Tricoturi 3D cu Forme Complexe

Aplicabilitatea tricoturilor în domenii tehnice care presupun solicitări mecanice este până în prezent limitată. Totuşi, tricoturile prezintă avantaje deosebite legate de formabilitate şi proprietăţi la solicitări dinamice de impact. Dintre materialele textile, tricoturile din urzeală dar mai ales din bătătură pot avea arhitecturi tridimensionale cele mai complexe. Producerea unor materiale cu formă complexă elimină etapeleintermediare de realizare a formelor 3D, precum şi problemele de comportare mecanică date de operaţiile de asmblare. Totodată, materialele 3D permit un control direct asupra caracteristicilor materialului încă din etapa de proiectare. Aceste lucruri recomandă tricoturile pentru aplicaţii care folosesc materiale cu arhitectură tridimensională, inclusiv ranforsări pentru materiale compozite.

În cazul tricoturilor, arhitectura tridimensională este favorizată de deformabilitatea extremă a acestora, fiind posibil a se obţine tricoturi cu forme de o complexitate deosebită. Această caracteristică a făcut ca, în ultima decadă, tricoturile 3D să fie privite ca o posibilă alternativă la producerea preformelor pentru materiale compozite avansate.

Principalele avantaje ale tricoturilor 3D sunt legate de:

a) formabilitatea deosebită, datorată în principal proprietăţilor de drapaj;

b) gradul înalt de complexitate a formelor;

c) utilizarea maşinilor existente, fără a necesita modificări majore;

d) se pot obţine materiale compozite cu o comportare superioară la solicitările de impact.

Preformele tridimensionale tricotate sunt cele mai puţin studiate şi utilizate, în special datorită următoarelor probleme legate de producerea şi proprietăţile acestora:

a) dezvoltarea acestui tip de tricoturi se află încă în stadiu de laborator;

b) materialele compozite obţinute sunt caracterizate de o rigiditate şi rezistenţă la solicitări mecanice inferioară;

c) proprietăţile specifice şi metodele de predicţie a acestora nu sunt încă bine determinate;

d) corelaţia parametri tehnologici – proprietăţi ale materialului compozit nu este definită complet;

e) preîntinderea tricotului înainte de impregnarea cu răşină determină neuniformitatea comportării compozitului, datorită modificării aleatorii în dispunerea firelor în ochiuri.

Tricoturile 3D dezvoltate până în prezent pot fi grupate în trei categorii:

1. tricoturi multiaxiale (multistrat);

2. tricoturi conturate tridimensional

3. tricoturi sandwich.

I. Tricoturi multiaxiale

Tricoturile multiaxiale sunt caracterizate de prezenţa unor straturi de fire cu dispunere înclinată, suprapuse şi asamblate în tricot. Deşi cele mai cunoscute şi cu aplicabilitate practică sunt tricoturile multiaxiale din urzeală, există şi dezvoltări ale tricoturilor multiaixiale din bătătură, aflate deocamdată însă în stadiu de laborator.

1. Tricoturi din urzeală multiaxiale

Tricoturilor din urzeală multiaixale sunt tricoturi multistrat, având o construcţie în straturi de siteme de fire depuse sub diferite unghiuri, independente între ele, asamblate într-o structură unitară prin tricot. Firele sunt dispuse în straturi sub unghiuri de 00, 900, +/- 300 şi +/- 450, iar tricotul este realizat cu evoluţii lănţişor sau tricot – figura 1.

Ranforsarea cu fire dispuse sub diferite unghiuri îmbunătăţeşte comportarea mecanică a tricoturilor multiaxiale pe direcţiile de ranforsare, precum şi proprietăţile de forfecare. În contrapartidă, rigiditatea sporită reduce semnificativ formabilitatea acestor tricoturi.

Tricoturile multiaxiale pot fi produse utilizând mai multe tipuri de maşini, cu diferite principii constructive. Un număr redus de autori consideră materialele Malimo ca fiind tricoturi, deşi în literatura românească de specialitate acestea sunt încadrate în categoria materialelor neţesute. Actualmente, sunt folosite două tehnologii pentru producerea tricoturilor din urzeală multiaixiale.

Figura 1. Principiul constructiv al tricoturilor din urzeală multiaxiale

a. Tehnologia Karl Mayer

Maşina construită de Karl Mayer utilizează patru sisteme de fire – figura 2 [1]. Primul sistem produce tricotul, al doilea este sistemul firelor de urzeală, al treilea este utilizat pentru a depune fire de bătătură pe întreaga lăţime, în timp ce al patrulea sistem este sistemul firelor introduse în structură pe diagonală. Depunerea înclinată a firelor se face cu ajutorul a două bare cu pasete care au numai o deplasare de 1T prin spatele acelor, în fiecare rând. Pasetele sunt deplasate într-un singur sens, într-o mişcare rotativă, trecând de pe o bară pe cealaltă. În momentul trecerii pe cealaltă bară, sensul introducerii firelor în structură este schimbat – figura 3.

Avantajele acestui sistem sunt: precizia introducerii firelor pe diagonală, faptul că acele nu distrug firele de ranforsare, aşa cum se întâmplă în cazul celorlate două tehnologii, precum şi productivitatea procesului (în jurul a 100 m/oră).