Pluošto audimo struktūros apdirbimo būdai
Tradicinis 2D audimas apima metmenų ir ataudų verpalų susipynimą staklėmis arba daugiašakiu audimo mašina, kad būtų sukurtos paprasto, ruoželinio ir atlasinio pynimo struktūros. Audimo procesą sudaro penki pagrindiniai veiksmai: išliejimas, skynimas, mušimas, paėmimas ir nuleidimas. Galimi įvairūs išliejimo būdai, tokie kaip šaudykla, rapyras ir oro srovė. Vieno sluoksnio 2D audimo procesas taip pat gali būti taikomas audžiant tam tikras 3D austas struktūras, įskaitant 3D stačiakampes ir kampo blokavimo struktūras, 3D tuščiavidures tarpiklių struktūras su audinio tarpsluoksniais ir korio struktūras, 3D apvalkalo struktūras ir 3D mazgų struktūras. 1 paveiksle pavaizduoti 2D audimo principai gaminant tiek įprastas 2D, tiek 3D kampu sujungiamas austas struktūras.
1 paveikslas: 2D ir 3D austinių konstrukcijų 2D audimo principai
Nors tradiciniai 2D audimo būdai gali būti naudojami įvairioms kietoms 3D austoms struktūroms gaminti, storio matmenys yra riboti. Dėl šios priežasties buvo sukurtos specializuotos 3D audimo mašinos 3D audiniams gaminti. Viena iš seniausių užsienyje sukurtų mašinų yra specialios staklės, naudojamos statmenoms struktūroms iš X, Y ir Z siūlų gaminti, kaip parodyta 2 paveiksle.
2 pav. Specializuota 3D audimo mašina 3D stačiakampių konstrukcijų gamybai
Audimo procese Z krypties pluoštai lieka nejudantys, o X pluoštai pirmiausia įterpiami ir sumušami į atitinkamą padėtį, o po to Y pluoštai įdedami ir plakami į atitinkamas vietas. Ši operacija kartojama, kad būtų sukurta kompaktiška struktūra, kol pasiekiamas norimas aukštis, todėl gaunama 3D stačiakampio skerspjūvio struktūra. Vėliau užsienyje buvo sukurta dvigubo atidarymo 3D audimo mašina. Ši atidarymo sistema leidžia metmenų siūlams susipinti su ataudų siūlais tiek horizontaliai, tiek vertikaliai. Ši speciali 3D audimo technika taip pat gali tiesiogiai gaminti austas liejamas medžiagas, užtikrinančias maksimalų struktūrinį vientisumą net tada, kai audinys yra perpjautas ar pažeistas.
Trijų ašių audimo konstrukcijų gamyba pasiekiama integruojant tradicinius 2D audimo ir automatizuotus audimo būdus. Tipiška trijų ašių audimo mašina, sukurta Dow ir pagaminta Barber-Colman, parodyta 2.28 pav. Šioje įrangoje metmenų siūlams nutiesti naudojamas besisukantis ratas su verpstėmis, o rapyro kraštas sukuria tvartą ataudų siūlams įterpti.
3 pav.: Besisukantis ratas su verpstėmis, skirtas trijų ašių audimo konstrukcijoms gaminti
Pluošto mezgimo konstrukcijų apdorojimo būdai
Metmenų mezgimo ir ataudų mezgimo principai pavaizduoti 4 paveiksle. Metmenų mezgimo struktūrose kiekviena adata ant virbalo mezgimo ciklo metu nuolat tiekia ir sudaro kilpas su tais pačiais metmenų siūlais. Tiksliau, adatos A, B, C ir D paeiliui tiekiamos tais pačiais metmenų siūlais, todėl susidaro kilpinio audinio dalis (E, F, G, H). Ataudų mezgimo struktūrose per tą patį mezgimo ciklą verpalai tiekiami ir kilpa formuojasi ant kiekvienos adatos virbalo. Visos adatos adatos juostelėje (A, B, C ir D) yra perdengiamos atskirais ataudų siūlų kreiptuvais (E, F, G ir H).
4 pav. Pluošto struktūrų mezgimo principai: (viršuje) metmenų mezgimas; (apačios) ataudų mezgimas
Apskrito ataudų mezgimas pasižymi vamzdinių audinių konstrukcijų gamyba. Tačiau plokščias ataudų mezgimas suteikia daugiau lankstumo konstruojant įvairių tipų vamzdines konstrukcijas, įskaitant pavienius vamzdžius, dvišakius vamzdžius ir daugiašakius vamzdžius, nes galima pasirinkti individualias adatas, perkelti kilpas, mezgti įvairiomis sistemomis ir naudoti grimzlės ir presai. 5 paveiksle pavaizduotas vieno vamzdžio mezgimas pasirinktomis adatomis kompiuterinėje plokščioje mezgimo mašinoje.
5 pav. Vieno vamzdžio mezgimas kompiuterizuota plokščia mezgimo mašina
Vamzdinis mezgimas pasiekiamas pakaitomis mezgant siūlą ant dviejų virbalų lovų ir siūlus perkeliant iš vienos lovos į kitą tik kraštuose, kad susidarytų vamzdelis. Vamzdinį mezgimą derinant su vidine mezgimo technika galima pasiekti įvairių vieno vamzdžio mezgimo konstrukcijų variantų.
Intarsia mezgimo technologija leidžia mezgimo mašinoms naudoti kelis skirtingus pluoštus skirtingoms audinio dalims megzti. Pluoštai gali būti naudojami atskirai arba kartu. Taikant šią techniką, vieną vamzdelį galima suformuoti iš pradžių tam tikro ilgio megzti vienu pluoštu, o po to įvedant kitą pluoštą, kad tuo pačiu metu būtų suformuoti du vamzdeliai, gautas dvišakis vamzdis. Panašiai, naudojant daugiau skaidulų, galima suformuoti kelių atšakų vamzdžių struktūras.
Kompiuterinių plokščių mezgimo mašinų universalumas suteikia galimybę austi sudėtingesnių formų 3D struktūras, tokias kaip kupolai, sferos ir dėžės, kaip parodyta 6 paveiksle. 2D pasikartojantis formavimo segmentas gali sudaryti megztą kupolo struktūrą (6(b) pav. )). Šis 2D segmentas pasiekiamas pakartotinai didinant ir mažinant veikiančių adatų skaičių. Kiekvienas formavimo segmentas reiškia audinio laipsniško platinimo ir siaurinimo operaciją. Formavimo segmento tipas įtakoja kupolo kampo ir aukščio bei pagrindo santykį, o formuojančių segmentų skaičius – kupolo formą. Elipsinius kupolo segmentus pakeitus trikampiais segmentais, galima suformuoti į dėžę panašią struktūrą.
6 pav.: a) apskritas kupolas, b) megzto kupolo struktūra, c) megztas rutulys, d) megzta dėžutė
Kaip parodyta 6 paveiksle (d), kupolinių konstrukcijų linijos, rodančios veikiančių adatų skaičiaus sumažėjimą arba padidėjimą, yra linijinės, o ne išlenktos. Formavimo segmento tipas turi įtakos susidariusio stačiakampio kampui. Formuojančių ir neformuojančių adatų skaičiaus santykis lemia gautos dėžutės kraštinių santykį. Galimybė keisti mezgimo adatų skaičių suteikia didžiausią potencialą kompiuterizuotoms plokščioms mezgimo mašinoms kurti įvairias 3D formas.
Intervalinės konstrukcijos gaminamos naudojant du adatų rinkinius apskrito, plokščio ataudų mezgimo arba metmenų mezgimo mašinose. Apvalios ataudų mezgimo mašinos su cilindru ir disku gali gaminti intervalinius audinius, kai atskiri išoriniai sluoksniai yra sujungti pluoštais. Intervaliniai audiniai apskrito ataudų mezgimo mašinose sukuriami mezgant du skirtingus audinius atskirai, naudojant skląstį ir cilindrines adatas, o tada sujungiant du sluoksnius užrakto ir cilindrinių adatų užraktais (7 pav.).
7 paveikslas. Intervalinių audinių gamyba apskrito ataudų mezgimo mašina: a) Dvigubo apskrito mezgimo mašina; b) Intervalinio audinio mezgimas apskrita mašina
Atstumą tarp dviejų atskirų audinio sluoksnių galima reguliuoti keičiant skląsčio adatų aukštį mašinos cilindro atžvilgiu. Tokiu būdu iš anksto nustatytas intervalinio audinio storis gali svyruoti nuo 1,5 iki 5,5 milimetrų. Panašiai kaip gaminant intervalinius audinius apskritomis staklėmis, intervaliniai audiniai su verpalų intervaliniais sluoksniais gaminami plokščiomis mezgimo mašinomis, suformuojant du nepriklausomus audinio sluoksnius priekinėje ir užpakalinėje virbalų lovose, o po to juos sujungiant užsegimais ant abiejų adatų lovų (8 pav.).
8 pav. Intervalinių audinių gamyba kompiuterizuota plokščio mezgimo mašina: a) Kompiuterizuota plokščio mezgimo mašina; b) Intervalinio audinio mezgimas plokščia mašina
Atstumas tarp dviejų adatų lovų lemia intervalinio audinio storį. Skirtingai nuo apskrito ataudų mezgimo mašinų, plokščiųjų ataudų mezgimo mašinose atstumas tarp dviejų adatų lovų paprastai yra maždaug 4 milimetrai. Skirtumas tarp ataudų megztų intervalinių audinių ir kitų tipų intervalinių audinių yra tas, kad trys pagrindiniai jų struktūriniai elementai (ty viršutinis sluoksnis, apatinis sluoksnis ir intervalinis sluoksnis) yra megzti kartu per tą patį mezgimo ciklą. Ataudais megzti intervaliniai audiniai gaminami naudojant dvigubas adatas Raschel mašinas, kaip parodyta 9 paveiksle (a). Kai kreipiamieji strypai 1 ir 2 sutampa su priekine adatos juosta, o kreipiamosios juostos 5 ir 6 – užpakalinę adatos juostą (atitinkamai mezgant viršutinį ir apatinį sluoksnius), 3 ir 4 kreipiamosios juostos paeiliui perdengia verpalus aplink abi adatos strypus. 9(b) paveiksle parodytas intervalinių audinių gamybos procesas naudojant dvigubą adatą Raschel mašiną RD 6.
9 pav. Intervalinių audinių gamyba naudojant dvigubą adatą Raschel mašiną: (viršuje) Scheminė principo iliustracija; (apačioje) Įrangos schema