Abdrückstopfen berechnen

Öh. Ich würde sagen, anhand der Wandstärke kannst du auf den 
Gesamtquerschnitt schließen. Und ABS hat eine Zugfestigkeit von 
~30N/mm².

Wobei 3D-Druck und Druckfestigkeit für mich zwei Begriffe sind, die sich 
ausschließen. Wobei moderne Drucker da sicherlich auch etwas besser sind 
als das, an das ich denke.

Das größte Problem könnte eher Delamination sein, weshalb du nicht mit 
den eigentlichen Eigenschaften von massivem/gespritzem ABS rechnen 
kannst.


Im Zweifelsfall mehrere Stopfen drucken und dann testen, bei welchem 
Druck sie versagen. Wenn der Sicherheitsfaktor hoch genug ist (ich würde 
wohl mindestens 5...8 sehen wollen), funktionierts.

Philipp G. schrieb:
> Ich möchte einen Abdrückstopfen aus ABS drucken, 100% infill.

Ich verstehe (bisher) nicht, warum Du einen Abdrückstopfen überhaupt 
drucken willst.
Sowas kauft man:
https://www.stabilo-sanitaer.de/wasser-installation/baustopfen-andrueckstopfen/

Mit 100% infill meinst Du absolut homogenes Material?
Vergleichbar damit, wie wenn Du den Stopfen aus ABS-Rund- oder 
Platten-Material per Drehmaschine anfertigen würdest?

> Der Aufbau
> gleicht einem Spraydosen Deckel.

Bei 6bar Belastung und den Wandstärken so eines Deckels?
Das ist aber jetzt wohl nicht Dein Ernst. ;)

> Der Aussendurchmesser beträgt 60mm.
> Abgedrückt wird mit bis zu max. 6bar. Davon ausgehend beträgt die Fläche
> 28qcm, bei 1bar 1kg/1qcm als 28kg * 6 = 168kg Last (Kraft, hier Druck zu
> schreiben wäre wohl falsch ;)) Ich sollte lernen mit SI Einheiten zu
> rechnen.

Auch wenn Du nicht gelernt hast, mit SI-Einheiten zu rechnen, solltest 
Du wenigstens mit den Dir gewohnten Einheiten korrekte Berechnungen 
vornehmen. :)

Weil Du dann anhand von evtl. Einheiten-Wirrwar recht schnell 
feststellen kannst, ob Du Dich womöglich "verhaut" hast bzw. wie das 
Ergebnis richtig zu interpretieren ist.
Das erlaube ich mir Dir so zu sagen, weil nämlich auch mein alter 
Holzkopf bzgl. Berechnungen lange vor der Einführung der SI-Einheiten 
"geprägt" wurde. :)

Ich rechne auch heute noch in "alten Einheiten", weil das ja auch 
gewisse Vorteile hat.
Die übergreifender Art über die verschiedensten Bereiche sind.
Z.B. wenn es um Druck und bar geht.

Die ursprüngliche Einheit des Druckes ist nämlich kg/cm^2.
Und das ist im Prinzip identisch mit bar.
(Wobei die kg als senkrecht zum Erdmittelpunkt gerichtete Kraftwirkung 
zu verstehen sind, der etwas "entgegengesetzt" werden muß, damit 
"Gleichgewichtsverhältnis" der Kräfte erreicht werden kann.)

Wozu sollte ich mich mit Pascal "abkarpfen"?
Bin doch nicht so "bescheuert", anstelle von 1bar mit 100000 Pascal 
"herumzumachen".
Über Fehlerwahrscheinlichkeiten und Intransparenz will ich dabei erst 
gar nicht reden.

Ist man daran gewöhnt, in alten Einheiten zu rechnen, fallen 
irgendwelche Rückschlüsse oder Vergleiche mit anderen Materialien nicht 
besonders schwer.
Zumal man das ja alles (überschlägig) im Kopf berechnen kann.

Prinzipiell unterscheiden sich Berechnungen in unterschiedlichen 
Einheiten aber nicht.
Sind halt nur mehr oder weniger aufwendiger.

Du hast eine Fläche von 28qcm, auf die ein Druck von 6kg/qcm ausgeübt 
wird.
Und natürlich sind die sich daraus ergebenden 168kg eine Gesamtlast, die 
zwar durch 6bar (Innendruck) verursacht wird, aber dennoch eine 
Flächenlast und keine Punktlast ist.
Insoweit kann man auch recht schnell beurteilen, daß diese überall 
gleichmäßige Belastung von 6kg/qcm natürlich dort zerstörend wirken kann 
und wird, wo ihr der geringste Widerstand entgegengesetzt wird.

Um bei Deiner Vorstellung von einem Spraydosendeckel zu bleiben:
Selbst, wenn Du den in seiner zyl. Wand mit einem Außengewinde versiehst 
und ihn in ein Innengewinde einschraubst, bläst es Dir den Deckel bei 
6bar Druck weg wie nichts, wenn der aus Kunststoff ist und Wandstärken 
hat wie ein Spraydosendeckel.

Mach doch bitte mal genauere Angaben zu Randbedingungen:
Ein- oder aufschraubbar?
Wie abgedichtet?
Usw. usw.

Für die prinzipielle Auslegung von Abdrückstopfen kannst Du ohne 
weiteres im Netz Berechnungsprogramme finden.
Im weitesten Sinn ist nämlich ein Abdrückstopfen nichts weiter als ein 
flacher Boden in einem Druckbehälter.

Wenn Du unter Berechnung für "Böden für Druckbehälter" o.ä. im Netz 
suchst, wirst Du da auch sofort "fündig".
Z.B. hier ("mit allem, was das Herz begehrt" ;)):
https://www.cis-inspector.com/asme/asme-code-berechnung-flacher-boden-rund.html

Sebastian R. schrieb:
> Öh. Ich würde sagen, anhand der Wandstärke kannst du auf den
> Gesamtquerschnitt schließen. Und ABS hat eine Zugfestigkeit von
> ~30N/mm².

I.d.R. gilt: Zugfestigkeit=Druckfestigkeit (obwohl die Druckfestigkeit 
an sich nahezu generell höher ist.)
Die Gleichsetzung macht man sicherheitshalber und auch deshalb, weil das 
sowieso alles in den SF "untergeht".

Genau so, wie bei Berechnungen bzw. Umrechnungen von N in andere 
Einheiten auch in den SF untergeht, ob man da nun mit Faktor 9,81 oder 
gleich 10 rechnet.
Nur "Sesselpupser", die von nichts eine Ahnung haben, "hängen" sich an 
sowas "auf".
(Womit ich aber jetzt nicht Dich meine.)

Ansonsten denke ich, daß immer auf Grund der Verhältnisse Wandstärken 
bzw. Querschnitte auszulegen sind.
Wobei gerade bei Druckbehältern die rund/zylindrischen Bereiche weniger 
"kritisch" sind als die sie abschließenden Böden.

Genauer gesagt, verhindert man die "kritisch" werden könnende Auswölbung 
und damit die Aufplatzgefahr flacher Böden von vornherein, indem man 
bevorzugt Klöpperböden verwendet.

Wenn wir die 30N/qmm in "alte Einheiten" umrechnen, sind das gerade mal 
300kg/qcm.

Jeder stinknormale St37 liegt hingegen bei einer garantierten 
Zugfestigkeit von mindestens 3700kg/qcm.
Ich führe das hier nur an, damit klar wird, von welchen 
unterschiedlichen Größenordnungen wir evtl. reden.

Und, um es noch genauer zu sagen:
So ganz kann ich mich nicht des Eindruckes erwehren, daß mit der 
Propagierung und ganz bewußten Anwendung unterschiedlicher Maß-Einheiten 
der Eindruck erweckt werden soll, man hätte nun ein besonders 
"hochwertiges" Produkt erworben.
Denke dabei z.B. an Kleinkompressoren, bei denen der Druck in psi 
angegeben wird.
Macht ja "mehr her" als den in bar anzugeben. :D
>
> Wobei 3D-Druck und Druckfestigkeit für mich zwei Begriffe sind, die sich
> ausschließen. Wobei moderne Drucker da sicherlich auch etwas besser sind
> als das, an das ich denke.

Das sehe ich ganz anders, obwohl 3D-Druck zunächst per se rein gar 
nichts mit Druckfestigkeit zu tun hat.
Weil es nur ein "Füge-Verfahren" und auch das nur für ganz bestimmte 
Materiale ist.
Vorzugsweise waren das mal (nur) Thermoplaste.
Die Weiterentwicklung geht jedoch ganz rasant voran.
Denk dabei bitte mal an Laser-Verschweißungen.
Das geht dann schon eher in Richtung von Sintern.

Auch mit der Möglichkeit, mehr oder weniger "dicht" sinterähnliche 
Verfahrens-Prozesse beherrschen zu können.
>
> Das größte Problem könnte eher Delamination sein, weshalb du nicht mit
> den eigentlichen Eigenschaften von massivem/gespritzem ABS rechnen
> kannst.

Damit hast Du recht.
Man kann nicht uneingeschränkt einen Schweißfaktor von 1, der ganz 
generell für "Spiegelschweißungen" von Thermoplasten gilt, auch auf 
3D-Druck übertragen.

Wodurch natürlich die Problematik darin besteht:
Welcher Homogenitätsfaktor kann beim 3D-Druck (durchschnittlich) 
angesetzt werden?
Ich kenne ihn nicht, weiß aber, daß er die Grundlage aller Berechnungen 
sein muß bzw. ist.
>
> Im Zweifelsfall mehrere Stopfen drucken und dann testen, bei welchem
> Druck sie versagen. Wenn der Sicherheitsfaktor hoch genug ist (ich würde
> wohl mindestens 5...8 sehen wollen), funktionierts.

Einen SF von 5 bis 8 halte ich schon für sehr übertrieben. ;)
Denn bei Druckbeaufschlagung haben wir nur einen bestenfalls 
schwellenden Lastfall.
Der aber weit entfernt vom dynamischen Lastfall ist.

Testen ist aber dennoch immer angebracht:
Mit (überhöhten) Prüfdrücken bis hin zum Berstdruck.
Denn nur aus dem läßt sich genau genommen der SF "zurück berechnen".
Grau ist alle Theorie. :D

Grüße

L. H. schrieb:

> Einen SF von 5 bis 8 halte ich schon für sehr übertrieben. ;)
> Denn bei Druckbeaufschlagung haben wir nur einen bestenfalls
> schwellenden Lastfall.
> Der aber weit entfernt vom dynamischen Lastfall ist.

Naja. Meine Überlegung war, dass die Qualitätsstreuung beim Drucken 
recht hoch sein kann und man dann im wirklichen Einsatz evtl. ein 
Montagsprodukt erwischt.

Wirklich abschätzen kann man das aber nur nach Tests. Wenn die Streuung 
von 5 Teilen oder so absehbar gering ist, dann kann man den Faktor auch 
verringern.

Aber dafür muss jeder selber die Grenzwerte für seine Anwendung und sein 
"Wohlfühllevel" festlegen. Faktor 2 bis 3 würde ich aber nicht 
unterschreiten wollen ;)


Und wenn du die Möglichkeit hat, lass dir die Dinger aus POM oder so 
drehen. Vielleicht hast du einen Betrieb in der Nähe, der das für einen 
Beitrag in der Kaffeekasse mal eben macht.

Dann bist du auf der sicheren Seite, auch wenn es dann kein 3D-Druck 
ist.

L. H. schrieb:
> Ich verstehe (bisher) nicht, warum Du einen Abdrückstopfen überhaupt
> drucken willst.
> Sowas kauft man:
> https://www.stabilo-sanitaer.de/wasser-installation/baustopfen-andrueckstopfen/
>
> Mit 100% infill meinst Du absolut homogenes Material?
> Vergleichbar damit, wie wenn Du den Stopfen aus ABS-Rund- oder
> Platten-Material per Drehmaschine anfertigen würdest?

Ja. Es handelt sich um einen Abdrückstopfen für den Einsatz bei meinem 
Auto.

L. H. schrieb:
> Bei 6bar Belastung und den Wandstärken so eines Deckels?
> Das ist aber jetzt wohl nicht Dein Ernst. ;)

Ich schrieb der Aufbau, natürlich nicht die Wandstärke des Deckels. Ich 
habe soeben ein Bild gemacht.

L. H. schrieb:
> Auch wenn Du nicht gelernt hast, mit SI-Einheiten zu rechnen, solltest
> Du wenigstens mit den Dir gewohnten Einheiten korrekte Berechnungen
> vornehmen. :)

L. H. schrieb:
> Auch wenn Du nicht gelernt hast, mit SI-Einheiten zu rechnen, solltest
> Du wenigstens mit den Dir gewohnten Einheiten korrekte Berechnungen
> vornehmen. :)

und:

L. H. schrieb:
> Die ursprüngliche Einheit des Druckes ist nämlich kg/cm^2.
> Und das ist im Prinzip identisch mit bar.

Du rechnest ja selber so wie ich:)

So gut jetzt, zum Thema.

Der Abdrückstopfen (Bild) wird in den Ansaugschlauch hinter dem 
Luftmassenmasser gesteckt. Dieser wird mit einer handelsüblichen 
Schlauchschelle gesichert. Dann kommt bist zu 6bar Druck auf das System.

Jetzt sind meine Überlegungen die folgenden, der Druck wirkt sich zwar 
gleichmässig auf das Gesamtsystem aus, jedoch dürfte die mit dem Pfeil 
gekennzeichnete Fläche (logischerweise) die maximale Last abkommen.

Natürlich habe ich das schon gedruckt, mit einer Wandstärke von 6mm 
(rund), und die Stärke vom Abschluss unten beträgt 20mm.

Jetzt wollte ich mal wissen, ob es hierfür eine gescheite 
Berechungsgrundlage gäbe.

Ich würde vermuten, das Teil delaminiert es dir mit der Zeit. Spätestens 
im Sommer oder bei einer längeren Autobahnfahrt wenn das Material warm 
und weich wird, auch wenn du mit ABS druckst.

Würde da eher eine Form Druck und das dann mit irgendwas ausgießen um 
nicht die einzelnen Schichten zu haben.

Philipp G. schrieb:
> Du rechnest ja selber so wie ich:)

Nein, das tue ich nicht.
Du hast nämlich keine 28kg, die mit 6 zu multiplizieren sind. :)
Sondern 28qcm * 6kg/qcm.
Warum ich zugeordnete Einheiten bei Berechnungen prinzipiell 
"mitschleppe", beschrieb ich schon.
>
> Der Abdrückstopfen (Bild) wird in den Ansaugschlauch hinter dem
> Luftmassenmasser gesteckt. Dieser wird mit einer handelsüblichen
> Schlauchschelle gesichert. Dann kommt bist zu 6bar Druck auf das System.
>
> Jetzt sind meine Überlegungen die folgenden, der Druck wirkt sich zwar
> gleichmässig auf das Gesamtsystem aus, jedoch dürfte die mit dem Pfeil
> gekennzeichnete Fläche (logischerweise) die maximale Last abkommen.

Nein, prinzipiell wirkt Druck immer allseitig, wie Du ganz richtig 
sagtest.
Was aber auch beinhaltet, daß man sich fragen muß, wo er zerstörend 
angreifen könnte.

> Natürlich habe ich das schon gedruckt, mit einer Wandstärke von 6mm
> (rund), und die Stärke vom Abschluss unten beträgt 20mm.
>
Ich weiß nicht so recht, warum Du Dir das antust, auf den 20mm-Boden 
auch noch eine zyl. 6mm-Wandung aufzudrucken.
Könntest doch auch gleich (nur) den Boden in den Schlauch einstecken und 
per Schlauchbinder festsetzen.

> Jetzt wollte ich mal wissen, ob es hierfür eine gescheite
> Berechungsgrundlage gäbe.

Verlinkte doch ein Berechnungsprogramm, mit dem Du auch etwas variieren 
kannst, um zu sehen, wie sich Veränderungen tendenziell auswirken.

Ansonsten kannst Du auch die beiden Teile getrennt berechnen:
a) Zyl. Rohrwand über max. Innendruckbelastbarkeit (eines Rohres)
b) Boden über Wandstärke-Berechnung einer ebenen Platte für 
Druckbehälter

Zu a) Barlow-Formel od. Kesselformel od. Lamé-Formel
Zu b) "grub" ich vor Jahren mal eine Formel aus dem 
Dampfmaschinen-Bereich aus:
W = 0,5 D_o * Wurzel aus (p/s)

D_o: Teilkreis-D des angeschraubten Deckels
p: Innendruck
s: Sigma

Wenn Du das wirklich mit Kunststoff drucken willst, würde ich eher in 
Richtung von PA denken.
Ideal wäre natürlich PA6.6 GF30, weil Du damit Sigma von ca. 500N/qmm 
erreichen kannst.
https://www.khp-kunststoffe.de/Downloads/Konstruktionskunststoffe/Datenblatt_10_PA_6_6_GF_30.pdf

Kannst aber auch hier evtl. fündig werden:
Bei PA12, das es auch mit GF gibt.
Dort kann man Dir vielleicht auch sagen ob das druckbar ist.
http://fkm-lasersintering.de/images/pdfdaten/PA_12_fine_PA2200.pdf

Grüße