Innowacyjne jednoetapowe tkanie trójwymiarowych tekstyliów
Zaawansowane kompozyty polimerowe, takie jak wzmocnione tworzywa sztuczne, łączą lekkość i niskie koszty osnów polimerowych z doskonałymi parametrami wbudowanych w nie włókien. Kiedy włókna te zostaną splecione w celu utworzenia tkaniny, możliwe jest uzyskanie dodatkowych korzyści. Powszechne wprowadzenie tej technologii na rynek dotychczas utrudniały jednak problemy techniczne oraz wysokie koszty. Finansowany ze środków UE projekt 3D-LIGHTTRANS (Large scale manufacturing technology for high-performance lightweight 3D multifunctional composites) miał na celu przezwyciężenie tych ograniczeń. Naukowcy opracowali i przetestowali nową koncepcję dla tkanin wielowarstwowych oraz tkanych krzyżowo tkanin dystansowych. Maszyny produkcyjne zaadaptowano do tkaniny wielowarstwowej oraz zbudowano nowe do tkaniny dystansowej, tak że ryglowana tkanina dystansująca i komórkowe struktury tekstyliów można wytwarzać w ramach jednego etapu. Ponadto możliwe jest automatyczne głębokie rozciąganie i utrwalanie grubych tkanin wielowarstwowych o złożonych geometriach trójwymiarowych. Prace w ramach projektu 3D-LIGHTTRANS były ukierunkowane głównie na aeronautykę, ale także na transport, medycynę, energetykę, turystykę i inne ważne sektory. Przędza hybrydowa łączy w sobie wzmocnienie włóknem szklanym z termoplastycznymi włóknami. Uczeni wykorzystali technikę mieszania powietrznego do jej produkcji ze względu na jej dobre właściwości impregnacyjne. Proces zoptymalizowano w celu maksymalizacji powtarzalności i wydajności przy różnych proporcjach włókna szklanego i polimeru w różnych materiałach osnowy. Dystrybucja włókien termoplastycznych i włókna szklanego jest wysoce jednorodna, a podczas tkania ograniczono do minimum ścieranie. Wzmocnienie tkaniny powoduje polepszenie właściwości użytkowych, zwiększenie kontroli nad właściwościami oraz poprawę elastyczności produkcji. Wtłoczenie miejscowo wstępnie utrwalonej tkaniny w końcową formę trójwymiarową odbywa się automatycznie. Dokładnie mówiąc, do robota przymocowane jest specjalne urządzenie, zaprogramowane do poruszania się po określonej ścieżce, a tkanina przytrzymywana jest przez klamry. System kontroli mocy ułatwia programowanie ścieżki i zapewnia stałą siłę dociskania tkaniny do narzędzia. Zastosowanie lekkich materiałów pozwoli uzyskać znaczące oszczędności w zakresie niższego zużycia paliwa, co przełożyłoby się na korzyści finansowe dla konsumentów oraz niższe emisje dwutlenku węgla. Pełna automatyzacja przyczyni się do skrócenia czasu i obniżenia kosztów produkcji, a także podniesienia konkurencyjności producentów z UE.
Słowa kluczowe
Tekstylia trójwymiarowe, przędza hybrydowa, tkanie, tkanina wielowarstwowa, tkanina dystansowa, kompozyty termoplastyczne, 3D-LIGHTTRANS, produkcja
