Was Sie über die Bedeutung von Shore-Härten für 3D-Konstruktion und 3D-Druck wissen müssen
Bei uns finden Sie die Möglichkeit, Resin (im PolyJet-Druck) wie auch TPU (SLS-Verfahren) in verschiedenen Shore-Härten zu drucken. Aus diesem Grund möchten wir Ihnen an dieser Stelle etwas mehr erläutern zum Thema Shore-Härten und deren Bedeutung in der additiven Fertigung.
Benannt wurde die Shore-Härte nach dem US-amerikanischen Metallogen Albert Ferdinand Shore (1876-1936). Dieser entwickelte 1915 das Quadrat-Durometer für die Messung der Härte von Polymeren und anderen Elastomeren. Auf dieser Basis entwickelte Shore seine Kennzahl für die Härte von Werkstoffen. Die Shore-Härte steht dabei in direkter Beziehung zur Eindringtiefe. Dieses wiederum testet man nach einem standardisiertem Verfahren. Anwendung findet die Zertifizierung von Werkstoffen nach Shore-Härten insbesondere für Elastomere (=elastisch verformbare Kunststoffe) und gummielastische Polymere. Die Shore-Härte ist damit für industrielle 3D-Druck-Nutzer von zentraler Bedeutung.
Definition und Messverfahren
Konkret erfolgt die Messung von Shore-Härten durch Einführung eines federbelasteten Stifts aus gehärtetem Stahl einer normierten Dicke (als Intender) in den jeweils zu testenden Werkstoff. Zu erfolgen hat diese in einem ebenso genau festgelegtem Winkel. Dabei unterschied man bis 2012 (nach der damals gültigen DIN 53505) zwischen den Shore-Härten A, C und D.
Verwendung findet die Shore-Härte A für Weichgummi (einschließlich Resin und TPU).Die Shore-Härten C und D werden dagegen für Elastomere und weiche Thermoplaste angewendet.
Zur Bestimmung der Shore-Härten A und C wird gemäß der DIN 53505 als Indenter ein Stahl-Kegelstumpf mit einer Stirnfläche von 0,79 ± 0,01 mm im Durchmesser und einem Öffnungswinkel von 35 ± 0,25° verwendet. Für die Shore-Härte D nimmt man einen Radius von 0,1 ± 0,01 mm und einem Öffnungswinkel von 30 ± 1°. Eine Zusatzeinrichtung zur Erhöhung der Präzision wird in den Shore-Härteprüfverfahren in den Verbindung mit einem Messständer eingesetzt. Diese drückt nun den zu vermessenden Prüfkörper mit einer Anpresskraft von 12,5 ± 0,5 N bei Shore A stoßfrei auf die Auflage des Messtisches. Bei Shore D erfolgt dies mit 50 ± 0,5 N . Ebenfalls vorgeschrieben ist ein Temperaturintervall von 23 °C ± 2 K.
Die Ermittlung der Shore-Härtekennwerte folgt einer Skala, nach der 2,5 mm Eindringtiefe dem Wert 0 Shore, 0 mm dem Wert 100 Shore entspricht. Je höher der Shore-Wert, umso größer ist also der Widerstand des Werkstoffs gegenüber dem Eindringen in diesen, desto härter ist das Material folglich.
Die Neufassung von 2012
Die bis dahin gültige DIN 53505 wurde 2012 durch die DIN ISO 7619-1 ersetzt, die genormte Shore-Härteprüfung damit erweitert. Neu eingeführt wurden dabei die Verfahren Shore AO (für niedrige Härtewerte) und AM (für dünne Elastomerprüfkörper), die Intender-Geometrie für Shore-Härte D wurde von 30 ± 1° auf 30 ± 0,25° korrigiert.
Gleichzeitig wurde die Anpresskraft für Shore-Härte A von 12,5 ± 0,5 N auf 1 + 0,1 kg, für die Shore-Härte D von 50 ± 0,5 N auf 5 + 0,5 kg korrigiert. Außerdem wurde die Messzeit von 3 auf 15 Sekunden verkürzt. Die Lagerung der Prüfkörper im Standardklima dagegen wurde von 16 auf 1 Stunde verkürzt.
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