Profilometri | Geometri ve Şekil Uygulama Notları - NANOVEA: Malzeme Testleri için Gelişmiş Profilometreler, Tribometreler, Nanoindenterler ve Çizik Test Cihazları

Pacing Lead Insulation Wear Testing in Hanks’ Solution

Andrew Shore — Wed, 17 Jun 2026 17:55:24 +0000

Application Note | Medical Device Tribology

Nano-Friction and Wear Testing of Pacing Lead Insulation in Hanks’ Solution

Tribological analysis of silicone and polyether-polyurethane endocardial lead materials

Research & Experimental Testing

Duanjie Li, PhD

Visual Design & Editorial

Andrew Shore

Giriş

A pacemaker is a medical device used to regulate heart rhythm and maintain an adequate heart rate. It is typically implanted in the chest or abdomen and sends electrical impulses to the heart muscle through endocardial pacing leads.

As pacemakers remain a widely used treatment for cardiac rhythm disorders, the quality and service life of pacing leads are critical to long-term device performance. Lead failures can create serious risks for patients and may require surgical replacement, making pacing lead insulation wear testing an important part of material evaluation for implantable cardiac devices.^1–5

Endocardial pacing leads transmit electrical impulses from a pacemaker to the heart while operating in a dynamic body-fluid environment.

Why Friction and Wear Matter for Endocardial Lead Insulation

The outer insulation material of an endocardial lead requires several key properties, including biological inertness, high flexibility, fracture toughness, and long service life. Low friction can reduce interaction between the lead and the blood vessel, helping minimize vessel irritation during implantation and movement.

Wear resistance is also critical. Endocardial leads experience continuous movement from the heart and surrounding body structures, while operating in a body-fluid environment that can influence friction, wear, and material response.

Because of this complex environment, endocardial lead insulation should be evaluated using controlled tribological methods that simulate relevant contact conditions. Testing in Hanks’ solution allows the friction and wear behavior of lead insulation materials to be compared under a simulated body-fluid condition rather than relying only on dry testing.

Nano-friction test setup used to evaluate endocardial pacing lead insulation materials under low-load contact conditions.

Ölçüm Hedefi

This study compares the nano-friction and wear behavior of endocardial pacing lead insulation materials in Hanks’ solution. Silicone and polyether-polyurethane lead materials were evaluated to determine how each material responds under simulated body-fluid conditions.

Low-load nano-friction testing was performed using the Nano Module of the NANOVEA Mekanik Test Cihazı to measure coefficient of friction at controlled contact force. Reciprocating wear testing was then performed using a NANOVEA Tribometer to compare wear resistance under linear sliding contact.

NANOVEA T50 Kompakt
Serbest Ağırlık Tribometresi

NANOVEA PB1000 Büyük Platform Mekanik Test Cihazı

Measurement Principle

Nano-Friction Measurement Principle

Nano-friction testing measures the coefficient of friction (COF) between the test surface and a controlled counter material under very low applied load. In this study, the indenter made contact with the pacing lead insulation surface while the Nano Module maintained a constant load throughout the measurement.

The Nano Module uses a fast piezoelectric system and load cell to adjust the ball position and keep the applied load stable during sliding. The sample is moved at a controlled speed while lateral force is measured and plotted against displacement.

A stainless steel ball with a 6 mm diameter is commonly used for this type of measurement, although other counter materials, shapes, and sizes can be selected to simulate different contact conditions. This allows pacing lead insulation materials to be evaluated under controlled low-load friction conditions relevant to biomedical device applications.

Nano-friction measurement schematic showing controlled low-load sliding contact and lateral force measurement during reciprocating motion.

Reciprocating Wear Principle

Reciprocating wear testing evaluates material response under repeated linear sliding contact. A flat or spherical counter material is loaded against the test sample with a precisely known force, while the sample moves back and forth in a controlled reciprocating motion.

The counter material, such as a pin or ball, is mounted on a stiff lever that functions as a low-friction force transducer. As the sample moves, frictional forces between the counter material and the sample are measured using a strain gauge sensor on the tribometer arm.

After the test, the resulting wear track can be examined to compare material damage, wear scar geometry, and surface response. This method allows friction and wear behavior to be studied under controlled conditions, including variations in time, contact pressure, sliding speed, temperature, humidity, and lubrication environment.

Linear reciprocating wear schematic showing a pin or ball counterface sliding across the sample to generate a wear track under controlled load.

Test Prosedürü

The coefficient of friction (COF) of the pacing lead materials was measured against a stainless steel 440 ball with a 6 mm diameter. Testing was performed using the Nano Module of the Nanovea Mechanical Tester.

The sample was immersed in Hanks’ solution to simulate a body-fluid environment. A low applied load of 50 mN was maintained throughout the test, while the ball slid against the lead surface at a constant speed of 20 mm/min over a total sliding distance of 10 mm.

Wear resistance was evaluated using a Nanovea Tribometer with the Linear Reciprocating Wear Module. During the wear test, a stainless steel 303 block measuring 10 × 10 mm² was used as the counter material, and the coefficient of friction was recorded in situ at 0.1 s intervals.

After testing, the resulting wear tracks were examined under an optical microscope to compare surface damage on the silicone and polyether-polyurethane lead materials. Stainless steel was used as the counter material in this study; however, custom fixtures and alternative counter materials can be used to simulate specific application conditions.

Parameter	Value
Sample	Leads made of silicone or polyether-polyurethane (PP)
Normal force	1 N
Hız	200 cycles/min
Duration of test	5 h
Çevre	Hanks’ solution

Wear test parameters used to evaluate silicone and polyether-polyurethane pacing lead materials in Hanks’ solution.

Sonuçlar ve Tartışma

Nano-Friction Test

The nano-friction behavior of the silicone and polyether-polyurethane (PP) pacing lead materials was first evaluated using the Nano Module of the Nanovea Mechanical Tester. The coefficient of friction was measured in both dry conditions and Hanks’ solution to compare material response under ambient and simulated body-fluid environments.

Both materials showed significantly lower coefficient of friction in Hanks’ solution than under dry conditions. In Hanks’ solution, the silicone lead exhibited a COF of approximately 0.15, while the polyether-polyurethane lead exhibited a lower COF of approximately 0.05. Under dry conditions, the values were substantially higher, at approximately 0.6 for silicone and 0.5 for polyether-polyurethane.

These results demonstrate the importance of testing pacing lead insulation materials under application-relevant environmental conditions. Hanks’ solution had a strong effect on the measured friction behavior, showing that dry testing alone may not represent the tribological response of lead insulation materials in a simulated body-fluid environment.

The low-load control of the Nano Module allowed the applied force to remain constant at 50 mN during the measurement. This enabled controlled simulation of low-contact-force interaction between the lead material and surrounding biological structures.

Coefficient of friction comparison for silicone and polyether-polyurethane pacing lead materials in dry conditions and Hanks’ solution.

Wear Test

Wear resistance was evaluated using a Nanovea Tribometer to compare the silicone and polyether-polyurethane pacing lead materials in Hanks’ solution. After testing, the lead surfaces were examined visually and under optical microscopy to compare the extent of wear damage.

The silicone lead showed a large wear scar with a width of approximately 1.2 mm. Microscopic observation indicated severe wear on the silicone lead, with parallel deep grooves formed along the movement direction of the rubbing block.

In comparison, the polyether-polyurethane lead showed a narrower wear scar of approximately 0.6 mm. The observed wear was milder, with only several small scratches visible on the shallow surface.

Wear of the lead outer insulation can contribute to pacing and sensing abnormalities, making wear resistance an important factor in endocardial lead material selection.⁶ These results indicate that polyether-polyurethane provided lower friction and better wear resistance than silicone under the tested conditions.

Before-and-after wear comparison of silicone and polyether-polyurethane pacing lead surfaces, including 400x microscope images showing more severe wear on silicone and milder wear on polyether-polyurethane.

Silicone pacing lead surface before reciprocating wear testing.

Polyether-polyurethane pacing lead surface before reciprocating wear testing.

Silicone pacing lead surface after wear testing, showing a pronounced wear scar.

Polyether-polyurethane pacing lead surface after reciprocating wear testing.

400x microscope image of the silicone pacing lead after wear testing, showing deep parallel wear grooves.

400x microscope image of the polyether-polyurethane pacing lead after wear testing, showing comparatively mild surface wear.

Sonuç

This study demonstrated the use of low-load nano-friction testing and reciprocating wear testing to evaluate endocardial pacing lead insulation materials in Hanks’ solution. The Nano Module of the NANOVEA Mechanical Tester measured coefficient of friction under controlled low-load contact, while the NANOVEA Tribometer simulated wear behavior under reciprocating sliding motion.

Testing in Hanks’ solution showed a clear difference between silicone and polyether-polyurethane lead materials. Polyether-polyurethane exhibited lower coefficient of friction and better wear resistance than silicone under the tested conditions, making it the stronger candidate for the outer insulation material of endocardial pacing leads in this study.

These results highlight the importance of evaluating biomedical materials under application-relevant environments rather than relying only on dry testing. Controlled nano-friction and tribology testing can help compare candidate materials, quantify friction response, and evaluate wear resistance for implantable medical device components.

The NANOVEA Mechanical Tester’s Nano, Micro, and Macro modules operate within a single ISO and ASTM compliant platform, enabling consistent evaluation of hardness, elastic modulus, fracture toughness, and wear from a single system. The NANOVEA Tribometer similarly supports rotative and linear wear modes with optional high-temperature, corrosion, and liquid environment modules.

Referanslar

[1] Magney JE, Flynn DM, Parsons JA, Staplin DH, Chin-Purcell MV, Milstein S, Hunter DW. Pacing Clin Electrophysiol. 1993; 16:445–457.
[2] Jacobs DM, Fink AS, Miller RP, Anderson WR, McVenes RD, Lessar JF, Cobian KE, et al. Pacing Clin Electrophysiol. 1993; 16:434–444.
[3] Gupta K, Villareal RP, Rasekh A, Massumi A. Tex Heart Inst J. 2003; 30:84–85.
[4] Magney JE, Parsons JA, Flynn DM, Hunter DW. Pacing Clin Electrophysiol. 1995; 18:1509–1517.
[5] Kazama S, Nishiyama K, Machii M, Tanaka K, Amano T, Nomura T, Ohuchi M, et al. Jpn Heart J. 1993; 34:193–200.
[6] Andrzej K, Barbara M, Agnieszka K, Marcin G. Pacing Clin Electrophysiol. 2013; 36(12):1503–1511.

Frequently Asked Questions About Pacing Lead Insulation Wear Testing

How do you evaluate friction and wear behavior of pacing lead insulation?

Pacing lead insulation can be evaluated using low-load friction testing and reciprocating wear testing. These methods measure coefficient of friction, wear scar formation, and surface damage under controlled load, motion, and environmental conditions.

Why is low-load friction testing important for endocardial leads?

Endocardial leads operate under relatively low contact forces while interacting with blood vessels, tissue, and surrounding structures. Low-load friction testing helps evaluate how insulation materials behave under contact conditions that are closer to the application than high-force mechanical testing alone.

What does coefficient of friction indicate in pacing lead material testing?

Coefficient of friction indicates how much resistance occurs during sliding contact between the lead insulation and a counter material. In this study, lower COF values in Hanks’ solution showed that the test environment had a strong effect on the measured friction behavior of silicone and polyether-polyurethane materials.

Why compare silicone and polyether-polyurethane lead insulation materials?

Silicone and polyether-polyurethane are commonly considered for flexible biomedical insulation applications because they can provide different combinations of flexibility, durability, and surface response. Comparing them under the same test conditions helps identify which material provides lower friction and better wear resistance for the intended application.

Which NANOVEA instruments are used for low-load friction and wear testing?

Low-load coefficient of friction can be measured using the Nano Module of a NANOVEA Mechanical Tester, while reciprocating wear behavior can be evaluated using a NANOVEA Tribometer. Together, these systems allow controlled evaluation of friction, wear, and material response for biomedical components.

How is reciprocating wear testing used for pacing lead materials?

Reciprocating wear testing repeatedly slides a counter material across the sample surface under controlled load to create and evaluate a wear track. For pacing lead insulation materials, this allows comparison of wear scar width, surface damage, and material durability under simulated sliding contact.

Need Reliable Medical Device Friction and Wear Testing?

The post Pacing Lead Insulation Wear Testing in Hanks’ Solution appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Climbing Hold Surface Roughness Analysis

Andrew Shore — Thu, 28 May 2026 20:27:37 +0000

Application Note | 3D Optical Profilometry

Climbing Hold Surface Roughness Analysis Using 3D Optical Profilometry

Measuring Texture, Porosity, and Topography on Bouldering Holds

Research & Experimental Testing

Walter Alabiso, PhD

Visual Design & Editorial

Andrew Shore

Giriş

Bouldering is a demanding discipline that combines physical strength, precise body positioning, and an understanding of how the human body interacts with climbing surfaces. On slab routes, where the wall is angled below vertical and positive holds are limited or absent, a climber’s stability depends almost entirely on the tribological interaction between the body and the climbing hold surface.

Climbing hold surface roughness plays a central role in this contact. Roughness provides the microtexture needed for smearing, a technique where high-friction rubber soles are pressed firmly against the surface to expand the effective contact area and generate adherence. A similar mechanism occurs at the fingers, where the ridges of fingerprints and the pliability of skin deform slightly against the hold’s surface features, creating grip through microscopic interlocking.

Porosity contributes to grip performance by absorbing moisture, sweat, or chalk at the contact interface, preventing the formation of a thin lubricating film that would reduce friction. Micro-cracks and surface flaws act as additional friction points, helping the climber maintain lateral tension against the hold surface. Because these features (roughness, porosity, and surface morphology) operate at different scales and interact differently depending on the hold, quantitative 3D surface measurement is essential for comparing how different climbing hold textures perform under real contact conditions.

Bouldering grips used to compare surface roughness, pore morphology, and grip-related topography.

Why Use Non-Contact Profilometry for Climbing Hold Surface Analysis

Climbing holds and rock-like surfaces can include deep pores, steep asperities, sharp valleys, and irregular texture. These features are difficult to measure accurately with contact-based profilometry because a physical stylus can lose contact, deform local surface features, or fail to reach narrow cavities.

NANOVEA’s non-contact optical profilometry uses chromatic light technology to capture surface height data without touching the sample. This makes it suitable for reconstructing complex climbing hold topography, including deep nooks, pores, and surface flaws, while avoiding measurement artifacts caused by local plastic deformation.

In this study, the NANOVEA JR25 Optical Profiler was used to measure two bouldering grips: a yellow block with a smoother, flatter surface and a green block with a rougher tactile texture. Both samples were scanned using a PS4-MG35 single-point optical sensor with a 3000 µm Z-range and a 4 µm acquisition step in X and Y.

Dual-frequency acquisition was used to reduce light sensor saturation from localized bright spots on the grip surfaces, allowing the profiler to capture roughness and pore morphology across the scanned areas.

Ölçüm Hedefi

The objective of this study was to demonstrate how non-contact 3D optical profilometry can be used to reconstruct and compare the surface roughness, topography, and pore morphology of climbing holds.

Two bouldering grip samples were analyzed: a yellow hold with a smoother, flatter surface and a blue hold with a rougher tactile texture and sharper grip features. The analysis focused on surface height variation, areal roughness parameters, pore coverage, pore size, pore depth, and functional surface behavior.

The NANOVEA JR25 Optical Profilometer measuring the climbing hold samples using an optical sensor.

Measurement Method

The NANOVEA JR25 Optical Profiler was used to measure the yellow and blue bouldering grip samples. Each surface was scanned with a PS4-MG35 single-point optical sensor with an enhanced 3000 µm Z-range, allowing the system to capture deep pores, sharp valleys, and irregular surface texture while maintaining a 4 µm acquisition step in X and Y.

Dual-frequency acquisition was used to reduce light sensor saturation from localized bright spots on the grip surfaces, improving data capture across rough, porous, and uneven areas.

NANOVEA JR25 Portable

Optik Profilometre

Test Parametreleri

Measurement Setting	Optical Profilometry Setup
Samples measured	Yellow and blue bouldering grip samples
Optical pen	PS4-MG35
Z-range	3000 µm
Scan area	5.00 mm × 5.00 mm
X-step size	4.00 µm
Y-step size	4.00 µm
Averaging	1
Measurement type	Direct
Acquisition mode	Dual frequency
Acquisition rate	100–400 Hz
Light intensity	100%

Optical profilometry test conditions used to measure the bouldering grip samples.

Optical Profilometry Results

Yellow Grip Sample

Surface Roughness Analysis

The 3D rendering below shows the reconstructed surface topography of the yellow climbing grip sample.

A total least-squares plane was removed to study surface properties. The roughness filters S-Gaussian 2.5 µm was applied following ISO 25178 (1/2 cut-off removed at each side). However, the sharp density of pores and asperities and the elevated average roughness make the use of a Gaussian L-filter (8 mm cut off) inapplicable. Therefore, the primary surface was considered, and the roughness parameters are listed in the table below, alongside the 2D false-color map of the filtered surface.

ISO 25178-2 – Primary Surface
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm, 1/2 cut-off
F-operation: [Workflow] Leveled (TLSPL)
Height Parameters
Sq	168.970	µm	Kök ortalama kare yüksekliği
Ssk	-0.927		Çarpıklık
Sku	4.117		Kurtosis
Sp	320.530	µm	Maksimum tepe yüksekliği
Sv	868.116	µm	Maximum pit depth
Sz	1188.645	µm	Maksimum yükseklik
Sa	132.953	µm	Aritmetik ortalama yükseklik

The average surface roughness Sa is 132.953 µm, whereas the peak-to-valley roughness, Sz amounts to 1188.645 µm. The surface morphology is skewed towards deep valleys (Ssk < 0, Sv > Sp), with a leptokurtotic (Sku > 3) distribution of peaks and valleys relative to the average plane.

The following picture shows a 2D photo-simulation of the area under artificial lighting, highlighting the region’s morphology.

Pore Morphology Analysis

A pore analysis was performed across the full scanned area using a semi-automated edge-detection algorithm. The analysis identified recessed surface features to quantify pore coverage, pore density, radius, void volume, and maximum depth.

The detected pore locations were then mapped across the scanned 5 mm × 5 mm area to evaluate pore coverage, density, and size distribution.

Information
Method	Circle detection
Features detected	Pores, recessed objects
Minimum detection diameter	0.150 mm
Maximum detection diameter	2.000 mm
Number of detected pores	206
Surface coverage	47.395%
Pore density	8.203 particles/mm²

Parameter	Unit	Mean	Std. Dev.	Min	Max
Global Statistics
Yarıçap	mm	0.127	0.049	0.076	0.275
Void volume	µm³	4,724,770.705	6,748,143.925	23,594.172	4.422 × 10⁷
Maximum depth	µm	173.729	94.942	28.153	716.480

Pores covered nearly half of the yellow grip’s scanned surface, with a measured coverage of 47.395% and a pore density of 8.203 particles/mm². The detected pores and cracks were highly heterogeneous in size, volume, and depth, ranging from large crater-like features with a maximum radius of 0.275 mm and void volume above 4.4 × 10⁷ µm³ to smaller pores with a minimum radius of 0.076 mm and void volume of 23,594.172 µm³. This uneven pore distribution is reflected in the large standard deviation measured for void volume and maximum depth.

Functional Surface Parameters (Abbott-Firestone curve)

The Abbott-Firestone curve shows the cumulative areal material distribution of the yellow climbing grip sample. This analysis defines functional surface parameters including Sk, Spk, and Svk according to ISO 25178-2.

Information
Standart	ISO 25178-2
Parameter	Value	Unit
Sk	409.738	µm
Spk	45.480	µm
Svk	233.446	µm
Smrk1	3.976	%
Smrk2	85.005	%

The chart below shows the peak-valley distribution from the mean plane based on the functional parameters derived from the Abbott-Firestone curve. Valleys are shown in purple, the mean plane in green, and peaks in orange.

Information
1st threshold	Height – c1: 229.209 µm
2nd threshold	Height – c2: -180.424 µm
Parameters	Unit
Projected area (in %)	%	14.995	81.029	3.976
Projected area	mm²	3.772	20.381	1.000
Volume of material (in %)	%	97.451	48.100	0.973
Volume of material	µm³	1.684 × 10¹⁰	4.956 × 10⁹	2.275 × 10⁷

The yellow grip sample shows a dominant mean-plane region with scattered recessed pores and a smaller population of raised peaks. This indicates a surface texture characterized mainly by average-sized pores distributed across the scanned area.

Blue Grip Sample

Surface Roughness Analysis

The 3D rendering below shows the reconstructed surface topography of the blue climbing grip sample.

A total least-squares plane was removed to evaluate the blue grip’s surface properties. An S-Gaussian 2.5 µm roughness filter was applied following ISO 25178, with 1/2 cut-off removed at each side.

Because of the dense pores, asperities, and elevated average roughness, a Gaussian L-filter with an 8 mm cut-off was not applied. The primary surface was used for roughness analysis, with the roughness parameters listed alongside the 2D false-color map of the filtered surface.

ISO 25178-2 – Primary Surface
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm, 1/2 cut-off
F-operation: [Workflow] Leveled (TLSPL)
Height Parameters
Sq	211.440	µm	Kök ortalama kare yüksekliği
Ssk	-0.682		Çarpıklık
Sku	3.672		Kurtosis
Sp	522.404	µm	Maksimum tepe yüksekliği
Sv	720.164	µm	Maximum pit depth
Sz	1242.568	µm	Maksimum yükseklik
Sa	166.719	µm	Aritmetik ortalama yükseklik

The blue grip sample had an average surface roughness, Sa, of 166.719 µm and a peak-to-valley roughness, Sz, of 1242.568 µm. The negative skewness value, Ssk < 0, indicates that the surface morphology is skewed toward deep valleys, while Sv > Sp shows that the maximum pit depth exceeded the maximum peak height.

The kurtosis value, Sku > 3, indicates a leptokurtotic height distribution, meaning the blue grip surface contains sharper or more extreme peaks and valleys relative to the average plane.

The 2D photo simulation below highlights the blue climbing grip’s surface morphology under artificial lighting.

Pore Morphology Analysis

The detected pore locations were mapped across the scanned 5 mm × 5 mm area to evaluate pore coverage, density, and size distribution.

Information
Method	Circle detection
Features detected	Pores, recessed objects
Minimum detection diameter	0.040 mm
Maximum detection diameter	2.000 mm
Number of detected pores	794
Surface coverage	24.208%
Pore density	31.355 particles/mm²

Parameter	Unit	Mean	Std. Dev.	Min	Max
Global Statistics
Yarıçap	mm	0.035	0.035	0.020	0.218
Void volume	µm³	821,872.849	2,495,310.021	11,009.819	2.929 × 10⁷
Maximum depth	µm	476.053	305.830	16.132	1044.045

Pores covered 24.208% of the blue grip’s scanned surface, with a pore density of 31.355 particles/mm². The detected pores and cracks were highly heterogeneous in size, volume, and depth, ranging from large crater-like features with a maximum radius of 0.218 mm and void volume greater than 2.9 × 10⁷ µm³ to small pores with a minimum radius of 0.020 mm and void volume of approximately 1.1 × 10⁴ µm³.

This uneven distribution is reflected in the large standard deviation measured for void volume and maximum depth. The pore distribution is bimodal, with one population of fine, deep pores and another population of larger crater-like valleys.

Functional Surface Parameters (Abbott-Firestone curve)

The Abbott-Firestone curve shows the cumulative areal material distribution of the blue climbing grip sample. This analysis defines functional surface parameters including Sk, Spk, and Svk according to ISO 25178-2.

Information
Standart	ISO 25178-2
Parameter	Value	Unit
Sk	522.359	µm
Spk	117.670	µm
Svk	295.209	µm
Smrk1	6.122	%
Smrk2	87.456	%

Information
1st threshold	Height – c1: 283.646 µm
2nd threshold	Height – c2: -238.619 µm
Parameters	Unit
Projected area (in %)	%	12.544	81.334	6.122
Projected area	mm²	3.182	20.629	1.553
Volume of material (in %)	%	96.079	48.546	1.514
Volume of material	µm³	1.151 × 10¹⁰	6.431 × 10⁹	9.142 × 10⁷

The blue grip sample shows a dominant mean-plane region with fine, deep pores distributed across the surface and localized peak features. Compared with the yellow grip, the blue grip contains a higher projected peak area and a bimodal pore structure, combining fine recessed pores with larger crater-like valleys.

Sonuç

In this application, the NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to measure the surface roughness, topography, and pore morphology of yellow and blue bouldering grip samples.

Topographic analysis showed that both grip samples had high surface roughness, with Sa values above 100 µm and Sz values above 1000 µm. Both surfaces also showed an asymmetric height distribution skewed toward valleys, indicating that recessed features played a major role in the measured surface morphology.

The yellow grip sample showed higher pore coverage, with pores covering 47.395% of the scanned surface. Its surface was mainly characterized by average-sized pores distributed across the measured area.

The blue grip sample showed lower pore coverage at 24.208%, but a much higher pore density of 31.355 particles/mm². Its pore distribution was bimodal, with a population of fine, deep pores and a separate population of larger crater-like valleys.

These results show how non-contact 3D optical profilometry can quantify climbing hold surface features that are difficult to evaluate from visual inspection alone, including roughness, pore coverage, pore depth, surface height distribution, and functional topography. The blue grip’s higher porosity and bimodal pore structure make it more likely to absorb moisture and chalk at the contact interface, while its elevated roughness and surface morphology support stable friction for shoe rubber and finger contact. The yellow grip’s lower roughness and flatter profile suggest it is better suited for use as a foothold in slab climbing, where broad surface contact matters more than deep textural engagement.

Frequently Asked Questions About Climbing Hold Surface Roughness

What is climbing hold surface roughness?

Climbing hold surface roughness describes the height variation, texture, pores, asperities, and valleys present on the surface of a climbing grip. These features can influence contact behavior between the hold, shoe rubber, skin, chalk, and moisture.

How can climbing hold surface roughness be measured?

Climbing hold surface roughness can be measured using non-contact 3D optical profilometry. This method reconstructs the surface topography and calculates areal roughness parameters such as Sa, Sz, Sp, Sv, Ssk, and Sku without touching or deforming the sample.

Why use non-contact optical profilometry for climbing hold analysis?

Non-contact optical profilometry is useful for climbing hold analysis because climbing grips can contain deep pores, sharp valleys, rough asperities, and irregular surface texture. A contact stylus may lose contact, fail to reach recessed features, or introduce artifacts on complex surfaces.

What does Sa mean in surface roughness analysis?

Sa is the arithmetic mean height of a surface and is commonly used to describe average areal surface roughness. In this app note, both climbing grip samples showed high Sa values above 100 µm, indicating strongly textured surfaces.

What does Sz mean in optical profilometry results?

Sz is the maximum height of the measured surface, calculated from the highest peak to the deepest valley. In climbing hold surface roughness analysis, Sz helps describe the full vertical range of the grip’s surface texture.

Why is pore morphology important for climbing grips?

Pore morphology can affect how a climbing grip interacts with chalk, sweat, humidity, skin, and shoe rubber. Measuring pore coverage, density, depth, and volume helps quantify surface features that are difficult to evaluate by visual inspection alone.

Need Reliable Surface Roughness Analysis?

The post Climbing Hold Surface Roughness Analysis appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Andrew Shore — Wed, 25 Mar 2026 20:57:16 +0000

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

Giriş

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 Hakkında daha fazla bilgi edinin nanoindentation and scratch testing lab services for coating adhesion and failure analysis.

Measurement Method

Nano scratch testing is performed using the NANOVEA PB1000 Mekanik Test Cihazı, 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

Mekanik Test Cihazı

Test Koşulları

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	İlerici
Initial load	0.05 mN
Final load	300 and 100 mN
Sliding speed	0.5 mm/min
Sliding distance	0.5 mm
Indenter geometry	Konik
Indenter material (tip)	Elmas
Girinti ucu yarıçapı	20 µm
Sıcaklık	24°C (room)

Tablo 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	İlerici
Initial load	0.1 mN
Final load	300 mN
Yükleme oranı	300 mN/min
Scratch length	0.25 mm
Scratch speed	0.25 mm/min
Indenter geometry	40° cone
Indenter material (tip)	Elmas
Girinti ucu yarıçapı	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.

Sonuçlar ve Tartışma

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.

Sonuç

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.

Referanslar

[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?

The post Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Dental Surface Roughness Measurement & 3D Tooth Topography

Andrew Shore — Thu, 05 Mar 2026 21:02:01 +0000

Application Note | Dental Surface Characterization

Dental Surface Roughness Measurement and Full 3D Tooth Topography

Surface Roughness Analysis Using Non-Contact Optical Profilometry

Tarafından hazırlanmıştır

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

Giriş

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 Hakkında daha fazla bilgi edinin non-contact optical profilometry and surface roughness measurement services.

Measurement Method

Bu uygulamada 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
Optik Profilometre

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.

Ölçüm Parametreleri

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
Averaging (Avg)	1	1	1
Measurement Type	Direct	Direct	Direct
Acquisition Mode	Single Frequency	Single Frequency	Dual Frequency
Acquisition Rate [Hz]	200	200	100–400
Light Intensity [%]	100	100	100

Optical Profilometry Results

Yellow Grip Sample

Surface Roughness Analysis

The image below shows a full 3D rendering of the yellow block’s surface.

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	Kök ortalama kare yüksekliği
Ssk	-0.102		Çarpıklık
Sku	3.715		Kurtosis
Sp	18.861	µm	Maksimum tepe yüksekliği
Sv	16.553	µm	Maximum pit depth
Sz	35.414	µm	Maksimum yükseklik
Sa	1.888	µm	Aritmetik ortalama yükseklik

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: Hiçbiri
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: Hiçbiri

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: Hiçbiri
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: Hiçbiri

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

Sonuç

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.

Referanslar

[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?

The post Dental Surface Roughness Measurement & 3D Tooth Topography appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Taşınabilir 3D Profilometre Kullanarak Kaynak Yüzeyi Denetimi

nanovea — Per, 14 Temmuz 2022 15:16:39 +0000

WELd yüzey denetimi

portati̇f 3 boyutlu profi̇lometre kullanimi

Tarafından hazırlanmıştır

CRAIG LEISING

GİRİŞ

Tipik olarak görsel inceleme ile yapılan belirli bir kaynağın aşırı hassasiyetle incelenmesi kritik hale gelebilir. Hassas analiz için spesifik ilgi alanları arasında, sonraki muayene prosedürlerinden bağımsız olarak yüzey çatlakları, gözeneklilik ve doldurulmamış kraterler bulunur. Boyut/şekil, hacim, pürüzlülük, boyut vb. gibi kaynak özelliklerinin tümü kritik değerlendirme için ölçülebilir.

KAYNAK YÜZEYİ DENETİMİNDE 3 BOYUTLU TEMASSIZ PROFİLOMETRENİN ÖNEMİ

NANOVEA, dokunma probları veya interferometri gibi diğer tekniklerin aksine 3D Temassız ProfilometreEksenel kromatizmi kullanarak neredeyse her yüzeyi ölçebilir, açık aşamalandırma nedeniyle numune boyutları büyük ölçüde değişebilir ve numune hazırlamaya gerek yoktur. Nanodan makroya kadar aralık, yüzey profili ölçümü sırasında numune yansımasından veya emiliminden sıfır etkiyle elde edilir, yüksek yüzey açılarını ölçme konusunda gelişmiş bir yeteneğe sahiptir ve sonuçların yazılımla manipülasyonu yoktur. Herhangi bir malzemeyi kolayca ölçün: şeffaf, opak, aynasal, dağınık, cilalı, pürüzlü vb. NANOVEA Taşınabilir Profilometrelerin 2D ve 2D yetenekleri, onları hem laboratuvarda hem de sahada tam kapsamlı kaynak yüzeyi muayenesi için ideal cihazlar haline getirir.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada, NANOVEA JR25 Taşınabilir Profilleyici, bir kaynağın yüzey pürüzlülüğünü, şeklini ve hacmini ve ayrıca çevresindeki alanı ölçmek için kullanılır. Bu bilgiler, kaynağın ve kaynak işleminin kalitesini doğru bir şekilde araştırmak için kritik bilgiler sağlayabilir.

NANOVEA

JR25

TEST SONUÇLARI

Aşağıdaki görüntü, kaynağın ve çevresindeki alanın tam 3D görünümünü ve yalnızca kaynağın yüzey parametrelerini göstermektedir. 2D kesit profili aşağıda gösterilmiştir.

örneklem

Yukarıdaki 2D kesit profili 3D'den çıkarıldığında, kaynağın boyutsal bilgileri aşağıda hesaplanır. Aşağıda sadece kaynak için yüzey alanı ve malzeme hacmi hesaplanmıştır.

	DELİK	ZİRVE
YÜZEY	1.01 mm²	14.0 mm²
HACİM	8.799e-5 mm³	23,27 mm³
MAKSIMUM DERINLIK/YÜKSEKLIK	0,0276 mm	0,6195 mm
ORTALAMA DERINLIK/YÜKSEKLIK	0.004024 mm	0,2298 mm

SONUÇ

Bu uygulamada, NANOVEA 3D Temassız Profilleyicinin bir kaynağın ve çevresindeki yüzey alanının kritik özelliklerini nasıl hassas bir şekilde karakterize edebileceğini gösterdik. Pürüzlülük, boyutlar ve hacimden, kalite ve tekrarlanabilirlik için nicel bir yöntem belirlenebilir ve / veya daha fazla araştırılabilir. Bu uygulama notundaki örnek gibi örnek kaynaklar, kurum içi veya saha testleri için standart bir masa üstü veya taşınabilir NANOVEA Profilleyici ile kolayca analiz edilebilir

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Weld Surface Inspection Using a Portable 3D Profilometer appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

3D Profilometri Kullanarak Fraktografi Analizi

nanovea — Sal, 05 Nisan 2022 17:27:55 +0000

FRAKTOGRAFİ ANALİZİ

3 BOYUTLU PROFILOMETRI KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

CRAIG LEISING

GİRİŞ

Fraktografi, kırık yüzeylerdeki özelliklerin incelenmesidir ve tarihsel olarak Mikroskop veya SEM aracılığıyla araştırılmıştır. Özelliğin boyutuna bağlı olarak yüzey analizi için mikroskop (makro özellikler) veya SEM (nano ve mikro özellikler) seçilir. Her ikisi de sonuçta kırılma mekanizması tipinin tanımlanmasına olanak sağlar. Etkili olmasına rağmen, Mikroskopun açık sınırlamaları vardır ve çoğu durumda SEM, atomik seviye analizi dışında, kırılma yüzeyi ölçümü için pratik değildir ve daha geniş kullanım kapasitesinden yoksundur. Optik ölçüm teknolojisindeki gelişmeler sayesinde NANOVEA 3D Temassız Profilometre makro ölçekli 2D ve 3D yüzey ölçümleri yoluyla nano sağlama yeteneğiyle artık tercih edilen cihaz olarak kabul ediliyor

KIRIK İNCELEMESİ İÇİN 3 BOYUTLU TEMASSIZ PROFİLOMETRENİN ÖNEMİ

SEM'in aksine, 3D Temassız Profilometre neredeyse her yüzeyi, numune boyutunu, minimum numune hazırlığı ile ölçebilir ve tüm bunlar bir SEM'e göre üstün dikey / yatay boyutlar sunar. Bir profilometre ile nano ile makro arasındaki özellikler, numune yansıtıcılığından sıfır etkilenerek tek bir ölçümde yakalanır. Her türlü malzemeyi kolayca ölçün: şeffaf, opak, speküler, difüzif, cilalı, pürüzlü vb. 3D Temassız Profilometre, SEM maliyetinin çok altında bir maliyetle yüzey kırılma çalışmalarını en üst düzeye çıkarmak için geniş ve kullanıcı dostu bir yetenek sağlar.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada, NANOVEA ST400 bir çelik numunenin kırılmış yüzeyini ölçmek için kullanılmaktadır. Bu çalışmada, yüzeyin 3D alanını, 2D profil çıkarımını ve yüzey yön haritasını göstereceğiz.

NANOVEA

ST400

SONUÇLAR

ÜST YÜZEY

3B Yüzey Doku Yönü

İzotropi	51.26%
Birinci Yön	123.2º
İkinci Yön	116.3º
Üçüncü Yön	0.1725º

Yüzey Alanı, Hacim, Pürüzlülük ve diğerleri bu ekstraksiyondan otomatik olarak hesaplanabilir.

2D Profil Çıkarma

SONUÇLAR

YAN YÜZEY

3B Yüzey Doku Yönü

İzotropi	15.55%
Birinci Yön	0.1617º
İkinci Yön	110.5º
Üçüncü Yön	171.5º

Yüzey Alanı, Hacim, Pürüzlülük ve diğerleri bu ekstraksiyondan otomatik olarak hesaplanabilir.

2D Profil Çıkarma

SONUÇ

Bu uygulamada, NANOVEA ST400 3D Temassız Profilometrenin kırılmış bir yüzeyin tüm topografyasını (nano, mikro ve makro özellikler) nasıl hassas bir şekilde karakterize edebileceğini gösterdik. 3D alandan yüzey net bir şekilde tanımlanabilir ve alt alanlar veya profiller / kesitler hızlı bir şekilde çıkarılabilir ve sonsuz bir yüzey hesaplamaları listesi ile analiz edilebilir. Nanometre altı yüzey özellikleri, entegre bir AFM modülü ile daha fazla analiz edilebilir.

Ayrıca NANOVEA, Profilometre serisine, özellikle kırık yüzeyinin taşınamaz olduğu saha çalışmaları için kritik olan taşınabilir bir versiyon eklemiştir. Bu geniş yüzey ölçüm yetenekleri listesiyle, kırık yüzey analizi tek bir cihazla hiç bu kadar kolay ve kullanışlı olmamıştı.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Fractography Analysis Using 3D Profilometry appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Tribometre Kullanarak Polimer Kayış Aşınması ve Sürtünmesi

nanovea — Per, 06 Ocak 2022 21:24:20 +0000

POLİMER KAYIŞLAR

TRİBOMETRE KULLANARAK AŞINMA VE KIRILMA

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Kayış tahriki, gücü iletir ve iki veya daha fazla dönen şaft arasındaki göreceli hareketi izler. Minimum bakım gerektiren basit ve ucuz bir çözüm olan kayış tahrikleri, testereler, hızarlar, harman makineleri, silo üfleyiciler ve konveyörler gibi çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kayış tahrikleri makineyi aşırı yükten korumanın yanı sıra titreşimi sönümler ve izole eder.

AŞINMA DEĞERLENDİRMESİNİN ÖNEMİ KAYIŞ TAHRIKLERI IÇIN

Kayış tahrikli bir makinedeki kayışlar için sürtünme ve aşınma kaçınılmazdır. Yeterli sürtünme kayma olmadan etkili güç aktarımı sağlar, ancak aşırı sürtünme kayışı hızla aşındırabilir. Kayışla tahrik işlemi sırasında yorulma, aşınma ve sürtünme gibi farklı aşınma türleri meydana gelir. Kayışın ömrünü uzatmak ve kayış onarımı ve değişiminde maliyeti ve zamanı azaltmak için, kayışların aşınma performansının güvenilir bir şekilde değerlendirilmesi, kayış ömrünü, üretim verimliliğini ve uygulama performansını iyileştirmek için arzu edilir. Kayışın sürtünme katsayısının ve aşınma oranının doğru ölçümü, Ar-Ge'yi ve kayış üretiminin kalite kontrolünü kolaylaştırır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, farklı yüzey dokularına sahip kayışların aşınma davranışlarını simüle ettik ve karşılaştırdık. NANOVEA T2000 Tribometre, kayışın aşınma sürecini kontrollü ve izlenebilir bir şekilde simüle eder.

NANOVEA

T2000

TEST PROSEDÜRLERI

Farklı yüzey pürüzlülüğüne ve dokusuna sahip iki kayışın sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci aşağıdaki yöntemlerle değerlendirilmiştir NANOVEA Yüksek Yük Tribometre Doğrusal Pistonlu Aşınma Modülü kullanarak. Karşı malzeme olarak Çelik 440 bilya (10 mm çapında) kullanıldı. Yüzey pürüzlülüğü ve aşınma izi entegre bir sistem kullanılarak incelendi. 3D Temassız profilometre. Aşınma oranı, Kformülü kullanılarak değerlendirilmiştir K=Vl(Fxs), nerede V aşınmış hacimdir, F normal yük ve s kayma mesafesidir.

Bu çalışmada örnek olarak pürüzsüz bir Çelik 440 bilye muadilinin kullanıldığını, gerçek uygulama durumunu simüle etmek için özel fikstürler kullanılarak farklı şekillere ve yüzey kaplamasına sahip herhangi bir katı malzemenin uygulanabileceğini lütfen unutmayın.

SONUÇLAR & TARTIŞMA

Dokulu Kayış ve Düz Kayışın yüzey pürüzlülüğü Ra sırasıyla 33,5 ve 8,7 um'dir. NANOVEA 3D Temassız Optik profilleyici. Test edilen iki kayışın COF ve aşınma oranı, kayışların farklı yüklerdeki aşınma davranışını karşılaştırmak için sırasıyla 10 N ve 100 N'de ölçülmüştür.

ŞEKİL 1 aşınma testleri sırasında kayışların COF'sinin gelişimini göstermektedir. Farklı dokulara sahip kayışlar önemli ölçüde farklı aşınma davranışları sergilemektedir. COF'nin kademeli olarak arttığı alıştırma döneminden sonra, Dokulu Kayışın 10 N ve 100 N yükler kullanılarak yapılan her iki testte de ~0,5'lik daha düşük bir COF'ye ulaşması ilginçtir. 10 N yük altında test edilen Düz Kayış, COF sabitlendiğinde ~1,4'lük önemli ölçüde daha yüksek bir COF sergilemekte ve testin geri kalanında bu değerin üzerinde kalmaktadır. Düz Kayış 100 N yük altında test edildiğinde çelik 440 bilye tarafından hızla aşındırılmış ve büyük bir aşınma izi oluşturmuştur. Bu nedenle test 220 devirde durdurulmuştur.

ŞEKİL 1: Farklı yüklerde kayışların COF'sinin evrimi.

NANOVEA 3D temassız profilometre, aşınma izlerinin ayrıntılı morfolojisini analiz etmek için bir araç sunarak aşınma mekanizmasının temel olarak anlaşılmasına yönelik daha fazla bilgi sağlar.

TABLO 1: Aşınma izi analizinin sonucu.

ŞEKİL 2: İki kayışın 3D görünümü
100 N'deki testlerden sonra.

3D aşınma izi profili, TABLO 1'de gösterildiği gibi gelişmiş analiz yazılımı tarafından hesaplanan aşınma izi hacminin doğrudan ve doğru bir şekilde belirlenmesini sağlar. Düz Kayış, 220 devirlik bir aşınma testinde 75,7 mm3 hacmiyle çok daha büyük ve derin bir aşınma izine sahipken, 600 devirlik bir aşınma testinden sonra Dokulu Kayış için aşınma hacmi 14,0 mm3'tür. Düz Kayışın çelik bilyeye karşı önemli ölçüde daha yüksek sürtünmesi, Dokulu Kayışa kıyasla 15 kat daha yüksek bir aşınma oranına yol açmaktadır.

Dokulu Kayış ile Düz Kayış arasındaki bu kadar ciddi bir COF farkı muhtemelen kayış ile çelik bilye arasındaki temas alanının boyutuyla ilgilidir ve bu da farklı aşınma performanslarına yol açmaktadır. ŞEKİL 3, iki kayışın optik mikroskop altındaki aşınma izlerini göstermektedir. Aşınma izi incelemesi, COF evrimine ilişkin gözlemle uyumludur: 0,5 gibi düşük bir COF değerini koruyan Dokulu Kayış, 10 N yük altındaki aşınma testinden sonra hiçbir aşınma belirtisi göstermez. 10 N'de Düz Kayış küçük bir aşınma izi gösterir. 100 N'de gerçekleştirilen aşınma testleri, hem Dokulu hem de Düz Kayışlarda önemli ölçüde daha büyük aşınma izleri oluşturur ve aşınma oranı, aşağıdaki paragrafta tartışılacağı gibi 3D profiller kullanılarak hesaplanacaktır.

ŞEKİL 3: Optik mikroskop altında aşınma izleri.

SONUÇ

Bu çalışmada, NANOVEA T2000 Tribometre'nin kayışların sürtünme katsayısını ve aşınma oranını iyi kontrollü ve nicel bir şekilde değerlendirme kapasitesini sergiledik. Yüzey dokusu, hizmet performansları sırasında kayışların sürtünme ve aşınma direncinde kritik bir rol oynamaktadır. Dokulu kayış, ~0,5'lik sabit bir sürtünme katsayısı sergiler ve uzun bir kullanım ömrüne sahiptir, bu da takım onarımı veya değişimi için daha az zaman ve maliyet sağlar. Buna karşılık, düz kayışın çelik bilyeye karşı aşırı sürtünmesi kayışı hızla aşındırır. Ayrıca, kayış üzerindeki yükleme, hizmet ömrü açısından hayati bir faktördür. Aşırı yük çok yüksek sürtünme yaratarak kayışın daha hızlı aşınmasına neden olur.

NANOVEA T2000 Tribometre, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklık aşınması, yağlama ve tribokorozyon modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Polymer Belt Wear and Friction using a Tribometer appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

3D Profilometri Kullanarak Fosil Mikroyapısı

nanovea — 28 Aralık 2021 Salı 20:03:37 +0000

FOSIL MIKRO YAPISI

3 BOYUTLU PROFILOMETRI KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Fosiller, eski denizlerin, göllerin ve nehirlerin altındaki tortulara gömülmüş bitki, hayvan ve diğer organizmaların izlerinin korunmuş kalıntılarıdır. Yumuşak vücut dokusu genellikle ölümden sonra çürür, ancak sert kabuklar, kemikler ve dişler fosilleşir. Orijinal kabukların ve kemiklerin mineral değişimi gerçekleştiğinde mikroyapı yüzey özellikleri genellikle korunur, bu da havanın evrimi ve fosillerin oluşum mekanizması hakkında bir fikir verir.

FOSİL İNCELEMESİ İÇİN 3 BOYUTLU TEMASSIZ PROFİLOMETRENİN ÖNEMİ

Fosilin 3 boyutlu profilleri, fosil örneğinin detaylı yüzey özelliklerini daha yakından gözlemlememizi sağlıyor. NANOVEA profilometrenin yüksek çözünürlüğü ve doğruluğu çıplak gözle fark edilemeyebilir. Profilometrenin analiz yazılımı bu benzersiz yüzeylere uygulanabilen geniş bir çalışma yelpazesi sunar. NANOVEA, dokunmalı problar gibi diğer tekniklerin aksine 3D Temassız Profilometre Numuneye dokunmadan yüzey özelliklerini ölçer. Bu, bazı hassas fosil örneklerinin gerçek yüzey özelliklerinin korunmasına olanak tanır. Ayrıca taşınabilir model Jr25 profilometre, fosil alanlarında 3 boyutlu ölçüm yapılmasına olanak tanır ve bu da fosil analizini ve kazı sonrası korumayı büyük ölçüde kolaylaştırır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, iki temsili fosil örneğinin yüzeyini ölçmek için NANOVEA Jr25 Profilometre kullanılmıştır. Her bir fosilin tüm yüzeyi taranmış ve pürüzlülük, kontur ve doku yönünü içeren yüzey özelliklerini karakterize etmek için analiz edilmiştir.

NANOVEA

Jr25

BRAKİOPOD FOSİLİ

Bu raporda sunulan ilk fosil örneği, üst ve alt yüzeylerinde sert "valfler" (kabuklar) bulunan bir deniz hayvanından gelen bir Brachiopod fosilidir. İlk olarak Kambriyen döneminde, yani 550 milyon yıldan daha uzun bir süre önce ortaya çıkmışlardır.

Taramanın 3D Görünümü ŞEKİL 1'de ve Yanlış Renkli Görünümü ŞEKİL 2'de gösterilmektedir.

ŞEKİL 1: Brachiopod fosil örneğinin 3D görünümü.

ŞEKİL 2: Brachiopod fosil örneğinin Yanlış Renkli Görünümü.

Daha sonra, ŞEKİL 3'te gösterildiği gibi Brachiopod fosilinin yerel yüzey morfolojisini ve konturunu araştırmak için genel form yüzeyden çıkarılmıştır. Brachiopod fosil örneğinde artık tuhaf bir ıraksak oluk dokusu gözlemlenebilmektedir.

ŞEKİL 3: Form kaldırıldıktan sonra Yanlış Renk Görünümü ve Kontur Çizgileri Görünümü.

ŞEKİL 4'te fosil yüzeyinin kesitsel bir görünümünü göstermek için dokulu alandan bir çizgi profili çıkarılmıştır. Basamak Yüksekliği çalışması yüzey özelliklerinin kesin boyutlarını ölçmektedir. Oluklar ortalama ~0,38 mm genişliğe ve ~0,25 mm derinliğe sahiptir.

ŞEKİL 4: Dokulu yüzeyin çizgi profili ve Basamak Yüksekliği çalışmaları.

KRINOID KÖK FOSILI

İkinci fosil örneği bir Crinoid kök fosilidir. Crinoidler ilk olarak Orta Kambriyen Dönemi denizlerinde, dinozorlardan yaklaşık 300 milyon yıl önce ortaya çıkmıştır.

Taramanın 3D Görünümü ŞEKİL 5'te ve Yanlış Renkli Görünümü ŞEKİL 6'da gösterilmektedir.

ŞEKİL 5: Crinoid fosil örneğinin 3D görünümü.

Crinoid gövde fosilinin yüzey dokusu izotropisi ve pürüzlülüğü ŞEKİL 7'de analiz edilmiştir.

Bu fosil, 90°'ye yakın açıda tercihli bir doku yönüne sahiptir ve bu da 69%'nin doku izotropisine yol açar.

ŞEKİL 6: Yanlış Renk Görünümü Crinoid gövde Örnek.

ŞEKİL 7: Crinoid kök fosilinin yüzey dokusu izotropisi ve pürüzlülüğü.

Crinoid gövde fosilinin eksenel yönü boyunca 2D profili ŞEKİL 8'de gösterilmektedir.

Yüzey dokusunun tepe noktalarının boyutu oldukça eşittir.

ŞEKİL 8: Crinoid kök fosilinin 2D profil analizi.

SONUÇ

Bu uygulamada, NANOVEA Jr25 Taşınabilir Temassız Profilometre kullanarak bir Brachiopod ve Crinoid kök fosilinin 3D yüzey özelliklerini kapsamlı bir şekilde inceledik. Cihazın fosil örneklerinin 3D morfolojisini hassas bir şekilde karakterize edebildiğini gösterdik. Örneklerin ilginç yüzey özellikleri ve dokuları daha sonra analiz edilmektedir. Brachiopod örneği farklı bir oluk dokusuna sahipken, Crinoid kök fosili tercihli doku izotropisi göstermektedir. Detaylı ve hassas 3D yüzey taramaları, paleontologlar ve jeologlar için yaşamların evrimini ve fosillerin oluşumunu incelemek için ideal araçlar olduğunu kanıtlıyor.

Burada gösterilen veriler, analiz yazılımında bulunan hesaplamaların yalnızca bir kısmını temsil etmektedir. NANOVEA Profilometreler, Yarı İletken, Mikroelektronik, Güneş, Fiber Optik, Otomotiv, Havacılık ve Uzay, Metalurji, İşleme, Kaplama, İlaç, Biyomedikal, Çevre ve diğer birçok alanda hemen hemen her yüzeyi ölçer.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Fossil Microstructure Using 3D Profilometry appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Yüzey Sınır Ölçümü

nanovea — Cum, 25 Haziran 2021 16:05:59 +0000

3D Profilometri Kullanarak Yüzey Sınır Ölçümü

Daha fazla bilgi edinin

YÜZEY SINIR ÖLÇÜMÜ

3 BOYUTLU PROFILOMETRI KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

Craig Leising

GİRİŞ

Yüzey özelliklerinin, desenlerin, şekillerin vb. arayüzünün oryantasyon için değerlendirildiği çalışmalarda, ölçüm profilinin tamamı üzerinde ilgilenilen alanları hızlı bir şekilde belirlemek faydalı olacaktır. Kullanıcı, bir yüzeyi önemli alanlara bölerek, incelenen tüm yüzey profilindeki işlevsel rollerini anlamak için sınırları, tepeleri, çukurları, alanları, hacimleri ve diğerlerini hızlı bir şekilde değerlendirebilir. Örneğin, metallerin tane sınırı görüntülemesinde olduğu gibi, analizin önemi birçok yapının arayüzü ve bunların genel yönelimidir. Her bir ilgi alanının anlaşılmasıyla, genel alan içindeki kusurlar ve / veya anormallikler tanımlanabilir. Tane sınırı görüntüleme tipik olarak Profilometre kapasitesini aşan bir aralıkta çalışılmasına ve yalnızca 2D görüntü analizi olmasına rağmen, burada gösterilecek olan kavramı 3D yüzey ölçüm avantajlarıyla birlikte daha büyük ölçekte göstermek için yararlı bir referanstır.

YÜZEY AYIRMA ÇALIŞMASI İÇİN 3 BOYUTLU TEMASSIZ PROFİLOMETRENİN ÖNEMİ

Temaslı problar veya interferometri gibi diğer tekniklerin aksine, 3D Temassız ProfilometreEksenel kromatizmi kullanarak neredeyse her yüzeyi ölçebilir, açık aşamalandırma nedeniyle numune boyutları büyük ölçüde değişebilir ve numune hazırlamaya gerek yoktur. Nanodan makroya kadar aralık, yüzey profili ölçümü sırasında numune yansıtma veya absorpsiyondan sıfır etkiyle elde edilir, yüksek yüzey açılarını ölçme konusunda gelişmiş bir yeteneğe sahiptir ve sonuçların yazılımla manipülasyonu gerekmez. Herhangi bir malzemeyi kolayca ölçün: şeffaf, opak, aynasal, dağınık, cilalı, pürüzlü vb. Temassız Profilometre tekniği, yüzey sınır analizine ihtiyaç duyulduğunda yüzey çalışmalarını en üst düzeye çıkarmak için ideal, geniş ve kullanıcı dostu bir yetenek sağlar; kombine 2D ve 3D yeteneğinin avantajlarıyla birlikte.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada straforun yüzey alanını ölçmek için Nanovea ST400 Profilometre kullanılmıştır. Sınırlar, NANOVEA ST400 kullanılarak eş zamanlı olarak elde edilen topografya ile birlikte yansıyan bir yoğunluk dosyası birleştirilerek oluşturulmuştur. Bu veriler daha sonra her bir strafor "tanesinin" farklı şekil ve boyut bilgilerini hesaplamak için kullanılmıştır.

NANOVEA

ST400

BULGULAR VE TARTIŞMA: 2B Yüzey Sınır Ölçümü

Tane sınırlarını net bir şekilde tanımlamak için yansıyan yoğunluk görüntüsü (sağ altta) ile maskelenmiş topografi görüntüsü (sol altta). 565µm çapın altındaki tüm taneler filtre uygulanarak göz ardı edilmiştir.

Toplam tahıl sayısı: 167
Tahıllar tarafından işgal edilen toplam projeksiyon alanı: 166,917 mm² (64,5962 %)
Sınırlar tarafından işgal edilen toplam öngörülen alan: (35.4038 %)
Tane yoğunluğu: 0,646285 tane / mm2

Alan = 0,999500 mm² +/- 0,491846 mm²
Çevre = 9114,15 µm +/- 4570,38 µm
Eşdeğer çap = 1098,61 µm +/- 256,235 µm
Ortalama çap = 945.373 µm +/- 248.344 µm
Min çap = 675.898 µm +/- 246.850 µm
Maksimum çap = 1312,43 µm +/- 295,258 µm

BULGULAR VE TARTIŞMA: 3D Yüzey Sınır Ölçümü

Elde edilen 3D topografi verileri kullanılarak her bir tanenin hacmi, yüksekliği, tepe noktası, en-boy oranı ve genel şekil bilgileri analiz edilebilmektedir. Kaplanan toplam 3D alan: 2.525mm3

SONUÇ

Bu uygulamada, NANOVEA 3D Temassız Profilometrenin strafor yüzeyini nasıl hassas bir şekilde karakterize edebileceğini gösterdik. İstatistiksel bilgiler, ilgilenilen yüzeyin tamamında veya ister tepe ister çukur olsun, tek tek taneler üzerinde elde edilebilir. Bu örnekte, kullanıcı tarafından tanımlanan boyuttan daha büyük tüm taneler alan, çevre, çap ve yüksekliği göstermek için kullanılmıştır. Burada gösterilen özellikler, biyo medikalden mikro işleme uygulamalarına ve diğer birçok uygulamaya kadar doğal ve önceden imal edilmiş yüzeylerin araştırılması ve kalite kontrolü için kritik öneme sahip olabilir.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Surface Boundary Measurement appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.

Tire Tread Depth & Rubber Surface Roughness Measurement | 3D Optical Profiler

nanovea — Per, 25 Şubat 2021 22:49:17 +0000

LASTİK DIŞ YÜZEY DERİNLİĞİ VE LASTİK YÜZEY PÜRÜZLÜĞÜ ÖLÇÜMÜ 3D Optik Profiler kullanarak

Tarafından hazırlanmıştır

ANDREA HERRMANN

Lastik diş derinliği, tüketici güvenliği için genellikle el tipi ölçüm cihazlarıyla ölçülürken, endüstriyel Ar-Ge ve lastik üreticileri daha gelişmiş yöntemlere ihtiyaç duyar. Bu uygulama notu, 3D optik profilometrenin yüksek hassasiyetli çalışmalar için nasıl hassas lastik diş derinliği ölçümü, kontur haritalama ve kauçuk yüzey pürüzlülük analizi sağladığını göstermektedir.

GİRİŞ

Tüm malzemeler gibi, kauçuğun sürtünme katsayısı da kısmen yüzey pürüzlülüğü ile ilgilidir. Araç lastiklerinde, hem diş derinliği hem de yüzey pürüzlülüğü çekiş, frenleme ve aşınma performansını doğrudan etkiler. Bu çalışmada, kauçuk yüzey ve dişlerin pürüzlülüğü ve boyutları, 3D temassız profilometri kullanılarak analiz edilmiştir.

ÖRNEK

LASTİK DİŞ DERİNLİĞİ ÖLÇÜMÜ İÇİN 3D TEMASSUZ PROFİLOMETRİNİN ÖNEMİ

Dokunma probları veya interferometri gibi diğer tekniklerin aksine, NANOVEA’nın 3D Temassız Optik Profil Ölçüm Cihazları neredeyse her yüzeyi ölçmek için eksenel kromatizmi kullanın.

Profiler sisteminin açık aşaması, çok çeşitli numune boyutlarına izin verir ve numune hazırlığı gerektirmez. Tek bir tarama ile kullanıcılar, numunenin yansıtıcılığı veya emiciliğinden hiçbir etkilenmeden hem genel lastik diş derinliğini hem de mikro düzeyde yüzey pürüzlülüğünü yakalayabilirler. Ayrıca, bu profilerler, sonuçların yazılımla manipülasyonuna gerek kalmadan yüksek yüzey açılarını ölçme konusunda gelişmiş yeteneklere sahiptir.

Bu çok yönlülük, NANOVEA profilleyicileri hem lastik sırt aşınma testi hem de gelişmiş kauçuk malzeme araştırmaları için ideal hale getirir.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada, biz NANOVEA ST400, lastik diş derinliğini, kontur geometrisini ve kauçuk yüzey pürüzlülüğünü ölçen 3D Temassız Optik Profiler. Bu çalışma için, lastik yüzeyinin tamamını temsil edecek kadar büyük bir örnek yüzey alanı rastgele seçildi. Kauçuğun özelliklerini nicelendirmek için, NANOVEA Ultra 3D analiz yazılımını kullanarak oluk boyutlarını, diş derinliğini, yüzey pürüzlülüğünü ve gelişmiş alan ile öngörülen alanı ölçtük.

NANOVEA ST400 Standart
Optik 3D Profilometre

ANALİZ: LASTİK DİŞİ

Lastik sırtlarının 3D Görünümü ve Yanlış Renk Görünümü, 3D yüzey tasarımlarının haritalandırılmasının değerini göstermektedir. Bu, mühendislere lastik sırt derinliğinin homojenliğini, oluk tasarımını ve aşınmayı farklı açılardan değerlendirmek için basit bir araç sunmaktadır. Gelişmiş Kontur Analizi ve Basamak Yüksekliği Analizi, örnek şekillerin ve tasarımların hassas boyutlarını ölçmek için son derece güçlü araçlardır.

GELİŞMİŞ KONTUR ANALİZİ

BASAMAK YÜKSEKLİĞİ ANALİZİ

ANALİZ: KAUÇUK YÜZEY

Kauçuk yüzey, aşağıdaki şekillerde gösterildiği gibi yerleşik yazılım araçları kullanılarak çeşitli şekillerde ölçülebilir. Yüzey pürüzlülüğünün 2,688 μm olduğu ve gelişmiş alan ile yansıtılan alanın sırasıyla 9,410 mm² ve 8,997 mm² olduğu gözlemlenebilir. Bu sonuçlar, kauçuk yüzey pürüzlülüğünün çekiş ve performansı nasıl etkilediğini gösterir ve farklı kauçuk formülasyonları veya değişen yüzey aşınma seviyeleri arasında karşılaştırmalar yapılmasına olanak tanır.

SONUÇ

Bu uygulamada, NANOVEA 3D Temassız Optik Profiler'ın lastik diş derinliğini, kontur boyutlarını ve kauçuk yüzey pürüzlülüğünü nasıl hassas bir şekilde karakterize edebildiğini gösterdik. Veriler, 2,69 µm'lik bir yüzey pürüzlülüğü ve 9 mm²'lik bir yansıtma alanına sahip 9,41 mm²'lik bir gelişmiş alan göstermektedir. Kauçuk dişlerin çeşitli boyutları ve yarıçapları da ölçülmüştür. Bu bilgiler, lastik üreticileri, otomotiv araştırmacıları ve malzeme mühendisleri tarafından lastik sırt tasarımlarını, kauçuk formülasyonlarını veya farklı aşınma derecelerine sahip lastikleri karşılaştırmak için kullanılabilir. Burada gösterilen veriler, Ultra 3D analiz yazılımında bulunan hesaplamaların sadece bir kısmını temsil etmektedir.

Benzer bir uygulamanız var mı?

The post Tire Tread Depth & Rubber Surface Roughness Measurement | 3D Optical Profiler appeared first on NANOVEA: Advanced Profilometers, Tribometers, Nanoindenters, and Scratch Testers for Materials Testing.