複合材料における非接触形状測定の重要性

複合材料の補強用途では、欠陥を最小限に抑え、可能な限り強度を高めることが重要です。異方性材料であるため、織物の方向が一定であることが、高い性能予測性を維持するために重要である。複合材料は重量に対する強度が最も高い材料の一つであり、場合によっては鉄よりも強くなります。化学的な脆弱性や熱膨張の影響を最小限に抑えるために、複合材料の露出表面積を制限することが重要です。プロフィロメトリーによる表面検査は、長期間の使用に耐える強度を確保するために、複合材料の品質管理製造に不可欠です。

ナノベアの 3D非接触形状計 タッチプローブや干渉法などの他の表面測定技術とは異なります。当社の表面形状計は軸色収差を使用してほぼあらゆる表面を測定し、オープンステージングにより準備を必要とせずにあらゆるサイズのサンプルを測定できます。ナノからマクロまでの測定は、サンプルの反射率や吸収の影響を受けることなく表面プロファイル測定中に得られます。当社の表面形状計は、ソフトウェア操作なしで高い表面角度を測定できる高度な機能を備えており、透明、不透明、鏡面、拡散、研磨、粗いなど、あらゆる材質を簡単に測定できます。非接触粗面計技術は、複合材料表面の研究を最大限に高めるための理想的で使いやすい機能を提供します。 2D と 3D 機能を組み合わせたメリットも得られます。

測定目的

このアプリケーションで使用されたナノベアーのHS2000Lプロフィロメーターは、炭素繊維複合材料の2つの織り目の表面を測定しました。表面粗さ、織り長、等方性、フラクタル解析、およびその他の表面パラメータを使用して、複合材料を特性評価します。測定領域はランダムに選択され、Nanoveaの強力な表面分析ソフトウェアを使用して特性値を比較できるほど十分に大きいと想定されています。

結果および考察

表面解析

 

 

 

等方性は、織物の方向性を示し、期待される特性値を決定します。我々の研究では、双方向性複合材料が予想通り〜60%の等方性であることを示しています。一方、一方向性複合材料は、強い単一繊維経路方向繊維のため、〜13%の等方性であることがわかります。

織り目の大きさは、複合材料に使用される繊維の詰め具合と幅を決定します。私たちの研究は、部品の品質を保証するために、ミクロン単位の精度で織りのサイズをいかに簡単に測定できるかを示しています。

支配的な波長のテクスチャー分析から、どちらのコンポジットもストランドサイズは4.27ミクロンであることがわかりました。繊維表面のフラクタル次元解析は、繊維がマトリックスに定着しやすいかどうかを調べるために、平滑度を決定します。一方向繊維のフラクタル次元は、双方向繊維よりも高く、複合材料の加工に影響を与える可能性があります。

結論

このアプリケーションでは、ナノベアーの HS2000L 非接触型プロフィロメーターが複合材料の繊維表面を正確に特性評価できることを示しました。高さパラメータ、等方性、テクスチャ分析、距離測定などを用いて、炭素繊維の織り方の違いを識別しました。

ナノベアのプロフィロメーターによる表面計測は、複合材料の損傷を正確かつ迅速に軽減し、部品の欠陥を減らし、複合材料の能力を最大化します。ナノベアの3Dプロフィロメーターの速度は、<1mm/sから500mm/sまであり、研究用途から高速検査のニーズまで対応可能です。ナノベアーのプロフィロメーターはソリューションです。
あらゆる複合的な測定ニーズに対応します。