Durometer Dijelaskan: Menguji Keras Plastik dan Elastomer untuk Insinyur

Selama tahap awal setiap proyek, insinyur dan tim produk harus meluangkan waktu untuk memahami spesifikasi mekanis dari setiap bahan calon. Ini mencakup tidak hanya properti fisik, kimia, dan mekanis yang dapat ditemukan dalam lembar data apa pun, tetapi juga faktor lain seperti seberapa baik bahan bekerja di bawah kondisi lingkungan tertentu atau seberapa tahan lama ia adalah. Mempertimbangkan ini dan faktor lain membantu tim produk menciptakan produk yang unggul sambil mengoptimalkan efisiensi waktu dan biaya.

Salah satu faktor paling penting yang dipertimbangkan saat memproduksi dengan plastik adalah durometer atau shore durometer, yang berbicara tentang kekerasan suatu bahan. Inilah semua yang harus diketahui insinyur dan tim produk tentang pengukuran penting ini:

Apa itu durometer?

Durometer adalah cara standar untuk mengukur kekerasan bahan seperti karet atau plastik. Kekerasan adalah ukuran seberapa tahan plastik terhadap deformasi yang disebabkan oleh indenter mekanis atau abrasi.

Insinyur dapat menguji kekerasan bahan menggunakan penguji durometer. Alatnya terlihat seperti manometer ban bundar dan memiliki jarum pada pegas terkalibrasi yang melekat dari satu ujung. Untuk menguji kekerasan durometer, insinyur meletakkan jarum terhadap elastomer atau plastik dan memberikan tekanan. Setelah jarum telah menembus bahan sebanyak yang mungkin, jarum pengukuran menunjukkan kekerasan durometer yang sesuai pada skala yang tepat.

Meskipun durometer dapat diukur pada skala nol hingga 100, itu bukan satuan pengukuran. Itu sebenarnya adalah pengukuran tanpa dimensi, berarti angka durometer mengukur seberapa keras atau lembut suatu bahan relatif terhadap bahan lain yang telah diukur menggunakan skala durometer yang sama. Angka yang lebih rendah menunjukkan plastik yang lebih lunak, sementara angka yang lebih tinggi menunjukkan plastik yang lebih keras. Contohnya, tabung poliuretan 90A lebih keras daripada tabung poliuretan 70A.

Berbagai skala kekerasan shore ditemukan sehingga insinyur dan tim produk dapat membahas kekerasan bahan menggunakan referensi yang konsisten, universal, dan dapat direproduksi. Tiga skala kekerasan shore paling umum adalah shore 00, shore A, dan shore D. Shore 00 hanya digunakan untuk mengukur kekerasan karet dan gel yang sangat lunak, shore A mengukur karet fleksibel yang berkisar dari sangat lunak hingga keras, dan shore D hanya digunakan untuk mengukur karet dan plastik keras.

Tim produk harus mengetahui bahwa kekerasan durometer tidak secara langsung berkorelasi dengan fleksibilitas bagian akhir. Sebaliknya, itu adalah ukuran tidak langsung dari kekakuan yang dapat digunakan tim untuk lebih memahami perasaan umum suatu bahan dengan sekilas. Tim produk juga harus mengetahui bahwa mereka tidak dapat membandingkan bahan yang berada pada skala kekerasan shore yang berbeda. Angka durometer relatif terhadap bahan pada skala spesifiknya, berarti tidak ada hubungan langsung antara kekerasan pada satu skala durometer dan kekerasan pada skala lain.

Contohnya, bahan dengan kekerasan durometer sekitar 80 pada skala shore 00 setara kerasnya dengan penghapus pensil, tetapi bahan dengan pengukuran 80 pada skala durometer shore D memiliki kekerasan seperti helm keras. Jelas, pengukuran ini tidak setara, meskipun mereka berbagi angka yang sama, jadi tim produk harus ingat hanya untuk membandingkan kekerasan bahan pada skala yang sama.

Klik di sini untuk mengunduh salinan tabel durometer di bawah ini.

Bagaimana kekerasan durometer mempengaruhi pemilihan bahan

Saat mengevaluasi elastomer atau plastik, insinyur dan tim produk harus memikirkan aplikasi akhir produk mereka dan persyaratan proyek. Faktor-faktor ini akan membantu menyempitkan kumpulan bahan potensial dan memberikan petunjuk pada tim produk tentang skala shore durometer mana yang harus difokuskan. Contohnya, jika bagian harus dapat menopang banyak beban dalam waktu yang lama, tim harus melewatkan skala shore 00 sepenuhnya dan hanya mempertimbangkan bahan antara rentang 70 dan 100 pada skala kekerasan shore A dan/atau seluruh rentang skala kekerasan shore D.

Insinyur juga harus menyeimbangkan kekerasan yang diinginkan dengan pertimbangan lain seperti biaya untuk menentukan trade-off mana yang mau mereka lakukan. Contohnya, logam yang lebih keras bisa lebih mahal atau sulit untuk dipesan. Untuk mengatasi ini, insinyur dapat menggunakan perawatan keras pasca-proses untuk mencapai durometer yang lebih tinggi sambil mempertahankan kemudahan pemesinan.

Tetapi, kekerasan bahan bukan satu-satunya faktor yang penting, dan kekerasan tidak selalu menunjukkan properti lain seperti kekuatan atau daya tahan korosi. Pengukuran kekakuan dan modulus kompresi akan memberikan pembacaan yang lebih akurat pada kinerja stempel dari karet tertentu daripada kekerasan durometernya.

Untuk melakukan due diligence dan memilih bahan terbaik untuk persyaratan spesifik mereka, tim produk harus mengevaluasi opsi terhadap berbagai properti mekanis, termasuk densitas, defleksi gaya kompresi, gaya aplikasi, dan ketebalan, selain kekerasan durometer.

Pertimbangan durometer untuk cetakan injeksi

Kekerasan bahan sangat penting dipertimbangkan saat bekerja dengan cetakan. Insinyur harus memilih karet cetakan yang akan memungkinkan mereka untuk dengan mudah mengekstrak model asli dan semua cetakan lanjutan dari cetakan setelah diobati—dan kekerasan shore akan memiliki dampak langsung pada itu.

Contohnya, tidak bijaksana untuk menggunakan elastomer durometer 70A untuk membuat cetakan untuk bagian dengan segmen tipis yang menjulang di sudut yang berbeda. Karet durometer 70A setara kerasnya dengan ban mobil dan tidak menawarkan fleksibilitas yang diperlukan untuk mengekstrak bagian yang halus ini tanpa meratakannya. Elastomer dengan durometer shore 30A atau lebih rendah kemungkinan akan cukup fleksibel untuk aplikasi ini.

Pertimbangan durometer untuk manufaktur aditif

Penting juga bagi tim produk untuk mempertimbangkan kekerasan bahan saat menggunakan teknologi manufaktur aditif. Banyak tim produk tidak terlalu familiar dengan bahan manufaktur aditif, tetapi jika Anda tahu durometer bahan aditif, Anda dapat membandingkannya dengan durometer plastik tradisional yang digunakan dalam cetak injeksi. Ini akan memberikan Anda ide umum tentang bagaimana bahan aditif akan bekerja dan memberikan kerangka referensi.

Perhatikan bahwa beberapa bahan aditif memiliki dua durometer—durometer segera dan durometer lima detik. Contohnya, bagian yang diproduksi menggunakan proses Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™ kemungkinan tidak akan bekerja seperti yang diharapkan sampai setelah diobati. Tim produk yang menggunakan printer rumah atau memproduksi dalam nhà akan melihat perbedaan, tetapi jika Anda bekerja dengan mitra manufaktur, Anda tidak perlu khawatir tentang durometer segera bahan karena Anda hanya akan melihat produk akhir. Masih, baik untuk mengetahui bahwa beberapa bahan memerlukan obat tambahan dan pemrosesan pasca untuk mencapai durometer akhir mereka, jadi pengukuran awal dapat berubah.

Memulai dengan Fast Radius

Untuk meringkasnya, durometer adalah pengukuran tanpa dimensi namun standar yang digunakan untuk menunjukkan kekerasan elastomer atau plastik relatif terhadap elastomer atau plastik lain pada skala yang sama. Bahan dengan durometer yang lebih tinggi lebih keras, tetapi tim harus hati-hati untuk tidak membandingkan bahan di seluruh skala berbeda karena tidak ada hubungan langsung antara angka tertentu pada satu skala dan angka yang sama pada skala lain.

Insinyur dan tim produk harus mempertimbangkan durometer selama pemilihan bahan, terutama jika aplikasi mereka memiliki persyaratan keras atau lunak tertentu. Namun, mengevaluasi kekerasan shore saja tidak mencukupi. Tim harus mempertimbangkan dengan cermat semua persyaratan desain dan kinerja yang relevan untuk memilih bahan atau bahan yang paling sesuai. Mitra manufaktur yang berpengalaman dapat menyederhanakan pemilihan bahan dan menyederhanakan seluruh proses pengembangan produk.

Di Fast Radius, kami spesialis membantu tim produk memastikan produk akhir mereka memenuhi kebutuhan mereka. Kami tahu seberapa penting pemilihan bahan, dan bekerjasama dengan kami berarti mendapatkan akses ke keahlian gabungan kami selama bertahun-tahun dalam manufaktur, teknik, dan rantai pasok. Dengan bekerja sama dengan mitra manufaktur berpengalaman seperti Fast Radius, tim produk dapat membuat proses pemilihan bahan menjadi sederhana dan bebas stres, sambil mempercepat timeline proyek dan menjaga biaya rendah. Hubungi kami hari ini untuk memulai.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang bekerja dengan plastik dan untuk tetap diperbarui dengan berita terbaru industri manufaktur, kunjungi semua artikel terbaru di pusat sumber daya Fast Radius.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?