 |
| 3 boyutlu kumaş. |
Üç boyutlu kumaşlar veya 3 boyutlu tekstiller, dokuma, örme, örgü veya nonwoven gibi farklı üretim yöntemleriyle veya alternatif teknolojilerle yapılan üç boyutlu yapılardır. 3B tekstiller, iki düzlemde yapılan 2 boyutlu tekstillerin aksine, üç düzlemsel geometri ile üretilir. 2B tekstillerde örneğin dokuma kumaş yapısında iplikler birbirine diktir. İplik iki farklı eksen boyunca beslenir: uzunluk yani atkı iplikleri (x ekseni) ve genişlik çözgü iplikleri (y ekseni), 3B tekstiller de x ve y eksenli yapıya sahiptir ancak kalınlık oluşturan açısal beslemeli (z ekseni) ekstra bir ve birden fazla ipliğe veya kumaş yapılarına sahiptirler.
3B örgüler ortogonal örgü yapıları, çok katmanlı yapılardır ve çeşitli açılarda bağlantılar yaparlar. 3D tekstiller daha fazla üretim olanağına, çeşitli özelliklere ve daha geniş bir uygulama alanına sahiptir. Bu tekstillerin geniş bir uygulama alanı vardır, ancak en yaygın olarak teknik tekstiller gibi performansın birincil kriter olduğu yerlerde kullanılırlar. Kompozit malzemeler, imalatı 3D tekstillerin önemli kullanım alanlarından biridir. 3B kumaş yapıları, içi boş ve katı olmak üzere iki tür yapısal oluşuma sahiptir.
Tekstilde çeşitli yöntemler ile kumaş üretimi mümkün kılınabilmektedir. Dokuma, örme ve dokusuz yüzey oluşturma teknikleri ile geleneksel, iki boyutlu kumaşların üretimi sağlanabilmektedir. Anizotropik yapıya sahip olan iki boyutlu kumaşlar, yüzey alanı ile kıyaslandığında çok düşük bir kalınlık değerine sahiptirler, dolayısıyla kalınlıkları yönünde düşük mekanik performans göstermektedirler.
Tekstil lifleri ve kumaşlar kompozit malzeme üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Tekstil kompozit malzemeler; savunma sanayi, medikal, havacılık endüstrisi gibi birçok endüstri dalında uygulama alanı bulmaktadır. Tekstil kompozit malzemeler, düşük ağırlıklarına nazaran sahip oldukları yüksek mukavemet değerleri ile metal ve seramik malzemelerden yüksek mekanik davranış göstermektedirler. Fakat iki boyutlu kumaşlar ile üretilen kompozit malzemeler, düşük kalınlık değerine sahip oldukları için kalınlıkları doğrultularında düşük mekanik davranış sergilemektedirler. Bunun yanı sıra, iki boyutlu kompozit tekstillerde katlar arası ayrılma olarak ifade edilen delaminasyon problemi meydana gelmektedir. İki boyutlu kompozit malzemelerde gözlenen problemler, üç boyutlu kumaşların üretilmesi için önemli bir motivasyon sağlamıştır.
Üç boyutlu kumaşlar dokuma, örme, dokusuz yüzey oluşturma ve diyagonal örme yöntemleri gibi tekstil üretim yöntemleri ile elde edilebilmektedir. Üç boyutlu kumaşlar kompozit malzemelerde meydana gelen delaminasyon problemini tamamen ortadan kaldırmaktadır. Bunun yanı sıra elde edilmek istenen son ürünün şekline yakın üretimi mümkün kılmaktadır. Böylece üretim maliyetleri ve malzeme telef miktarlarında ciddi bir azalma sağlanmaktadır.
Üç Boyutlu Kumaşların Üretim Yöntemleri
Üç boyutlu kumaşlar dokuma, örme, diyagonal örme, dokusuz yüzey oluşturma ve dikme gibi tekstil üretim yöntemleri ile elde edilebilmektedir.
1-) Üç Boyutlu Örme Yöntemi
Üç boyutlu örme kumaşların üretimi geleneksel, iki boyutlu örme kumaşların üretiminde olduğu gibi atkılı ve çözgülü örme yöntemleri ile elde edilebilmektedir. Atkılı örme yöntemi ile istenen son ürüne oldukça yakın şekle sahip, üç boyutlu örme kumaşların üretimi sağlanabilmektedir. Üç boyutlu örme kumaşların atkılı örme makinelerinde üretimi; makinelere ilave edilen yataklar ve elektronik donanımlar ile sağlanabilmektedir. Üç boyutlu atkılı örme kumaşların bir diğer önemli avantajları ise istendiği takdirde boyuna yönde dolgu ipliklerinin yapı içerisine dâhil edilebilmesidir. Atkılı örme yöntemi ile elde edilen bu kumaş türlerinde yaşanan en önemli problem; yapının fazla hacimli ve boşluklu olmasıdır. Birim hacim başına düşen boşluk sayısının fazla olması yapının lif/ hacim oranının düşmesine sebebiyet vermektedir. Bu durum yapının düşük bir mukavemet değerine sahip olmasına neden olmaktadır. Çözgülü örme makineleri ile elde edilen üç boyutlu örme kumaşlar, atkılı örme makinelerinde üretilen yapılara nazaran son yıllarda yüksek derecede rağbet görmektedir. Çözgülü örme makineleri ile elde edilen üç boyutlu örme kumaşlar; iki boyutlu dokuma kumaşlara nazaran yüksek derecede elastisite modülü ve mukavemet değerlerine sahiptir. Bu farkın sebebi; karbon, cam, bazalt vs. gibi yüksek modüllü liflerin çözgülü örme yapıların içerisinde daha az kıvrıma sahip olarak yer almalarıdır. İplik yapısında kıvrımın azalması mukavemette artışa sebebiyet vermektedir. Ayrıca kompozit malzeme üretiminde iki boyutlu dokuma kumaşların yerine bu yapıların tercih edilmesi; kumaş telef miktarının ve üretim maliyetlerinin ciddi derecede azalmasını sağlamaktadır.
2-) Üç Boyutlu Dokusuz Yüzey Oluşturma Yöntemi
Üç boyutlu dokusuz yüzeylerde, yapıyı oluşturan iplikler arasında herhangi bir bağlantı bulunmamaktadır. Bu yapılar iğneleme ve dikişle birleştirme yöntemleri ile üretilebilmektedir. İğneleme yönteminde iplikler; istenen doğrultularda sisteme yatırılmaktadır fakat bu iplikler arasında herhangi bir bağlantı bulunmamaktadır. Sonrasında iğneler vasıtası ile ipliklerde yer alan elyafın birbiri içerisinden geçerek birleşmeleri ve bir yüzey oluşturmaları sağlanmaktadır.
3-) Üç Boyutlu Diyagonal Örme (Braiding) Yöntemi
Üç boyutlu diyagonal örme yöntemi, üç boyutlu kumaş üretimi için tarihte kullanılan ilk yöntemdir. 1960’ lı yılların sonlarında, roket motorunda, metal alaşımlarına nazaran % 30-50 arasında ağırlığın azaltılması amacı ile üretilmiştir. Diyagonal örme yöntemi ile elde edilen üç boyutlu kumaşlar; medikal, uzay, ulaşım gibi birçok farklı alanda kullanım alanı bulabilmektedir. Diyagonal örme yöntemi ile son şekle oldukça yakın yapıların üretimi mümkün kılınmaktadır. Bu durum üretim maliyetlerini ve atık iplik, kumaş miktarını ciddi derecede azaltmaktadır.
4-) Üç Boyutlu Dokuma Yöntemi
Üç boyutlu dokuma yöntemi, üç boyutlu kumaşların üretimi için kullanılan önemli metotlardan birini temsil etmektedir. Üç boyutlu kumaşlar, kompozit malzeme imalinde kullanıldıkları için mukavemet değerleri önem taşımaktadır. Üç boyutlu kumaş üretim yöntemleri içerisinde dokuma metodu; diğer yöntemlere nazaran yüksek mukavemet değerine sahip kumaşların üretilmesini sağlamaktadır. Bu sebepten dolayı diğer üretim yöntemlerine nazaran daha yaygın ve bilinen bir yöntemdir.
0 yorum:
Yorum Gönder