Durometer erklärt:Ein praktischer Leitfaden zur Kunststoff- und Elastomerhärte

Veröffentlicht am 23. Mai 2023

Zu Beginn jeder Entwicklungsbemühung müssen Ingenieure und Produktteams das mechanische Profil jedes in Frage kommenden Materials genau prüfen. Über die grundlegenden physikalischen, chemischen und mechanischen Datenblätter hinaus beeinflussen auch Faktoren wie Umweltbeständigkeit und Langzeitbeständigkeit die Leistung. Eine ganzheitliche Bewertung führt zu qualitativ hochwertigeren Produkten und engeren Zeitplänen und Budgets.

Bei Kunststoffen ist der Durometer – oder Shore-Durometer – ein wichtiges Maß für die Materialhärte. Nachfolgend finden Sie eine prägnante Einführung, die Ingenieuren und Produktteams die wesentlichen Erkenntnisse vermittelt.

Was ist Durometer?

Durometer ist das Industriestandardmaß zur Quantifizierung der Härte von Elastomeren und Kunststoffen. Es spiegelt wider, wie widerstandsfähig ein Material gegenüber Verformung ist, wenn es einer Einkerbung oder einem Abrieb ausgesetzt ist.

Um einen Härtemesserwert zu erhalten, drückt ein einfacher Handtester – ähnlich einem runden Reifendruckmesser mit einer kalibrierten federbelasteten Nadel – in das Material, bis es seine Grenze erreicht. Die Eindringtiefe lässt sich direkt in eine Zahl auf der gewählten Shore-Skala umwandeln.

Obwohl der Härtebereich zwischen 0 und 100 liegt, ist er dimensionslos. Die Werte sind rein vergleichend innerhalb einer Skala. Niedrigere Werte bedeuten weichere Materialien, höhere Werte bedeuten härtere. Beispielsweise sind 90A-Polyurethanschläuche deutlich fester als 70A-Schläuche.

Es wurden verschiedene Shore-Skalen entwickelt, um Ingenieuren eine gemeinsame Referenz zu bieten. Die drei am häufigsten verwendeten Skalen sind Shore 00, Shore A und Shore D. Shore 00 erfasst die Weichheit von Gelen und sehr weichem Gummi; Shore A umfasst das Spektrum von sehr weichem bis zu hartem, flexiblem Gummi; Shore D ist Hartgummi und starren Kunststoffen vorbehalten.

Durometer ist nicht gleichbedeutend mit Flexibilität; es ist ein indirektes Maß für die Steifigkeit. Es bietet ein schnelles Gefühl für die Haptik eines Materials, kann jedoch die genaue Biegung oder Biegung eines fertigen Teils nicht vorhersagen. Darüber hinaus sind Zahlen auf verschiedenen Shore-Skalen nicht austauschbar.

Beispielsweise würde sich eine 80 bei Shore 00 wie ein Radiergummi anfühlen, während eine 80 bei Shore D mit einem Schutzhelm vergleichbar wäre. Der identische numerische Wert verbirgt sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften und unterstreicht, warum Vergleiche im gleichen Maßstab bleiben müssen.

Wie sich die Härte des Durometers auf die Materialauswahl auswirkt

Die Materialauswahl beginnt mit der beabsichtigten Endverwendung und den Projektspezifikationen. Diese Kriterien kürzen die Kandidatenliste und geben an, welche Shore-Skala relevant ist. Bei tragenden Teilen, die dem Gewicht im Laufe der Zeit standhalten müssen, sollten Konstrukteure Shore 00 überspringen und sich auf Shore A-Materialien im Bereich 70–100 oder das gesamte Shore D-Spektrum konzentrieren.

Die Härte muss gegen Kosten und Herstellbarkeit abgewogen werden. Obwohl härtere Legierungen höhere Material- oder Bearbeitungskosten verursachen können, können Nachbearbeitungs-Härtungstechniken die endgültige Härte erhöhen, ohne die einfache Bearbeitung zu beeinträchtigen.

Die Härte allein sagt nichts über Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder Dichtungsfähigkeit aus. Steifigkeits- und Kompressionsmoduldaten liefern ein klareres Bild der Dichtungsleistung eines Gummis als Durometerwerte.

Bei einer gründlichen Materialprüfung sollten Dichte, Druckkraftablenkung, Anwendungskraft, Dicke und Härte beurteilt werden, um sicherzustellen, dass das ausgewählte Material alle Funktions- und Leistungskriterien erfüllt.

Überlegungen zur Härte von Spritzgussformen

Beim Spritzgießen hat die Shore-Härte des Formgummis entscheidenden Einfluss auf die Teilefreigabe. Die Auswahl eines Gummis, der Flexibilität und Haltbarkeit in Einklang bringt, gewährleistet eine einfache Entformung sowohl des Modells als auch der Gussteile.

Die Verwendung eines Elastomers mit einer Härte von 70 A zum Formen eines Teils mit dünnen, abgewinkelten Abschnitten kann riskant sein; Seine Steifigkeit, vergleichbar mit der eines Autoreifens, kann eine saubere Entnahme behindern. Eine niedrigere Shore-A-Bewertung – etwa 30 A oder weniger – bietet die nötige Biegsamkeit für empfindliche Geometrien.

Überlegungen zum Härtemesser für die additive Fertigung

Bei der additiven Fertigung hilft die Kenntnis der Härte eines Teils beim Vergleich mit herkömmlichen spritzgegossenen Kunststoffen. Dieser Vergleich bietet einen praktischen Eindruck von der erwarteten Leistung des Materials.

Einige AM-Harze geben zwei Werte an:einen Sofort-Durometer und einen Fünf-Sekunden-Durometer. Beispielsweise erreichen Teile, die mit der Digital Light Synthesis (DLS™) von Carbon hergestellt wurden, ihre endgültige Härte möglicherweise erst nach dem Aushärten. Interne oder Heimdruckereien werden die Änderung bemerken, während Partner, die die endgültige Lösung durchführen, dies möglicherweise nicht tun. Bei der Auswahl von AM-Materialien ist es wichtig, sich dieser Entwicklung nach dem Aushärten bewusst zu sein.

Erste Schritte mit SyBridge

Kurz gesagt ist der Durometer ein dimensionsloses, standardisiertes Maß, das die Härte von Elastomeren und Kunststoffen innerhalb einer einzigen Shore-Skala einordnet. Während höhere Werte eine erhöhte Härte bedeuten, sind skalenübergreifende Vergleiche ungültig.

Wenn ein Projekt eine bestimmte Härte oder Weichheit erfordert, wird die Härte zu einem wichtigen Auswahlkriterium – sie sollte jedoch nicht allein stehen. Eine umfassende Überprüfung der Design- und Leistungsparameter, gepaart mit der Expertise eines erfahrenen Fertigungspartners, führt zur optimalen Materialauswahl und beschleunigt die Entwicklung.

SyBridge verfügt über jahrzehntelanges Wissen in den Bereichen Fertigung, Technik und Lieferkette, um Teams bei der Bereitstellung von Produkten zu unterstützen, die allen Anforderungen gerecht werden. Eine Partnerschaft mit uns optimiert die Materialauswahl, verkürzt die Markteinführungszeit und kontrolliert die Kosten. Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu beginnen.