تکنیک های پردازش ساختار الیاف بافی
بافت دوبعدی سنتی شامل در هم آمیختن نخ های تار و پود روی دستگاه بافندگی یا چند بازویی برای ایجاد ساختارهای بافت ساده، جناغی و ساتن است. فرآیند بافت شامل پنج عمل اساسی است: ریختن، چیدن، کوبیدن، برداشتن و رها کردن. تکنیک های ریختن مختلفی مانند شاتل، راپیر و جت هوا وجود دارد. فرآیند بافندگی دوبعدی تک لایه همچنین میتواند برای بافتن ساختارهای بافته شده سه بعدی، از جمله ساختارهای متعامد و زاویهدار سه بعدی، سازههای فاصلهدهنده سه بعدی با لایههای پارچهای و ساختارهای لانه زنبوری، ساختارهای پوسته سهبعدی، و ساختارهای گره سهبعدی اعمال شود. شکل 1 اصول بافندگی دوبعدی را برای ساخت سازههای متداول دوبعدی و سه بعدی زاویهای بافته شده نشان میدهد.
شکل 1: اصول بافت دوبعدی برای سازه های بافته شده دو بعدی و سه بعدی
در حالی که تکنیکهای بافت دوبعدی سنتی را میتوان برای تولید ساختارهای جامد سه بعدی بافته شده استفاده کرد، ابعاد ضخامت محدود است. به همین دلیل، ماشینهای بافندگی سهبعدی تخصصی برای تولید پارچههای بافته شده سه بعدی ساخته شدهاند. یکی از اولین ماشینهایی که در خارج از کشور توسعه یافت، دستگاه بافندگی مخصوصی است که برای تولید ساختارهای متعامد با نخهای X، Y و Z استفاده میشود، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.
شکل 2: دستگاه بافندگی سه بعدی تخصصی برای ساخت سازه های متعامد سه بعدی
در فرآیند بافندگی، الیاف جهت Z ثابت می مانند در حالی که الیاف X ابتدا وارد شده و در موقعیت مناسب قرار می گیرند و به دنبال آن الیاف Y در موقعیت های مربوطه خود قرار می گیرند و ضرب می شوند. این عملیات برای ایجاد یک سازه فشرده تا رسیدن به ارتفاع مورد نظر تکرار می شود و در نتیجه ساختار مقطع مستطیلی سه بعدی ایجاد می شود. متعاقباً، یک دستگاه بافندگی سه بعدی با عملکرد دوگانه در خارج از کشور توسعه یافت. این سیستم باز کردن به نخ های تار اجازه می دهد تا به صورت افقی و عمودی با نخ های پود در هم آمیخته شوند. این تکنیک ویژه بافندگی سه بعدی همچنین میتواند مستقیماً مواد قالبگیری شده بافته را تولید کند و یکپارچگی ساختاری نهایی را حتی زمانی که پارچه بریده شده یا آسیب دیده است، ایجاد کند.
ساخت سازههای بافندگی سه محوره از طریق ادغام تکنیکهای بافت دوبعدی سنتی و بافندگی خودکار حاصل میشود. یک ماشین بافندگی معمولی سه محوره، طراحی شده توسط Dow و تولید شده توسط Barber-Colman، در شکل 2.28 نشان داده شده است. این تجهیزات از یک چرخ گردان با دوک ها برای قرار دادن نخ های تار استفاده می کند و از یک لبه راپیر برای ایجاد سوله ای برای قرار دادن نخ های پود استفاده می کند.
شکل 3: چرخ دوار با دوک برای ساخت سازه های بافندگی سه محوره
تکنیک های پردازش سازه های بافندگی الیافی
اصول بافندگی تار و بافندگی تار در شکل 4 نشان داده شده است. در سازه های بافندگی تار، هر سوزن روی بستر سوزن به طور مداوم تغذیه می کند و حلقه هایی را با همان نخ تار در یک چرخه بافندگی تشکیل می دهد. به طور خاص، سوزنهای A، B، C، و D بهطور متوالی با نخ تار یکسان تغذیه میشوند و در نتیجه بخشی از پارچه حلقهدار (E، F، G، H) ایجاد میشود. در ساختارهای بافندگی پود، در همان چرخه بافندگی، تغذیه نخ و تشکیل حلقه روی هر سوزن در میله سوزن رخ می دهد. تمام سوزن ها در میله سوزن (A، B، C، و D) به طور جداگانه توسط راهنماهای نخ پود جداگانه (E، F، G، و H) همپوشانی دارند.
شکل 4: اصول بافندگی سازه های الیافی: (بالا) بافندگی تار; (پایین) بافتنی پود
بافندگی پود دایره ای با تولید ساختارهای پارچه ای لوله ای مشخص می شود. با این حال، بافندگی پود مسطح به دلیل توانایی آن برای انتخاب تکی سوزن، انتقال حلقه، بافندگی چند سیستمی، و استفاده از لوله های تک لوله، لوله های دو شاخه و لوله های چند شاخه، انعطاف پذیری بیشتری را در ساخت انواع سازه های لوله ای ارائه می دهد. سینک و پرس. شکل 5 بافندگی یک لوله را با استفاده از سوزن های انتخاب شده بر روی یک ماشین بافندگی تخت کامپیوتری نشان می دهد.
شکل 5: بافندگی یک لوله روی یک دستگاه بافندگی تخت کامپیوتری
بافندگی لوله ای با بافتن متناوب نخ روی دو تخت سوزنی و انتقال نخ از یک تخت به تخت دیگر فقط در لبه ها برای تشکیل لوله به دست می آید. با ترکیب بافندگی لولهای با تکنیکهای بافندگی داخلی، میتوان به انواع مختلفی از ساختارهای بافندگی تک لولهای دست یافت.
فناوری بافندگی Intarsia ماشینهای بافندگی را قادر میسازد تا از چندین الیاف مختلف برای بافتن قسمتهای مختلف پارچه استفاده کنند. الیاف را می توان به صورت جداگانه یا ترکیبی استفاده کرد. با استفاده از این تکنیک، می توان یک لوله واحد را با بافتن یک طول مشخص با یک الیاف و سپس وارد کردن فیبر دیگر برای تشکیل همزمان دو لوله و در نتیجه یک لوله دوشاخه تشکیل داد. به همین ترتیب، با استفاده از الیاف بیشتر، می توان ساختارهای لوله ای چند شاخه را تشکیل داد.
تطبیق پذیری ماشین های بافندگی تخت کامپیوتری امکان بافتن ساختارهای سه بعدی با اشکال پیچیده تر مانند گنبدها، کره ها و جعبه ها را فراهم می کند، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است. )). این بخش 2 بعدی با افزایش و کاهش مکرر تعداد سوزن ها در عمل به دست می آید. هر بخش شکل دهی نشان دهنده عملیات گشاد شدن تدریجی و سپس باریک شدن پارچه است. نوع بخش شکل دهی بر زاویه و نسبت ارتفاع به پایه گنبد تأثیر می گذارد، در حالی که تعداد بخش های شکل دهنده بر شکل گنبد تأثیر می گذارد. با جایگزینی بخشهای بیضوی گنبد با قطعات مثلثی میتوان ساختاری جعبهمانند شکل داد.
شکل 6: (الف) گنبد دایره ای، (ب) ساختار گنبدی بافتنی، (ج) کره بافتنی، (د) جعبه بافتنی
همانطور که در شکل 6 (d) نشان داده شده است، برای سازه های گنبدی، خطوط نشان دهنده کاهش یا افزایش تعداد سوزن های عامل به جای منحنی، خطی هستند. نوع بخش شکل دهی بر زاویه مکعب حاصل تأثیر می گذارد. نسبت بین تعداد سوزن های شکل دهنده و غیر شکل دهنده، نسبت ابعاد جعبه به دست آمده را تعیین می کند. توانایی تغییر تعداد سوزن های بافندگی بیشترین پتانسیل را برای ماشین های بافندگی تخت کامپیوتری برای ایجاد اشکال مختلف سه بعدی فراهم می کند.
سازه های فاصله ای با استفاده از دو مجموعه سوزن بر روی ماشین های بافندگی دایره ای، بافت مسطح یا تار تولید می شوند. ماشینهای بافندگی پود دایرهای مجهز به یک استوانه و یک دیسک میتوانند پارچههای فاصلهای تولید کنند که در آن لایههای بیرونی جداگانه توسط الیاف به هم متصل میشوند. پارچه های فواصل در ماشین های بافندگی پود دایره ای با بافتن دو پارچه مختلف به طور جداگانه با استفاده از سوزن چفت و استوانه و سپس اتصال دو لایه با تاک روی چفت و سوزن استوانه ایجاد می شوند (شکل 7).
شکل 7: تولید پارچه های فواصل بر روی دستگاه بافندگی پود دایره ای: (الف) دستگاه بافندگی دایره ای دو تخته. ب) پارچه بافندگی فاصله بر روی دستگاه دایره ای شکل
فاصله بین دو لایه پارچه جداگانه را می توان با تغییر ارتفاع سوزن های چفت نسبت به سیلندر دستگاه تنظیم کرد. ضخامت از پیش تعیین شده پارچه فاصله در این روش می تواند از 1.5 تا 5.5 میلی متر باشد. همانند تولید پارچه های اینتروال در ماشین های دایره ای، پارچه های اینتروال با لایه های فاصله نخی در ماشین های بافندگی مسطح با تشکیل دو لایه پارچه مستقل روی تخت سوزن های جلو و پشت و سپس اتصال آنها با تاک روی هر دو تخت سوزن تولید می شوند (شکل 8).
شکل 8: تولید پارچه های فواصل بر روی یک ماشین بافندگی تخت کامپیوتری: (الف) دستگاه بافندگی تخت کامپیوتری. (ب) پارچه بافندگی فاصله بر روی یک ماشین تخت
فاصله بین دو تخت سوزنی ضخامت پارچه فاصله را تعیین می کند. برخلاف ماشینهای بافندگی دایرهای، فاصله بین دو بستر سوزن در ماشینهای بافندگی پود مسطح معمولاً در حدود ۴ میلیمتر ثابت میشود. تفاوت بین پارچههای فاصلهای بافتنی با سایر انواع پارچههای بازهای در این است که سه عنصر ساختاری اصلی آنها (یعنی لایه رویی، لایه زیرین و لایه بازهای) در یک چرخه بافندگی با هم گره میشوند. همانطور که در شکل 9 (الف) نشان داده شده است، پارچههای بازهای بافتنی بر روی دستگاههای راشل میله دوسوزن تولید میشوند. وقتی میلههای راهنما 1 و 2 روی میله سوزن جلویی و میلههای راهنمای 5 و 6 روی میله سوزن پشتی قرار میگیرند (به ترتیب لایههای بالا و پایین را میبافند)، میلههای راهنما 3 و 4 بهطور متوالی روی نخ فاصله دور هر دو میله سوزن همپوشانی دارند. شکل 9 (ب) فرآیند تولید پارچه های فاصله ای را بر روی یک میله سوزن دوسویه ماشین راشل RD 6 نشان می دهد.
شکل 9: تولید پارچه های فواصل بر روی دستگاه راشل میله دوسوزن: (بالا) تصویر شماتیک از اصل. (پایین) نمودار تجهیزات