Um die Wirkung der MACM auf die Qualität der Laminate zu untersuchen, wurden mehrere Szenarien, die verschiedenen Gewebearten und Harzsysteme berücksichtigt. Tabelle 1 berichtet, dass das Herstellungsverfahren und zusammengesetzte Bestandteile des 6-lagig, E-Glas/Epoxy zusammengesetzte Laminate unter sechs verschiedenen Fertigung Szenarien hergestellt. In den Szenarien der Basislinie (W-PW-INF, W-RM-INF und W-RM-Verfahrensweisen), Laminate werden von nass-Lay-up Vakuum-Beutel ohne Druck von außen hergestellt. Die anderen drei Szenarien (WM-PW-INF, WM-RM-INF und WM-RM-Verfahrensweisen) werden verwendet, um nasse Lay-up Vakuumbeutel Laminate unter magnetische Verdichtungsdruck zu fabrizieren. Die Qualität dieser Laminate werden dann zu denen die Grundlinie Szenarien verglichen. In den ersten und zweiten Szenarien, W-PW-INF und WM-PW-INF, sind Leinwandbindung E-Glas/INF Laminate hergestellt. In der dritten und vierten Szenarien, W-RM-INF und WM-RM-INF, die Leinwandbindung Gewebe wird durch zufällige Matte ersetzt, und die gleichen Harzsystem (z.B. INF) dient. In der fünften und sechsten Szenarien, W-RM-Verfahrensweisen und WM-RM-Verfahrensweisen, der Stoff ist zufällig Mat E-Glas, während das Harzsystem mit Verfahrensweisen ersetzt wird, hat eine leicht erhöhte Viskosität des 766.9 mPa s im Vergleich zu 296 mPa s für INF-Harz. Eine genauere Analyse der letzten vier Szenarien finden Sie in Pishvar Et Al. 2017 und Amirkhosravi Et Al. 201738,39.
Abbildung 2a präsentiert den magnetische Druck durch NdFeB, N52-2.54 2.54 × × 1,27 cm3 Magnet als Funktion des Abstands zwischen Magnet und Stahlplatte. Dieser Abstand entspräche die Lay-up Dicke während der Fertigung des zusammengesetzten Laminats und kann somit verwendet werden, um die Variation der Verdichtungsdruck durch die Magnete zu bestimmen. Der Einschub in Abbildung 2a zeigt ein Foto von der Versuchsaufbau zur Messung der Variation der magnetischen Druck als Funktion des Abstandes. Wie in Abschnitt 3 des Protokolls, besteht die Einrichtung aus zwei parallelen Stahlplatten (12,5 cm × 12,5 cm × 1,8 cm). Die obere Platte ist mit einer Wägezelle 4,45 kN (1000 lb) verbunden. Die Bodenplatte ist der Querkopf ein mechanisches Prüfgerät montiert. Mit diesem Set-up, ist die Anziehungskraft des Permanentmagneten auf die Bodenplatte gelegt als Funktion des Abstands (d. h. der Abstand zwischen Magnet und die obere Stahlplatte) gemessen. Die gestrichelte Linie in Abb. 2a stellt den gemessenen magnetischen Druck (Kraft über den Bereich des Magneten) durch das mechanische Prüfgerät und die durchgezogene Linie stellt den Druck durch die Daten des Anbieters der Magnete bestimmt. Es ist in der Regel gute Übereinstimmung zwischen dem gemessenen Druck und die Werte aus dem technischen Datenblatt des Anbieters. Es ist ersichtlich, dass magnetische Druckerhöhung exponentiell zur Verringerung der Kluft abhängt. Daher, als das Laminat während des Trocknungsprozesses konsolidiert allmählich verringert sich die Dicke der Lay-up, und folglich, erhöht sich des Drucks durch den Magneten. Abbildung 2 b zeigt die gleichen experimentellen Daten, dargestellt in Abbildung 2a aber für (d.h., Lay-up Dicke) lückenbereich von 1-4,5 mm. Darüber hinaus der Anfangs- und Endwert magnetische Anpressdruck während der Kur der Laminate bestehend aus verschiedenen Gewebearten (d. h. Leinwandbindung und zufällige Matte) und Harzsysteme (d. h. INF und Verfahrensweisen) sind in Abbildung 2 bangezeigt. Die Lay-up-Dicke der Leinwandbindung/INF Laminate (WM-PW-INF) im Zuge der Konsolidierung nimmt dabei von 1,5 mm bis 1,4 mm durch Harz Abfluss und Heilung. Entsprechend steigt der magnetische Druck leicht von 0,38 bis 0,39 MPa. Die Lay-up-Dicke der zufälligen Matte/INF-Laminate (WM-RM-INF) Änderungen von 2,8 mm bis 1,7 mm, und infolgedessen, magnetische deutlich erhöht sich der Druck von 0,27 bis 0,36 MPa. Die Lay-up Dicke Laminate mit zufälligen Matte/Verfahrensweisen (WM-RM-Verfahrensweisen) gemacht von 3,7 mm bis 2,5 mm, und somit der erzeugte Druck mäßig steigt von 0,22 bis 0,29 MPa.
Tabelle 2 zeigt die durchschnittliche Dicke Faser Volumenanteil und nichtig Volumenanteil der Laminate gefertigt mit und ohne magnetische Konsolidierungsdruck. Wie in Tabelle 2dargestellt, reduziert unter Verwendung magnetischer Verdichtungsdruck erheblich die durchschnittliche Dicke der Laminate durch 12-47 %. Erwartungsgemäß korreliert die Reduktion in der lamellenförmig angeordneten Dicke stark mit der Zunahme der Faser Volumenanteil der Laminate, wo der Faser Volumenanteil der Laminate durch 13-98 % durch magnetische Druck deutlich verbessert. Unter allen Szenarien, die Auswirkungen der magnetischen Druck auf zufällige Matte/INF Laminate ist stärker ausgeprägt (d. h. 98 % Zunahme der Faser Volumenanteil) wegen zwei Faktoren: (1) eine deutlich geringere anfängliche Faser Volumenanteil der verdichteten zufällige Mat Laminate im Vergleich zur Leinwandbindung Laminate und (2) der Verwendung von Harz mit einer niedrigen Viskosität von 296 mPa s, wodurch es einfacher Entfernung von überschüssigem Harz. Es ist auch bemerkenswert, dass magnetische Druck hat einen weiteren Vorteil den nichtig Volumenanteil der Laminate von 3,4-5,8 % auf 1,5-2,7 % zu verringern. So fährt der magnetische Druck nicht nur das überschüssige Harz, sondern auch die Hohlräume aus dem Laminat.
Abbildung 3 zeigt die REM-Bilder von E-Glas/Epoxy-Laminate hergestellt unter 6 verschiedene Szenarien bei 35 X Vergrößerung. Zum einfachen visuellen Vergleich der Bilder der Laminate gemacht, ohne einen externen Druck auf der linken Seite angezeigt werden und die Laminate gemacht unter magnetische Verdichtung präsentieren sich auf der rechten Seite. Aus diesen Bildern ist es offensichtlich, dass mit Hilfe der magnetischen Verdichtungsdruck zu deutlich verbesserter Konsolidierung zwischen die lagen führt und zu einer signifikanten Reduktion der Harz-reichen Gebieten führt. Infolgedessen die lamellenförmig angeordnete Stärke deutlich reduziert und der Volumenanteil der Faser wird erhöht, vor allem in der Laminate aus zufälligen Mat Stoff und INF-Harz (WM-RM-INF) hergestellt. Diese Bilder zeigen auch, dass die Morphologie der Hohlräume in die Laminate mit und ohne Druck von außen ganz anders ist. Magnetische Druck reduziert die Anzahl der Poren und macht die Hohlräume kleiner, führt zu einem geringeren Hohlraumvolumen Bruchteil in der Laminate. Zu guter Letzt länglichen verdichten die Hohlräume, die sich zwischen die Lagen befinden führt zu mehr Hohlräume.
Tabelle 3 zeigt die Biegefestigkeit und e-Modul alle Laminate und der prozentuale Anstieg in Biege-Eigenschaften der Laminate unter magnetische Konsolidierungsdruck gemacht. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Biegefestigkeit und den Elastizitätsmodul von Laminaten erheblich verbessert werden durch die Nutzung des magnetische Drucks. Zunahme von 98 % in der Faser Volumenanteil der zufälligen Matte/INF Laminate (WM-RM-INF), während ein minimaler Hohlraumgehalt von 1,46 %, Ursachen eine 62 % und 67 % Erhöhung der Biegefestigkeit und e-Modul der Laminate, beziehungsweise. Wie zu erwarten, die Leinwandbindung/INF Laminate (WM-PW-INF) die ursprünglich die niedrigste Verbesserung von 13 % Volumenanteil Faser, zeigte die niedrigsten Anstieg, 7 % und 22 %, Biegefestigkeit und e-Modul, bzw. ausgestellt. Die Verbesserung in Biege-Eigenschaften einer Vielzahl von zusammengesetzte Laminate gemacht unter magnetische Konsolidierungsdruck beweist folglich die Fähigkeit der MACM, die insgesamt Laminat Qualität zu verbessern.
Herstellung Szenario | Fabric-Typ | Harz-system | Herstellungsprozess |
| W-PW-INF | Leinwandbindung E-Glas | INF | Herkömmlichen nass-Lay-up Vakuum-Beutel ohne Druck von außen |
| WM-PW-INF | Leinwandbindung E-Glas | INF | Nass-Lay-up Vakuum-Beutel mit magnetischen Konsolidierungsdruck |
| W-RM-INF | Zufällige Mat E-Glas | INF | Herkömmlichen nass-Lay-up Vakuum-Beutel ohne Druck von außen |
| WM-RM-INF | Zufällige Mat E-Glas | INF | Nass-Lay-up Vakuum-Beutel mit magnetischen Konsolidierungsdruck |
| W-RM-VERFAHRENSWEISEN | Zufällige Mat E-Glas | VERFAHRENSWEISEN | Herkömmlichen nass-Lay-up Vakuum-Beutel ohne Druck von außen |
| WM-RM-VERFAHRENSWEISEN | Zufällige Mat E-Glas | VERFAHRENSWEISEN | Nass-Lay-up Vakuum-Beutel mit magnetischen Konsolidierungsdruck |
Tabelle 1: Details der Bestandteile und sechs Herstellung Szenarien verwendet bei der Herstellung von 6-lagig zusammengesetzte Laminate.
| Fertigung-Szenario | Durchschnittliche Dicke (mm) | Faser-Volumenanteil (%) | Zunahme der Faser Volumenanteil (%) | Hohlraumvolumen Anteil (%) | Reduzierung der Hohlraumvolumen Anteil (%) |
| W-PW-INF | 0,98 ± 0,01 | 45.65 ± 0,82 | ― | 3,44 ± 0,46 | ― |
| WM-PW-INF | 0,86 ± 0,01 | 51.63 ± 0,87 | 13 | 1.74 ± 0,39 | 49 |
| W-RM-INF29
| 2.28 ± 0,04 | 24.84 ± 1.14 | ― | 5,09 ± 0.69 | ― |
| WM-RM-INF29
| 1.21 ± 0,01 | 49.10 ± 0,87 | 98 | 1,46 ± 0,24 | 71 |
| W-RM-Verfahrensweisen30
| 3.18 ± 0,01 | 17,34 ± 0,84 | ― | 5.81 ± 1,24 | ― |
| WM-RM-Verfahrensweisen30
| 1,99 ± 0,03 | 26.88 ± 1,99 | 55 | 2,71 ± 0,36 | 53 |
Tabelle 2: durchschnittliche Dicke Faser Volumenanteil und nichtig Volumenanteil der 6-lagiger Laminate hergestellt unter sechs verschiedene Szenarien. Die prozentuale Zunahme der Faser Bruch und Prozentsatz Volumenreduktion Hohlraumvolumen Bruchteil durch magnetische Verdichtung (n = 6 für Faser Volumenanteil und nichtig Volumenanteil und n = 35 für durchschnittliche Laminat Dicke; 95 %-Konfidenzintervall für alle Daten) sind auch gegeben.
| Fertigung-Szenario | Biegefestigkeit (MPa) | Erhöhung der Biegefestigkeit (%) | Biege-e-Modul (GPa) | Zunahme der Biege-e-Modul (%) |
| W-PW-INF | 638.9 ± 27,0 | ― | 24.1 ± 0,5 | ― |
| WM-PW-INF | 681.1 ± 35,5 | 7 | 29.5 ± 0,9 | 22 |
| W-RM-INF29
| 218.9 ± 11,4 | ― | 8,4 ± 0,3 | ― |
| WM-RM-INF29
| 354,6 ±15.5 | 62 | 14.0 ± 0,8 | 67 |
| W-RM-Verfahrensweisen30
| 158.1 ± 8,9 | ― | 6.8 ± 0,1 | ― |
| WM-RM-Verfahrensweisen30
| 253.5 ± 20,1 | 60 | 9,9 ± 0,6 | 46 |
Tabelle 3: Biegefestigkeit und e-Modul der zusammengesetzte Laminate und den Prozentsatz Zunahme Biege-Eigenschaften durch magnetische Verdichtung (n = 7 für die Laminate gemacht von Verfahrensweisen und n = 14 für den Rest; 95 %-Konfidenzintervall für alle Daten).

Abbildung 1: eine vereinfachte schematische Darstellung der Erstellung von composite-Lay-up und Anwendung der magnetische Druck, wie beschrieben im Abschnitt Protokoll. Zu diesem Zweck, fünfundzwanzig NdFeB sind N52-2.54 2.54 × × 1,27 cm3 Dauermagneten genutzt, um Konsolidierungsdruck auf die composite-Lay-up anwenden. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2: (a) Variation der magnetischen Druck erzeugte NdFeB, N52-2.54 2.54 × × 1,27 cm3 Magnet als Funktion des Abstands (d.h., Lay-up Dicke). Der Inset zeigt ein Foto von der Versuchsaufbau zur Messung des magnetischen Drucks verwendet. (b) die erste und letzte magnetische Druck ausgeübt wird während der Aushärtung des Leinwandbindung/INF (WM-PW-INF), zufällige mat/INF(WM-RM-INF) und zufällige Matte/Verfahrensweisen (WM-RM-Verfahrensweisen) Laminate. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 3: REM-Bilder von der 6-lagig E-Glas/Epoxy zusammengesetzte Laminate hergestellt, mit einem nassen Lay-up Vakuum-Beutel mit und ohne Einsatz magnetischer Druck. (a) W-PW-INF (Leinwandbindung/INF Laminat, ohne Druck von außen), (b) WM-PW-INF (Leinwandbindung/INF Laminat, mit magnetischen Druck), (c) W-RM-INF (zufällige Matte/INF Laminat, ohne Druck von außen), (d) WM-RM-INF ( zufällige Matte/INF Laminat, mit magnetischen Druck), (e) W-RM-Verfahrensweisen (zufällige Matte/Verfahrensweisen Laminat, ohne Druck von außen), und (f) WM-RM-Verfahrensweisen (zufällige Matte/Verfahrensweisen Laminat, mit magnetischen Druck). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.