Образцы для испытаний: лопатки на растяжение и изгиб из печатных материалов
Чтобы знать, какую нагрузку выдержит напечатанная деталь, нужны испытания. Для них печатают стандартные образцы. Рассказываем, какие формы и размеры использовать и как сравнивать результаты.
Обновлено 28.10.2026
Печатная деталь прочнее или слабее литой — зависит от режима, ориентации и материала. Паспортные данные на катушках относятся к идеальным образцам, а реальная деталь с другим заполнением и направлением слоёв ведёт себя иначе. Образцы показывают, чего ждать именно от вашего режима.
Стандартные формы
Лопатка на растяжение. Тип 1A по ISO 527: общая длина 170 мм, ширина рабочей части 10 мм, толщина 4 мм. Малые лопатки (тип 5A) 75 мм длиной помещаются на стол любого принтера.
Брусок на изгиб. 80×10×4 мм, нагружается в трёхточечной схеме с расстоянием между опорами 64 мм.
Образец на удар Шарпи. 80×10×4 мм с надрезом 2 мм.
Диск для твёрдости. 50 мм диаметром и 6 мм толщиной.
Для лабораторных работ студентов берут упрощённые образцы без стандартных надрезов, но с постоянными размерами.
Ориентация и анизотропия
| Положение | Нагрузка относительно слоёв | Результат |
|---|---|---|
| Лёжа, вдоль X | вдоль слоёв | максимальная прочность |
| На боку, вдоль Y | вдоль слоёв | немного ниже |
| Стоя, по Z | поперёк слоёв | на 30–50 % слабее |
Разница между направлением X и Z показывает качество межслойной связи. Для ABS и нейлона она меньше, для PLA и PETG при низкой температуре заметна сильнее.
Параметры печати
В отчёте указывают: материал и марку, диаметр сопла, высоту слоя, температуру сопла и стола, скорость, число периметров, заполнение и узор, ориентацию на столе, режим охлаждения, условия хранения нити. Без этого результаты нельзя повторить.
Типичный режим для PETG: сопло 0,4 мм, слой 0,2 мм, 240 °C, стол 80 °C, 3 периметра, заполнение 100 %, скорость 40 мм/с.
Подготовка
- Высушить нить по рекомендациям.
- Напечатать пробный образец и проверить размеры штангенциркулем: допуск ±0,1 мм на ширине.
- Напечатать серию (5–10 штук) подряд в одном режиме.
- Маркировать образцы: материал, ориентация, номер.
- Выдержать 24 часа в нормальных условиях перед испытанием.
Что измеряют
- Предел прочности — максимальное напряжение до разрыва, МПа.
- Модуль упругости — жёсткость, ГПа.
- Относительное удлинение — насколько растягивается до разрыва, %.
- Прочность на изгиб — МПа.
- Ударная вязкость — кДж/м².
Типичные значения для FDM (заполнение 100 %, вдоль слоёв): PLA 45–55 МПа, PETG 40–50, ABS 30–40, нейлон 40–60, нейлон с карбоном 70–90.
Примеры учебных работ
- Сравнить прочность образцов с заполнением 20, 50 и 100 %.
- Определить влияние высоты слоя 0,1, 0,2 и 0,3 мм.
- Найти разницу по ориентации X, Y, Z.
- Сопоставить PLA, PETG, ABS, нейлон.
- Проверить эффект отжига на термостойкость.
Студенты строят графики, считают среднее и разброс, обсуждают причины различий.
Простые испытания без разрывной машины
Для оценки на изгиб подойдёт стенд из двух опор и груза на подвесе. Образец кладут на опоры, постепенно добавляют груз и замеряют прогиб линейкой. Расчёт напряжения по формуле для трёхточечного изгиба даёт сопоставимые значения. Точность ниже лабораторной, но для сравнения режимов достаточна.
Типичные ошибки при подготовке образцов
Разные катушки в одной серии. Если половину образцов печатали из одной партии нити, половину из другой, разброс результатов вырастает вдвое: разные красители и влажность дают разную прочность. Берите все образцы из одной катушки и сушите её перед началом.
Печать в разные дни. Температура в помещении, влажность и износ сопла меняются. Серию лучше печатать за один сеанс.
Слишком быстрая печать. Скорость выше 80–100 мм/с снижает прочность связи между слоями. Для образцов, которые сравнивают, режим выбирают медленнее, чем рабочий.
Неправильные размеры. Если ширина рабочей части образца отличается от номинала на 0,3 мм, площадь сечения меняется на 3 %, а вместе с ней и расчёт напряжения. Каждый образец измеряют перед испытанием.
Игнорирование влаги. Нейлон поглощает воду и становится мягче: образцы сухие и влажные показывают разные цифры. Указывайте состояние в отчёте.
Как оформить результаты
Для каждого режима записывают среднее, разброс и число образцов. Рисуют диаграмму «напряжение — деформация» для типичного образца и столбчатый график для сравнения материалов. В выводах отмечают, при каком заполнении и ориентации прочность достаточна для конкретной детали. Такая таблица превращается в справочник для вашей мастерской и помогает не повторять испытания каждый раз.
Если нужно сделать
Печатаем серии образцов по вашим размерам и режимам: материалы, ориентации, заполнения. Подробнее — на странице прототипирования; подойдут нейлон, PETG и другие пластики, цену посчитает калькулятор.