Specialisterne fra Teknologisk Institut - Materialer,  Frederik R. Steenstrup, MBA og Anders Ask Carton fortæller i denne artikel mere om mulighederne med DIC-målinger.

Teknologisk Instituts plastlaboratorium tilbyder mange typer mekaniske tests til flere forskellige formål. Ofte bruges data til finite element simulering af et plastemnes performance, og en typisk måleteknisk problemstilling i denne sammenhæng er illustreret i Figur 1. 

Clip-on ekstensometeret, der er sat på det timeglasformede prøveemne måler en gennemsnitlig forlængelse som funktion af kraftpåvirkning. Dette materiale er en PP-plast, der har tendens til necking – dvs. en lokaliseret høj deformation. Som forretningsleder Anders Ask Carton formulerer det 

”Om man i sin finite element model bruger en gennemsnitlig værdi eller en præcist bestemt værdi giver selvsagt ganske forskellige forudsigelser om plastemnets performance.” 

Anders forklarer desuden, hvordan de internationalt vedtagne metoder for trækprøvning anbefaler, at man støber og trækker i 4 mm tykke timeglasformede prøveemner. Det giver mening at standardisere, men da de færreste plastemner reelt er 4 mm tykke, kommer mange kunder med prøveemner der er væsentligt tyndere. 

”Når der måles på tynde prøveemner med traditionelle kontakt-ekstensometre, opstår der ofte stor måleusikkerhed – særligt fordi kontaktmetoden kan påvirke det tynde materiale og ikke fanger lokale deformationer præcist. Derfor anvender vi DIC, som er en non-contact målemetode, der giver mere pålidelige og detaljerede målinger på tynde emner.”

I 2018-udgaven af ISO 527-3 vejledes om, hvordan folier bør træktestes, men modul-bestemmelse er ikke medtaget, fordi måleusikkerheden er for stor, når godstykkelsen er under 1 mm. Ved brug af DIC (digital image correlation) kan E-modulet af tynde plastmaterialer og folier dog godt bestemmes tilfredsstillende. Helt kort indebærer DIC-metoden at påføre prøveemnets overflade et speckle pattern, og lade et kamerasystem genkende og så følge hvordan hvert overfladeelement rykker sig i forbindelse med den mekaniske test. Nogle har sammenlignet det med at påsætte små virtuelle strain gauges på hele prøven. 

Når et plastemnes performance modelleres ud fra materialets E-modul, indebærer det en antagelse om linearitet fx op til yieldpunktet. Mere avancerede modeller fitter målte data punkter til ikke-lineære modeller, og med fremkomst af billig regnekraft er disse ikke-lineære modeller vundet frem, fordi de bedre beskriver de viskoelastiske plastmaterialer. 

Med vores termokammer kan vi desuden bestemme mekaniske egenskaber ved andre temperaturer end fortsat fra side 11 DIC-målinger... de 23 °C der konventionelt anvendes. I en emballage-sammenhæng er der nemlig ofte behov for at forudsige performance både ved højere og lavere temperaturer. 

Som Anders forklarer med sin vanlige jyske beskedenhed: 

”Vi har fået lidt travlt med DICmålingerne. Så det må være rygtedes ude i byen, at vi kan levere mere relevante input data.” 

Tabel 1 viser en skematisk sammenligning af forskellige metoder til at tilvejebringe input data.