Zugfestigkeit, Reißfestigkeit
Die Zugfestigkeit ist ein entscheidender Werkstoffkennwert, der die maximale Zugspannung beschreibt, die ein Material aushalten kann, bevor es zum Bruch kommt. Dieser Wert wird in Megapascal (MPa) oder Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) gemessen. Die Zugfestigkeit spielt eine zentrale Rolle bei der Bewertung der Festigkeit eines Werkstoffs: Je höher die Zugfestigkeit, desto widerstandsfähiger ist das Material gegenüber Zugkräften.
Zugfestigkeit verschiedener Materialien
Die Zugfestigkeit für unterschiedliche Materialien variiert stark.
Metalle
Hochfeste Stähle zeichnen sich durch äußerst hohe Zugfestigkeiten aus, die oft mehrere hundert Megapascal (MPa) erreichen.
Baustahl: 310 bis 690 MPa
Legierter Stahl: 1100 bis 1300 MPa
Kohlenstoffnanoröhren: 63.000 MPa
Polymere
Viele Kunststoffe weisen im Vergleich zu Metallen eine geringere Zugfestigkeit auf. Je nach Art des Polymers kann diese von wenigen MPa bis zu mehreren Dutzend MPa variieren.
Keramiken und Gläser
Diese Materialien sind typischerweise spröde und zeichnen sich durch hohe Druckfestigkeiten aus, besitzen jedoch oft geringere Zugfestigkeiten im Vergleich zu Metallen oder Polymeren.
Zugfestigkeit von 3D Druck Filamenten
Die Zugfestigkeit von 3D-Druck-Filamenten ist eine wichtige Eigenschaft, die das Verhalten des gedruckten Objekts unter Zugbelastung bestimmt. Je höher die Zugfestigkeit, desto widerstandsfähiger ist das Objekt gegen Reißen.
Die Zugfestigkeit von 3D-Druck-Filamenten wird in Megapascal (MPa) gemessen. Ein MPa entspricht der Kraft, die erforderlich ist, um eine Fläche von einem Quadratmillimeter um einen Millimeter zu verlängern.
Die Zugfestigkeit von 3D-Druck-Filamenten variiert je nach Material und Hersteller.
PLA: 30 bis 50 MPa
ABS: 30 bis 60 MPa
PETG: 50 bis 70 MPa
Nylon: 40 bis 80 MPa
TPU: 20 bis 40 MPa
Die Zugfestigkeit eines gedruckten Objekts wird nicht nur durch die Eigenschaften des Filaments bestimmt, sondern auch maßgeblich durch die Druckeinstellungen und die Art und Weise, wie das Objekt gedruckt wurde. Selbst ein Objekt mit hoher Zugfestigkeit kann durch suboptimale Druckeinstellungen oder Überbelastung beschädigt werden.
Test der Zugfestigkeit
Während des Tests wird eine Probe, typischerweise in Form eines Zylinders oder einer Stange, an ihren Enden fixiert und langsam auseinandergezogen. Dabei werden sowohl die aufgebrachte Kraft als auch die Dehnung beziehungsweise die Längenänderung der Probe gemessen. Die Zugfestigkeit ergibt sich aus der maximalen Kraft, die während des Tests auf die Probe wirkt, geteilt durch den ursprünglichen Querschnitt der Probe. Die Ergebnisse dieses Tests werden häufig in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt, das die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung veranschaulicht.
Zusammenfassung
Die Zugfestigkeit ist ein wesentlicher Materialparameter, der die maximale Spannung angibt, die ein Werkstoff aushalten kann, bevor er unter Zugbelastung versagt oder bricht. Sie wird üblicherweise in Einheiten wie Megapascal (MPa) oder Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) gemessen. Das Wissen um die Zugfestigkeit eines Materials ist in vielen technischen und bautechnischen Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Sie gibt an, wie viel Zugspannung ein Material ertragen kann, bevor es versagt, und hilft Ingenieuren und Designern dabei, zu beurteilen, ob ein bestimmtes Material für eine spezifische Anwendung geeignet ist, insbesondere wenn Zugbelastungen zu erwarten sind.
