para imitar adequadamente a superfície estudada. Compreender toda a gama de características da superfície, incluindo textura, forma, dimensão, entre muitas outras, será fundamental para uma fabricação bem-sucedida.

A capacidade de obter facilmente resultados de qualidade de laboratório no campo abre as portas para novas oportunidades de pesquisa.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o NANOVEA Jr25 é usado para medir a superfície de uma folha. Há uma lista infinita de parâmetros de superfície que podem ser calculados automaticamente após a varredura da superfície 3D.

Aqui vamos rever a superfície 3D e selecionar
áreas de interesse para análise posterior, incluindo
quantificando e investigando a rugosidade superficial, canais e topografia

NANOVEA

JR25

CONDIÇÕES DE TESTE

PROFUNDIDADE AO ABRIGO

Densidade média de sulcos: 16.471 cm/cm2
Profundidade média dos sulcos: 97.428 μm
Profundidade máxima: 359.769 μm

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o NANOVEA O Profiler Óptico 3D portátil sem contato Jr25 pode caracterizar com precisão tanto a topografia quanto os detalhes da escala nanométrica de uma superfície foliar no campo. A partir destas medidas de superfície 3D, as áreas de interesse podem ser rapidamente identificadas e depois analisadas com uma lista de estudos intermináveis (Dimensão, Rugosidade Textura de acabamento, Topografia de forma, Planaridade de deformação, Área de volume, Passo-Altura e outros). Uma seção transversal 2D pode ser facilmente escolhida para analisar mais detalhes. Com estas informações, superfícies orgânicas podem ser amplamente investigadas com um conjunto completo de recursos de medição de superfície. Áreas especiais de interesse poderiam ter sido analisadas mais detalhadamente com o módulo AFM integrado nos modelos de mesa.

NANOVEA também oferece perfis portáteis de alta velocidade para pesquisa de campo e uma ampla gama de sistemas baseados em laboratório, bem como fornece serviços de laboratório.

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Produtos

Perfilômetros

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ST400 - Modular Standard

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CB500 - Advanced Compact

PB1000 - Advanced Large Platform

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T50 - Free Weight Benchtop

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T2000 - Pneumatic High Load

T2000 MAX - High Torque Friction Tester

CR-8R - Ball Cratering Coating Thickness

Sistemas de Vácuo

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Topologia de superfície e análise química

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Perfilometria

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Geometria & Forma

Nivelamento & Distorções

Volume & Área

Altura & Espessura de Passo

Textura & Grãos

Testes Mecânicos

Indentação | Dureza e Elástica

Indentação | Stress vs Deformação

Indentação | Deslizamento & Relaxamento

Indentação | Perda & Armazenamento

Indentação | Resistência à Fratura

Indentação | Resistência e Fadiga

Alta Temperatura

Umidade

Vácuo

Arranhamento | Falha Adesiva

Arranhamento | Falha Coesiva

Arranhamento | Dureza do Arranhão

Arranhamento | Desgaste Multi-Pass

Atrito | Coeficiente de Atrito

Baixa Temperatura

Líquido

Testes de Tribologia

Linear

Rotacional

Bloco no Anel (Block on Ring)

Anel sobre Anel (Ring on Ring)

Teste de Arranhões

Teste de fricção do freio

Alta Temperatura

Baixa Temperatura

Corrosão

Líquido

Umidade e Gases Inertes

Vácuo

Aplicações

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