Materialen van koolstofvezels zijn lichter en sterker dan ijzer en beton en worden gebruikt in verschillende producten voor de ruimtevaart en de industrie, en voor sportartikelen. In dit gedeelte staan voorbeelden van het met digitale microscopen waarnemen en meten van koolstofvezels.

Waarnemen en meten van koolstofvezels met digitale microscopen

Wat is koolstofvezel?

Koolstofvezels worden vervaardigd door acrylvezels (polyacrylonitrilvezels) bij hoge temperaturen van ongeveer 1000 °C, de PAN-precursor (polyacrylonitril) genoemd, te verbranden. PAN-precursors hebben een diameter van 5 tot 15 micrometer, ongeveer een tiende van een mensenhaar. In vergelijking met ijzer is hun treksterkte echter ongeveer 10 keer hoger, hun dichtheid (massa per volume) is ongeveer een kwart en hun specifieke sterkte (sterkte per gewicht) is ongeveer 40 keer hoger. Deze materialen hebben zowel een hoge sterkte (moeilijk te breken) als hoge elastische modulusniveaus (moeilijk te vervormen).

Wat is CFRP?

CFRP is de afkorting van met koolstofvezel versterkte kunststoffen, een type kunststof dat is versterkt met koolstofvezels.
FRP's zijn composietmaterialen de bestaan uit een combinatie van twee of meer materialen. Een hoge stijfheid en een hoge sterkte worden gecreëerd door vezels als versterking toe te voegen aan een basiskunststof. FRP's waaraan als versterking koolstofvezels zijn toegevoegd, worden met koolstofvezel versterkte kunststoffen (CFRP's) genoemd. Deze materialen worden naast een hoge stijfheid en een hoge sterkte gekenmerkt door geleidbaarheid, hittebestendigheid, lage thermische uitzettingseigenschappen, zelfsmerende eigenschappen en radiolucentie.
CFRP's hebben uitzonderlijke eigenschappen, maar zijn duurder dan glasvezelversterkte kunststoffen (GFRP's).
Deze materialen hebben ook nadelen. Ze zijn bijvoorbeeld moeilijk te verwerken, worden gemakkelijk donker en vezels blijven aan hun oppervlak kleven.

Toepassingsvoorbeelden van koolstofvezels

Koolstofvezels worden in een groot aantal industrieën gebruikt. In dit gedeelte staan enkele belangrijke toepassingen.

Auto's, motoren
Toepassing: daken, spoilers, stoelframes, wielen, uitlaatdempers, carrosserieën
Ruimtevaartindustrie
Toepassing: raketonderdelen en kunstmanen
Luchtvaartindustrie
Toepassing: vliegtuigrompen, helikopterbladen
Spoorwegen
Toepassing: treinstellen, draaistellen
Industriële machines
Toepassing: robotonderdelen, handen, armen en frames van transportmiddelen
Elektrische apparaten
Toepassing: behuizingen, inclusief behuizingen voor pc's en hoezen voor smartphones
Grondstoffen
Toepassing: monturen van brillen en zonnebrillen, helmen
Drukvaten
Toepassing: tanks voor aardgas onder druk (CNG), waterstoftanks, zuurstofcilinders voor brandbestrijding
Medische apparatuur
Toepassing: tafels voor radiografische apparatuur, cassettes voor röntgenfilms
Maatschappelijk welzijn, verpleegkundige zorg
Toepassing: rolstoelen, beenprotheses, ondersteunende pakken
Sportindustrie
Toepassing: shafts voor golfclubs, tennisrackets, fietsframes
Vrijetijdsindustrie
Toepassing: hengels, jachten, motorjachten, ski's, snowboards

Voorbeelden van het waarnemen en meten van koolstofvezels met digitale microscopen

Dit zijn de nieuwste voorbeelden van het waarnemen en meten van koolstofvezels met de 4K digitale microscoop van KEYENCE uit de VHX-reeks.

Waarneming van de dwarsdoorsnede van koolstofvezels
VHX-E2500, 2500×, coaxiale verlichting
Waarneming van barstjes op een gelamineerde CFRP-plaat
ZS-200, 1000×, coaxiale verlichting + beeldkoppeling
Met de functie voor het koppelen van beelden kan een breed gebied in hoge resolutie worden waargenomen.
Waarneming van koolstof op een autocarrosserie
VHX-E20, 20×, ringverlichting
Beeld in de Optical Shadow Effect-modus
VHX-E20, 20×, ringverlichting
Beeld in de Optical Shadow Effect-modus + kleurenbeeld
In de Optical Shadow Effect-modus kunnen minuscule oneffenheden op het oppervlak van vezels zonder een rasterelektronenmicroscoop (SEM) worden waargenomen.
Automatische gebiedsmeting van de dwarsdoorsnede van een shaft van een golfclub
ZS-200, 1000×, coaxiale verlichting, vóór de meting
ZS-200, 1000×, coaxiale verlichting, na een automatische gebiedsmeting
De sterkte en het gewicht van de shaft van een golfclub kunnen worden geanalyseerd door de oppervlakteverhouding van de koolstofvezels met behulp van de functie voor het meten van gebieden te meten.
Automatische gebiedsmeting van de dwarsdoorsnede van een brandstoftank
VHX-E500, 2000×, coaxiale verlichting, vóór de meting
VHX-E500, 2000×, coaxiale verlichting, na een automatische gebiedsmeting
Nu is dit heel eenvoudig en nauwkeurig met de functie voor het automatisch meten van gebieden te meten.