การทดสอบแรงยึดเกาะที่ได้มาตรฐาน: เครื่องทดสอบแรงดึงอัตโนมัติ

ในการผลิตเทปกาวทางการแพทย์ คุณภาพของวัตถุดิบที่สม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยของผู้ป่วย โปรเจกต์นี้ขอนำเสนอเครื่อง Tensile and Adhesion Tester ที่สร้างขึ้นเองโดยใช้ Arduino ซึ่งออกแบบมาเพื่อทำการทดสอบที่ได้มาตรฐานตาม ASTM and ISO protocols สากล ด้วยการทำให้ pull-rate และการวัดแรงเป็นไปโดยอัตโนมัติ อุปกรณ์นี้จึงให้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการควบคุมคุณภาพในโรงงาน

การออกแบบตามมาตรฐานสากล

เครื่องนี้ได้รับการออกแบบเพื่อรองรับวิธีการทดสอบที่หลากหลาย:

• Peel Adhesion (ASTM D3330): วัดแรงที่ต้องใช้ในการลอกเทปออกจากพื้นผิวมาตรฐานที่มุมและความเร็วที่กำหนด
• Shear Adhesion (ASTM D3654): ประเมินความสามารถของกาวในการต้านทานแรงคงที่เมื่อเวลาผ่านไป
• T-Peel Test (ASTM D1876): ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับ "Peel Resistance" ของวัสดุทางการแพทย์ที่ยืดหยุ่นเชื่อมติดกัน
• Tack Testing (ASTM D6195): วัด "initial grab" หรือ loop tack ของกาวในขณะที่สัมผัสกับพื้นผิว

การเคลื่อนที่และการวัดที่มีความแม่นยำสูง

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้ อุปกรณ์นี้ช่วยลดข้อผิดพลาดของมนุษย์ผ่านการเคลื่อนที่เชิงเส้นอัตโนมัติ:

1. NEMA 17 Stepper Control: ใช้วงจรควบคุม stepper motor แบบ 5 เฟส หรือ stepper motor แรงบิดสูงมาตรฐาน ทำให้อุปกรณ์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (โดยทั่วไปคือ 300mm/min ตาม ASTM) สิ่งนี้ช่วยให้ "Strain Rate" คงที่ตลอดการทดสอบ
2. Load Cell & HX711: Load cell ความแม่นยำสูงวัดแรง (เป็น Newtons หรือ Grams) HX711 amplifier แปลงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเพียงเล็กน้อยให้เป็นข้อมูลดิจิทัลความละเอียดสูงสำหรับ Arduino
3. Nextion HMI Interface: แทนที่จะต้องตั้งค่า PC ที่ซับซ้อน 7-inch Nextion TFT LCD ให้ส่วนติดต่อผู้ใช้แบบ stand-alone ผู้ปฏิบัติงานสามารถเลือกประเภทการทดสอบ, calibrate load cell และดู real-time force-over-distance graphs ได้

การผลิตระดับอุตสาหกรรม

ความสมบูรณ์ของโครงสร้างของเครื่อง tensile tester มีความสำคัญอย่างยิ่ง สำหรับโปรเจกต์นี้ ชิ้นส่วนกลไกทั้งหมดได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้มีความแข็งแกร่งสูง และผลิตโดยใช้ CNC machining ซึ่งช่วยป้องกัน "Frame Flex" ไม่ให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดแรง การรวม Analog Joystick ช่วยให้สามารถกำหนดตำแหน่งของ test head ด้วยตนเอง ทำให้การตั้งค่าตัวอย่างใหม่ทำได้รวดเร็วและง่ายต่อการใช้งานสำหรับพนักงานในโรงงาน

ผมสร้างเครื่องนี้ขึ้นมาเพื่อวัดแรงยึดเกาะและแรงดึงของเทปทางการแพทย์ โดยอ้างอิงตามขั้นตอนมาตรฐาน ASTM เช่น:

ASTM D 3654 /D 3654M: 2011 STANDARD TESTMETHODS FOR SHEAR ADHESION OF PRESSURE-SENSITIVE TAPES (2006 R 2011)

BSI ISO 4587 : 2003 2003 ADHESIVESDETERMINATION OF TENSILE LAP-SHEAR STRENGTH OF RIGID-TO-RIGID BONDED ASSEMBLIES(W)

ASTM D 3121 : 2006 (Optional)STANDARD TEST METHODFOR TACK OF PRESSURE-SENSITIVE ADHESIVES BY ROLLING BALL R(1999)

ASTM D 6195 : 2003 STANDARD TESTMETHODS FOR LOOP TACK

ASTM D 1876 : 2008 STANDARD TESTMETHOD FOR PEEL RESISTANCE OF ADHESIVES (T-PEEL TEST)

ASTM D 3330 /D 3330M: 2010 STANDARD TESTMETHOD FORPEEL ADHESION OF PRESSURE-SENSITIVE TAPE

อุปกรณ์นี้ทำงานร่วมกับ 5 phase stepper motor, load cell driver, tft lcd driver, joystick และ...

ชิ้นส่วนกลไกทั้งหมดได้รับการออกแบบโดยผมและผลิตโดยเครื่อง CNC