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LNP nano touch Vollautomatische Messabläufe! · 2019. 8. 7. · LNP® nano touch Mikroindentor zur...

Date post: 26-Jan-2021
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16
LNP ® nano touch Mikroindentor zur Analyse von Kunststoff- und Elastomerkenngrössen ® Vollautomatische Messabläufe! Ludwig Nano Präzision GmbH Prieche 7 37154 Northeim Tel. +49 (0) 5551 / 910 2059 Fax +49 (0) 5551 / 910 20 58 Mobil +49 (0) 151 / 153 88 14 3 [email protected] www.LNP-northeim.de IRHD-M ISO 48 VLRH DIN ISO 27588 SHORE A/M ASTM 2240 SHORE 00 ASTM 2240 SHORE 000 ASTM 2240 SHORE A MIKRO BIEGE E- MODUL DIN ISO 178 HÄRTETOPOGRAPHIE ADHÄSION E-MODUL NACH OLIVER UND PHARR MIKROTRIBOLOGIE RHEOLOGIE und weitere Anwendungsmöglichkeiten
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  • LNP® nano touchMikroindentor zur Analyse von Kunststoff- und Elastomerkenngrössen

    ®

    Vollautomatische Messabläufe!

    Ludwig Nano Präzision GmbHPrieche 737154 Northeim

    Tel. +49 (0) 5551 / 910 2059Fax +49 (0) 5551 / 910 20 58Mobil +49 (0) 151 / 153 88 14 3

    [email protected] www.LNP-northeim.de

    IRHD-M ISO 48 VLRH DIN ISO 27588SHORE A/M ASTM 2240SHORE 00 ASTM 2240SHORE 000 ASTM 2240SHORE A MIKROBIEGE E- MODUL DIN ISO 178

    HÄRTETOPOGRAPHIEADHÄSIONE-MODUL NACH OLIVER UND PHARRMIKROTRIBOLOGIERHEOLOGIE

    und weitere Anwendungsmöglichkeiten

  • Inhaltsverzeichnis

    2

    Der LNP® nano touch

    04 Der LNP® nano touch 05 Userinterface06 Mess- und Betriebsarten07 LNP® nano touch mit Piezo-Kreuztisch08 Arbeitsplatzkonfigurationen

    Normprüfverfahren

    09 IRHD-M-Messung10 Modifizierte IRHD-M-Messung, Shore Messverfahren11 VLRH-Messung12 Mikrotribologie

  • 3

    LNP® NANO TOUCH

    NORMPRÜFVERFAHREN

    ANALYSEVERFAHREN

    Analyseverfahren 13 Adhäsion, Biege-E-Modul 14 E-Modul nach Oliver und Pharr15 Auswertungsprotokolle16 Zubehör

  • Der LNP®nano touch

    Technische Daten

    Weg-Messsystem Optisch inkrementell

    Messbereich 4 mm

    Auflösung 0,00001 mm Standard

    Linearität: Weg < 200 nm auf Messbereich

    Linearität: Kraft 0…1400 mN < 0,3% auf Messbereich

    Messkrafterzeugung elektro-mechanisch

    Messkraft 0,6 mN...1,4 N

    Messkraftauflösung 0,6 mN

    4

    Der LNP® nano touch ist ein kompakter, stufenloser Kraft-Wegsensor mit reibungsfreier Führung und dynamischer Krafterzeugung bis 1,4 N. Das garantiert eine exakte Krafterzeugung ohne Reibungs- und Führungsverluste. In Verbindung mit einem bis zu 10 nm hochauflösendem, optisch -inkrementellem Wegmesssystem sind beschädigungsfreie, hochgenaue geometrische und physikalische Messungen sowie die Bestimmung von Materialeigenschaften möglich.

    Präzisionsmessung mit variablenWeg- und Kraftparametern

    • Messung von geometrischen Größen bis 4 mm mit Nanometer-Auflösung• Messung von Materialeigenschaften Mikrohärte, E-Modul, Dämpfungsgrad• Messung von sehr weichen Materialien mit Tastkräften von 0,6 mN bis1,4 N• Messung von Flüssigkeiten, Viskosität, Oberflächenspannung• Messung von Mikrokonturen und tribologischen Effekten

    Weitere Vorteile:

    • Reibungslose Führung• Kompakte Bauweise• Optische Wegerfassung• Variable Messkraft, konfigurierbare Messabläufe• Genaueste Wegauflösung und Krafteinstellung• Tastkraft bleibt konstant, auch bei Auslenkung des Messbolzens• Frei im Raum positionierbar• Vollautomatische Antastung der Werkstückoberfläche

  • 5

    Ein leistungsstarkes Userinterface

    Das Programm ermöglicht einen einfachen, unkomplizierten Messvorgang. Die Messdaten können auch mit dem excelbasierten Auswertungsprogramm analysiert werden.

    Softwarefunktion Basic Advanced

    IRHD-M und modifizierte IRHD-M

    VLRH

    Shore-Verfahren

    Projektorientierte Vorlagen

    2-Punkt Messung

    Kraft-, weggesteuerte Messung X

    Profilantzeichnung X

    Stufenmessung X

    Sinusmodulation X

    Tribologiemessung * X

    Topographiemessung ** X*In Verbindung mit zweitem LNP® Nano touch

    ** In Verbindung mit X, Y mot. Kreuztisch

    AUSBLICK AUF DIE SOFTWARE

    Die Software beinhaltet projektorientierte Eingabemasken (fertigungsnah) und ist in der Lage, grafische Analysen wie Messfunktionen, Regression, Freischneiden durch-zuführen. Freie Programmab-läufe sowie Mehrfachmessungen in X-Y-Ebene ortsgebundene Geometrie- und Eigenschaftsanalysen sind ebenfalls möglich.

  • 6

    Mess- und Betriebsarten

    F-control v-control Modulation F/v-control IRHD-M/VLRH

    Kraftgesteuerter Ablauf Weggesteuerter Ablauf Min-/Maxwert frei

    einstellbar

    Bis zu 4 Kraftstufen

    möglich

    Grösse/Länge des

    Tastkraftintervalls,

    Kraftzu-/abnahme

    Geschwindigkeit der

    Tasterbewegung

    Grösse/Länge

    des Tastkraftintervalls

    Messzeit der einzelnen

    Kraftstufen variabel

    Position/Dauer der

    Haltephasen variabel

    Position/Dauer

    der Haltephasen

    Sinusförmige

    Modulation möglich

    Messkraft kann reduziert

    werden (IRHD-M)

    Anzahl der Wiederholungen Freie Wahl der Wiederholungen

    Anzahl der Wiederholungen

    Kraft (F control) Geschwindigkeit (v control)

    Modulation F/v-control Konstante Kraft (constant force) / IRHD M / VLRH

    v-control

    ModulationF/s

    PARAMETERVARIATIONEN:

  • F-control v-control Modulation F/v-control IRHD-M/VLRH

    Kraftgesteuerter Ablauf Weggesteuerter Ablauf Min-/Maxwert frei

    einstellbar

    Bis zu 4 Kraftstufen

    möglich

    Grösse/Länge des

    Tastkraftintervalls,

    Kraftzu-/abnahme

    Geschwindigkeit der

    Tasterbewegung

    Grösse/Länge

    des Tastkraftintervalls

    Messzeit der einzelnen

    Kraftstufen variabel

    Position/Dauer der

    Haltephasen variabel

    Position/Dauer

    der Haltephasen

    Sinusförmige

    Modulation möglich

    Messkraft kann reduziert

    werden (IRHD-M)

    Anzahl der Wiederholungen Freie Wahl der Wiederholungen

    Anzahl der Wiederholungen

    Technische Daten: Piezo-Kreuztisch

    Wegauflösung 10 nm

    Wiederholbarkeit der Position bidirektional unter 40 nm

    Vmin 0,160 µm/s

    Vmax 12,5 mm/s

    Unkorrigierter langwelliger Fehler unter 2 µm

    Korrigierter langwelliger Fehler unter 100 nm

    Kurzwellige Ablaufgenauigkeit < 40 nm

    Profilmessung 2D-Topographie möglich

    Antriebsart Piezoantrieb

    7

    Härtetopographie einer Gummiprobe

    Mit dem hochauflösenden Piezo -Kreuztisch kann Härtetopographie mit allen im Gerät angewand-ten Messverfahren durchgeführt werden. Diese flächige Darstellung ermöglicht die Analyse von Grenzschichten, sowie alterungs- und mischungs-bedingte Inhomogenitäten. Anwendbar nicht nur am Normprüfkörper sondernauch am Fertigbauteil.

    NORMPRÜFVERFAHREN

    Härtetopographie mit Piezo-Kreuztisch

  • 8

    LNP®1 LNP®2 LNP®3

    LNP® nano touch LNP® nano touch LNP® nano touch

    Manuelle Säule Motorische Z-Säule Motorische Z-Säule

    - Manueller Kreuztisch 8 mm x 8 mm Piezo-Kreuztisch 22 mm x 22 mm*

    Kamera 5MP USB3-Kamera mit telezentrischem Objektiv und LED-Ringlicht

    5MP USB3-Kamera mit telezentrischem Objektiv und LED-Ringlicht

    1-Achssteuerung 2-Achsensteuerung 4-Achsensteuerung

    LNP® nano touch Software Basic LNP® nano touch Software Advanced LNP® nano touch Software Advanced

    PC, 2x 24" Monitor, Tastatur, Maus PC, 2x 24" Monitor, Tastatur, Maus PC, 2x 24" Monitor, Tastatur, Maus

    Arbeitsplatzkonfigurationen

    LNP®2LNP®1 LNP®3

    * opt. Konfiguration für Tribologieuntersuchungen mit waagerechtem LNP® nano touch

  • 9

    NORMPRÜFVERFAHREN

    IRHD-M-Messung

    IRHD M mit dem LNP® nano touch messen

    Die Messung der Mirkohärte ist ein wichtiges Instrument zur Be-stimmung der Materialeigenschaften von Elastomeren. Bei her-kömmlichen Testgeräten ist es bei größeren Produkten meist nötig, kleinere Probestücke aus dem fertigen Werkstück zu schneiden oder extra Prüfplatten herzustellen, um messen zu können. Mit dem LNP® nano touch ist es erstmals möglich, zerstörungsfreie Mikro IRHD-Härtemessungen an gummielastischen Materialien direkt im Herstellungsprozess durch-zuführen. Mit einem tragbaren Gerät.

    IRHD-M-Härtemessung mit Normringauflage

    Die Ringauflage ist ein Doppelwippensystem, das sich auf der Oberfläche einer Normprüfplatte selbst ausrichtet.Die beiden Kufen begrenzen die Bewegung des manuellen Stativs nach unten. Sie ermöglichen das Messen direkt am großen Werkstück.

    Verwendung mit der Ringauflage mit MessständerFreistehende Verwendung mit Ringauflage

    Messung an walzenförmigen Teilen

  • 10

    NORMPRÜFVERFAHREN

    Modifizierte IRHD-M-Messung

    Durch eine Reduzierung der Normkräfte und/oder einer Verringerung der Radiusgeometrie der Tastnadel kann an bisher nicht messbaren Teilen gemessen werden. Die Ergebnisse entsprechen einer üblichen Normprüfung. Voraussetzung ist jedoch ein homogenes Material.

    Anwendungsbeispiele:

    • Abgestufte Werkstückgeometrie• Zu dünne Plattenstärke• Zerklüftete und filigrane Geometrie Messung an O- Ringen mit 0,6 mm

    Schnurstärken

    E-Modul und Härte bei s =30μm Messung an 0,5 mm StegenMessung an Teilen mit

    Freiformflächen

    Messung an Polierstiften

    NORMPRÜFVERFAHREN

    Shore Messverfahren

    Messkugel ø = 0,2 mm Kegelstumpf ø = 0,079 mm Messkugel ø = 0,238 mm Messkugel ø = 12,7 mm

    Einer für alle - alle für einen!

    Lediglich durch den Wechsel der Tastspitze und der Wahl der Messart können alle Kunststoff- und Elastomerwerkstücke nicht nur mit den beiden IRHD-Verfahren, sondern auch mit den aufgezählten Shoreverfahren geprüft werden.

    • Vollautomatische Oberflächenantastung• Messzeit von 1 Sekunde bis 48 Stunden• Registrierte / protokollierte Eindringtiefe und Härtegrade.

  • VLRH-Messung nach DIN ISO 27588

    Der Wechsel der IRHD-M zur VLRH-Methode erfolgt durch einen Tausch der Tastspitze und der Ringauf-lage. Außerdem wird die Messkraft von 153,3 mN auf 100 mN reduziert. Mit nur einem Messgerät ist die Messung von IRHD-M und VLRH in einer nie gekannten Güte möglich – an der Messsäule oder direkt am Werkstück.

    NORMPRÜFVERFAHREN

    VLRH-Messung

    Messung mit Ringauflage an Normprüfplatte

    11

  • 12

    ANALYSEVERFAHREN

    Mikrotribologie (Reibung)

    Möglichkeiten der Mikrotribologie mit dem LNP® nano touch

    Normalkraft und Reibkraft in einer Messung

    Auflösung der Z- und X-Achse: 10 nm

    Kleinste Geschwindigkeit: 0,2 µm/s

    Größte Geschwindigkeit: 2500 µm/s

    Kontinuierliche Registrierungsmöglichkeit

    Visualisierung des Haft- und Gleitreibungskoeffizienten

    Rauheitsmessung Uhrenwelle

    Messung an stark gekrümmter Oberfläche

    Tribologische Untersuchung

  • 13

    ANALYSEVERFAHREN

    AdhäsionInformationen zur Adhäsionsmessung

    Natürlich kann mit dem LNP® nano touch die Messkraft nicht nur beim Eindringen in das Werkstück erfasst werden, sondern auch beim Herausfahren. Haftet die Prüfgeometrie an der Oberfläche, so wird der Lösevorgang mit dem Kraft- und Wegverlauf registriert und ausgewertet. Die Form und der Werkstoff des Prüfkörpers können frei variiert werden. Die einzige Begrenzung stellt die Kraft (+1,2 N bis -0,7 N) dar.

    ANALYSEVERFAHREN

    Biege-E-ModulEin großer Vorteil des LNP® nano touches ist, dass Sie nur ein Mess-gerät für Drei- und Zweipunktbiegung benötigen. Dazu erhalten Sie hochpräzise Messwerte durch die elektromagnetische Krafterzeu-gung und das optische Wegmesssystem. Sie können nicht nur den E-Modul sondern auch Informationen über das Eindringverhalten und die plastische Verformung des Materials erhalten. Der E- Modul lässt sich an deutlich kleineren Probengeometrien bestimmen als die Norm erlaubt. Dies ist möglich, da die Messkraft variiert werden kann. Dadurch wird Material eingespart. Einsetzbar für Kunststoffe oder Metallprobenkörper, die auch temperaturabhängig gemessen werden können. Die Messdaten können schließlich in einer Me-taauswertung gespeichert und statistisch untersucht werden. Ein Export in Access- und Q-DAS-Datenbanken ist möglich.

    Anwendungen

    Zweipunktmessung

    Dreipunktmessung nach ISO 178

    Temperaturabhängige Dreipunktmessung von 5°C bis 80°C

    E-modul, Eindringverhalten und plastische Verformung des Materials

    Runder oder rechteckiger Querschnitt

    Dreipunktmessung

    Zweipunktmessung

    Dreipunktmessung mit Temperiertisch

    Vollständige Klebeauswertung

  • 14

    ANALYSEVERFAHREN

    E-Modul nach Oliver und Pharr

    Verfahrenseigenschaften:

    Materialien: Kunststoffe

    Mehrfachmessung möglich

    Tastspitzengeometrie: Kugelfläche, Berkovich und Vickers

    Die E-Modulbestimmung nach Oliver und Pharr ist eine Methode, mit der die Berechnung aus der Entlastungskurve erfolgt. Durchführung präziser, schneller Messungen an filigranen Fertigbautei-len.

    Messung mit KugeltastspitzeMehrfachmessung und Auswertung

    für 20 Messpunkte

    Einzelmessung

    Messung mit Vickerstastspitze

    Mehrfachmessung Diagramme

  • deutsch Uhrzeit: 13:45 UhrPrüfer:Ort:Luftfeuchtigkeit 50 %Raumtemperatur 21 °CTastertemperatur: 29,2 °CProbentemperatur: 24 °CProbendicke: 2 mmProbenbreite: 1 mm

    Probe: Probenlänge: mmCharge: Tastspitzenradius: 0,2 mmMaterial: Vorkraft / Zeit: 8,30 mN 5,0 sKunde: Gesamtkraft / Zeit: 153,30 mN 30,0 s

    Ringauflage:Limits Probenherstellung:IRHD min: Probenbehandlung: °CIRHD max: für: h

    Notizen/Kommentar: Probenbeschreibung:

    Test Umrechnung IRHD-M [°] E-Modul# µm IRHD-M [°] D extrapoliert N/mm²1 140,56 140,80 84,48 54,41 2,702 131,76 131,99 79,19 56,54 2,953 133,38 133,61 80,16 56,14 2,904 128,64 128,86 77,32 57,33 3,055 126,14 126,36 75,82 57,97 3,13

    Mittel 132,10 132,32 79,39 56,48 2,95STD 4,91 4,92 2,95 1,21 0,14

    Messdaten:Pfad (Datei 1):

    Datei: 1. M1.xlsx2. M2.xlsx3. M3.xlsx4. M4.xlsx5. M5.xlsx

    Metadatei:Seite 1/3

    40,00°80,00°

    Eindringtiefe d

    M:\Auswertungsbögen\Härte IRHD&E-Modul\IRHD&E-Modul Meta.xlsm

    X:\LNP nano touch - Messungen\Auswertungsbögen\Härte IRHD&E-Modul

    Ja

    NBR ohne Beschichtung

    ABCDEF

    Datum:

    56,5°; SCMIRHD-M:

    LNP NOM

    IRHD-M extrapoliert - E-Modul nach Scott

    13.01.2015

    Lewinski

    0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,0080,0090,00

    IRHD

    -M [°

    ]

    Test 1

    Test 2

    Test 3

    Test 4

    Test 5

    IRHD max Limit

    IRHD min Limit

    Probe:Charge:Material:Kunde:

    Datum:Uhrzeit: 11:05 UhrPrüfer:

    Radius R Tastspitze (Kugel) mm Ort:Tastspitzenmaterial:Poissonzahl Probe ν_p POMPoissonzahl Tastspitze ν_i HartmetallE-Modul Tastspitze E_i N/mm2

    Dateipfad:

    Dateiname:

    Notizen/Kommentar:

    Seite 1/2

    v-Control (linear)NewPOM R0,025mm.xlsx

    Mittelwert 1-20

    Mittelwert gew. Messungen

    3.500,47 N/mm2

    3.500,47 N/mm2

    X:\LNP nano touch - Messungen\Messungen\E-Modul - Pharr Test u. Entwicklung\NewPOM R0,025mm

    nach Oliver & Pharr (30.09.2016)

    A. Wolff

    HartmetallNortheim

    deutsch

    06.10.2016Zusammenfassung E-Modul

    Tastspitzengeometrie: Kugel

    0,350,22

    0,03

    500000

    M1

    M3M2

    M4M5M6M7M8M9M10M11M12M13M14M15M16M17M18M19M20

    1 - 20

    3.293,2

    3.788,0

    3.586,6

    3.497,2

    3.914,3

    3.580,7

    3.468,1

    3.188,0

    3.586,0

    3.489,1

    3.554,2

    3.365,2

    3.512,03.520,1

    3.208,9

    3.770,3

    3.656,4

    3.176,5

    3.412,03.442,4

    3103

    3177

    3250

    3324

    3398

    3472

    3545

    3619

    3693

    3767

    3841

    3914

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

    E-M

    odul

    [N/m

    m2 ]

    Messungs Nr.

    Oberflächenkontakt suchen mit FKontakt = k*Fmax

    k = % (0,5 % ... 2,0 %)1Mittelwert über x Wertex = 4

    17:30 Uhrdeutsch

    40 %20 °C30 °C20 °C

    Probe: Tastspitzengeometrie:Charge: Durchmesser D Tastspitze (Kugel) 0,20 mmMaterial: Tastspitzenmaterial:Kunde: Poissonzahl Probe ν_p

    Poissonzahl Tastspitze ν_iMessmethode: E-Modul Tastspitze E_i 1000000 N/mm2

    Kraftbereich der Gregressionsgeraden nach Hermannuntere Grenze 0,8 Fmaxobere Grenze 0,95 Fmax

    0,80 … 0,95 Fmax 2.292,48 N/mm2

    0,65 … 0,95 Fmax 0,00 N/mm2

    0,50 … 0,95 Fmax 0,00 N/mm2

    0,35 … 0,95 Fmax 0,00 N/mm2

    Dateipfad: X:\LNP nano touch - Messungen\Messungen\E-Modul - Pharr Test u. Entwicklung\Kunststoff ABSDateiname: ABS Zugprobe M1.xlsx

    Notizen/Kommentar:

    E Modul Probe -Bereich nach Nermann

    2.292,5 N/mm2

    0,17Diamant

    0,30Δs = const

    nach Oliver & Pharr

    ABS Kugel

    884 mN

    Luftfeuchtigkeit:Raumtemperatur:Tastertemperatur:Probentemperatur:Fmax

    E Modul

    Datum: 19.07.2016

    Ort: Northeim

    Uhrzeit:Prüfer: A. Wolff

    -100

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    -2,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0

    F [m

    N]

    Eindringtiefe h [μm]

    Mittelwertfilter über Werte 2

    15

    AuswertungsprotokolleE-Modul nach Oliver und Pharr Mehrfachauswertung

    E-Modul nach Oliver und Pharr Einzelpunktauswertung

    IRHD-M-Protokoll

    Für jede Anwendung stehen zahreiche Excel-basierte Auswer-teprotokolle zur Verfügung. Damit ist die Auswertesoftware selbsterklärend und 100% Micro-soft-kompatibel. Die Nutzung der Daten erfolgt über eigens programmierte Makros.Anpassungen und individuelle Gestaltung sind dadurch einfach möglich.

  • LNP® nano touch Tastspitzen: Härteprüfkörper nach Berkovich und Vickers, Rubintastspitzen, Diamanttastspitzen, Hartmetalltastspitzen

    O-Ring-Aufnahmen Parallelschraubstock Kreuztische 25 x 25 mm, 8 x 8 mm

    PTB-zertifizierte Normprüfkörper

    Stand Oktober 2016technische Änderungen vorbehalten

    Motorischer Piezo-Kreuztisch (22 x 22 mm)

    Accurion halcyonics_nano 30

    Zubehör

    Weitere Leistungen für Sie

    • IndividuelleSchulungsangebote

    • Service und Wartungsarbeiten

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