Zugfestigkeit bei Filamenten (Reißfestigkeit)
Zugfestigkeit, Reißfestigkeit
Die Zugfestigkeit ist eine zentrale Werkstoffeigenschaft, die die maximale Zugspannung beschreibt, der ein Material standhalten kann, bevor es versagt oder bricht. Sie wird in Megapascal (MPa) beziehungsweise Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) angegeben. Dieser Kennwert spielt eine entscheidende Rolle bei der Beurteilung der mechanischen Festigkeit eines Werkstoffs. Eine höhere Zugfestigkeit bedeutet, dass das Material größeren Zugkräften widerstehen kann und somit insgesamt belastbarer ist.
Zugfestigkeit verschiedener Materialien
Die Zugfestigkeit für unterschiedliche Materialien variiert stark.
Metalle
Hochfeste Stähle können sehr hohe Zugfestigkeiten haben, oft im Bereich von mehreren hundert MPa.
Baustahl: 310 bis 690 MPa
Legierter Stahl: 1100 bis 1300 MPa
Kohlenstoffnanoröhren: 63.000 MPa
Polymere
Viele Kunststoffe haben im Vergleich zu Metallen eine geringere Zugfestigkeit. Diese kann je nach Polymer im Bereich von wenigen bis zu mehreren Dutzend MPa liegen.
Keramiken und Gläser
Diese Materialien sind im Allgemeinen spröde und können zwar hohe Druckfestigkeiten, aber oft niedrigere Zugfestigkeiten als Metalle oder Polymere haben.
Zugfestigkeit von 3D Druck Filamenten
Die Zugfestigkeit von 3D-Druck-Filamenten ist eine wichtige Eigenschaft, die das Verhalten des gedruckten Objekts unter Zugbelastung bestimmt. Je höher die Zugfestigkeit, desto widerstandsfähiger ist das Objekt gegen Reißen.
Die Zugfestigkeit von 3D-Druck-Filamenten wird in Megapascal (MPa) gemessen. Ein MPa entspricht der Kraft, die erforderlich ist, um eine Fläche von einem Quadratmillimeter um einen Millimeter zu verlängern.
Die Zugfestigkeit von 3D-Druck-Filamenten variiert je nach Material und Hersteller.
PLA: 30 bis 50 MPa
ABS: 30 bis 60 MPa
PETG: 50 bis 70 MPa
Nylon: 40 bis 80 MPa
TPU: 20 bis 40 MPa
Die Zugfestigkeit eines gedruckten Objekts wird nicht nur durch die Zugfestigkeit des Filaments bestimmt, sondern auch durch die Druckeinstellungen und die Art und Weise, wie das Objekt gedruckt wurde. Ein Objekt mit einer hohen Zugfestigkeit kann durch supoptimale Druckeinstellungen oder durch Überlastung beschädigt werden.
Test der Zugfestigkeit
Während des Tests wird eine Probe, normalerweise in einer standardisierten Form wie einem Zylinder oder einer Stange, an ihren Enden gegriffen und langsam auseinandergezogen, während gleichzeitig die aufgebrachte Kraft und die Dehnung oder Änderung der Länge der Probe gemessen werden. Die Zugfestigkeit ist dann die maximale Kraft, die während dieses Tests aufgebracht wird, geteilt durch den ursprünglichen Querschnitt der Probe. Das Ergebnis dieses Tests wird oft in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt, das die Beziehung zwischen diesen beiden Parametern zeigt.
Zusammenfassung
Die Zugfestigkeit ist ein grundlegender Materialkennwert, der die maximale Spannung angibt, die ein Werkstoff bei Zugbeanspruchung aufnehmen kann, bevor er versagt oder bricht. Sie wird üblicherweise in Megapascal (MPa) oder Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) angegeben. Die Bestimmung der Zugfestigkeit ist für zahlreiche technische und bautechnische Anwendungen von großer Bedeutung. Sie ermöglicht Ingenieuren und Konstrukteuren, die Eignung eines Materials für bestimmte Einsatzbereiche zu beurteilen – insbesondere dann, wenn mit Zugbelastungen zu rechnen ist. So trägt die Kenntnis der Zugfestigkeit wesentlich zur sicheren und effizienten Auslegung von Bauteilen und Konstruktionen bei.