טכניקות עיבוד מבנה אריגת סיבים
אריגה דו-ממדית מסורתית כוללת את השזירה של חוטי עיוות וערב על מכונת אריגה נול או רב-זרועות ליצירת מבני אריגה פשוטים, אריג וסאטן. תהליך האריגה מורכב מחמש פעולות בסיסיות: נשירה, איסוף, הכאה, הרמה והרפה. קיימות טכניקות שפיכה שונות זמינות, כגון מעבורת, קרב וסילון אוויר. ניתן ליישם את תהליך האריגה הדו-ממדית חד-שכבתית גם לשזירת מבנים ארוגים תלת-ממדיים מסוימים, כולל מבנים אורתוגונליים וזווית שלובים בתלת-ממד, מבני מרווח תלת-ממדיים חלולים עם שכבות בד ומבני חלת-דבש, מבני מעטפת תלת-ממד ומבני צומת תלת-ממד. איור 1 ממחיש את עקרונות האריגה הדו-ממדית לייצור מבנים ארוגים דו-ממדיים ותלת-ממדיים ארוגים.
איור 1: עקרונות אריגה דו-ממדית עבור מבנים ארוגים דו-ממדיים ותלת-ממדיים
בעוד שניתן להשתמש בטכניקות אריגה דו-ממדיות מסורתיות לייצור מבנים ארוגים תלת-ממדיים מוצקים שונים, ממד העובי מוגבל. מסיבה זו פותחו מכונות אריגה תלת מימדיות מיוחדות לייצור בדים ארוגים בתלת מימד. אחת המכונות המוקדמות ביותר שפותחו בחו"ל היא נול מיוחד המשמש לייצור מבנים אורתוגונליים עם חוטי X, Y ו-Z, כפי שמוצג באיור 2.
איור 2: מכונת אריגה תלת מימדית מיוחדת לייצור מבנים אורתוגונליים תלת מימדיים
בתהליך האריגה, סיבי כיוון ה-Z נשארים נייחים בעוד שסיבי ה-X מוכנסים תחילה והכו אותם למיקום המתאים, ולאחר מכן החדרה והכאה של סיבי ה-Y למקומם המתאימים. פעולה זו חוזרת על עצמה כדי ליצור מבנה קומפקטי עד שמגיעים לגובה הרצוי, וכתוצאה מכך נוצר מבנה חתך מלבני תלת מימדי. לאחר מכן פותחה בחו"ל מכונת אריגה תלת מימדית עם פעולת פתיחה כפולה. מערכת פתיחה זו מאפשרת לחוטי העיוות להשתלב עם חוטי הערב הן אופקית והן אנכית. טכניקת אריגה תלת מימדית מיוחדת זו יכולה גם לייצר חומרים יצוקים ארוגים, ולספק שלמות מבנית אולטימטיבית גם כאשר הבד נחתך או פגום.
ייצור מבני אריגה תלת-צירים מושגת באמצעות שילוב של אריגה דו-ממדית מסורתית וטכניקות אריגה אוטומטיות. מכונת אריגה בעלת שלושה צירים טיפוסית, שתוכננה על ידי דאו ומיוצרת על ידי ברבר-קולמן, מוצגת באיור 2.28. ציוד זה משתמש בגלגל מסתובב עם צירים כדי להניח את חוטי העיוות ומשתמש בקצה גב כדי ליצור סככה להכנסת חוטי ערב.
איור 3: גלגל מסתובב עם צירים לייצור מבני אריגה תלת צירים
טכניקות עיבוד למבני סריגת סיבים
העקרונות של סריגה עיוות וסריגת ערב מומחשים באיור 4. במבני סריגה עיוותים, כל מחט על מצע המחט ניזונה ויוצרת לולאות עם אותו חוט עיוות בתוך מחזור סריגה. באופן ספציפי, מחטים A, B, C ו-D מוזנות ברצף עם אותו חוט עיוות, וכתוצאה מכך נוצר קטע של בד עם לולאות (E, F, G, H). במבני סריגת ערב, בתוך אותו מחזור סריגה, האכלת חוט ויצירת לולאות מתרחשות על כל מחט במוט המחט. כל המחטים במוט המחט (A, B, C ו-D) חופפות בנפרד על ידי מדריכי חוט ערב נפרדים (E, F, G ו-H).
איור 4: עקרונות סריגה של מבני סיבים: (למעלה) סריגה עיוות; (למטה) סריגת ערב
סריגת ערב עגול מאופיינת בייצור של מבני בד צינורי. עם זאת, סריגת ערב שטוחה מציעה גמישות רבה יותר בבניית סוגים שונים של מבנים צינוריים, לרבות צינורות בודדים, צינורות מפוצלים וצינורות מרובי ענפים, בשל יכולתה לבחירת מחט אינדיבידואלית, העברת לולאות, סריגה רב מערכתית ושימוש ב שקעים ולוחצים. איור 5 ממחיש סריגה של צינור בודד באמצעות מחטים נבחרות במכונת סריגה שטוחה ממוחשבת.
איור 5: סריגה של צינור בודד במכונת סריגה שטוחה ממוחשבת
סריגה צינורית מושגת על ידי סריגה לסירוגין של חוט על שתי מיטות מחט והעברת החוט ממיטה אחת לאחרת רק בקצוות ליצירת צינור. על ידי שילוב של סריגה צינורית עם טכניקות סריגה פנימיות, ניתן להשיג וריאציות שונות של מבני סריגה עם צינור בודד.
טכנולוגיית הסריגה של Intarsia מאפשרת למכונות סריגה להשתמש במספר סיבים שונים כדי לסרוג חלקים שונים של הבד. ניתן להשתמש בסיבים בנפרד או בשילוב. בטכניקה זו ניתן ליצור צינור בודד על ידי סריגה תחילה של אורך מסוים עם סיב אחד ולאחר מכן הכנסת סיב נוסף ליצירת שני צינורות בו זמנית, וכתוצאה מכך נוצר צינור מפוצל. באופן דומה, על ידי שימוש בסיבים רבים יותר, ניתן ליצור מבני צינור רב-ענפים.
הרבגוניות של מכונות סריגה שטוחות ממוחשבות מאפשרת את האפשרות לארוג מבנים תלת מימדיים עם צורות מורכבות יותר, כגון כיפות, כדורים וקופסאות, כפי שמוצג באיור 6. קטע עיצוב חוזר דו-ממדי יכול ליצור מבנה כיפה סרוג (איור 6(ב) )). קטע דו-ממדי זה מושג על ידי הגדלה והפחתה חוזרת של מספר המחטים בפעולה. כל קטע עיצוב מייצג פעולה של הרחבה הדרגתית ולאחר מכן צמצום הבד. סוג קטע העיצוב משפיע על יחס הזווית והגובה לבסיס של הכיפה, בעוד שמספר קטעי העיצוב משפיע על צורת הכיפה. על ידי החלפת הקטעים האליפטיים של הכיפה בקטעים משולשים, ניתן ליצור מבנה דמוי קופסה.
איור 6: (א) כיפה עגולה, (ב) מבנה כיפה סרוגה, (ג) כדור סרוג, (ד) קופסה סרוגה
כפי שמוצג באיור 6(ד), עבור מבני כיפה, הקווים המייצגים את הירידה או הגידול במספר מחטי ההפעלה הם ליניאריים ולא מעוקלים. סוג קטע העיצוב משפיע על זווית הקובויד המתקבל. היחס בין מספר המחטים המעצבות והלא מעצבות קובע את יחס הגובה-רוחב של הקופסה המתקבלת. היכולת לשנות את מספר המחטים מספקת את הפוטנציאל הגדול ביותר עבור מכונות סריגה שטוחות ממוחשבות ליצירת צורות תלת מימדיות שונות.
מבנים מרווחים מיוצרים באמצעות שני סטים של מחטים במכונות סריגה עגולות, שטוחות או סריגה עיוות. מכונות סריגת ערב עגולות המצוידות בגליל ודיסק יכולות לייצר בדי מרווחים, כאשר השכבות החיצוניות הבודדות מחוברות על ידי סיבים. בדי מרווח במכונות סריגת ערב עגולות נוצרות על ידי סריגה של שני בדים שונים בנפרד באמצעות מחטי התפס והצילינדר, ולאחר מכן חיבור שתי השכבות עם תנועות על מחטי התפס והגליל (איור 7).
איור 7: ייצור בדי מרווחים במכונת סריגה עגולה של ערב: (א) מכונת סריגה מעגלית עם מיטה זוגית; (ב) סריגה של בד מרווח במכונה מעגלית
ניתן לכוונן את המרחק בין שתי שכבות הבד הנפרדות על ידי שינוי גובה מחטי התפס ביחס לצילינדר המכונה. העובי הקבוע מראש של בד האינטרוול באופן זה יכול לנוע בין 1.5 ל-5.5 מילימטרים. בדומה לייצור בדי אינטרוולים במכונות מעגליות, בדי מרווחים עם שכבות מרווח חוטים מיוצרים במכונות סריגה שטוחות על ידי יצירת שתי שכבות בד עצמאיות על מיטות המחט הקדמיות והאחוריות ולאחר מכן חיבורן באמצעות תנועות על שתי מיטות המחט (איור 8).
איור 8: ייצור בדי אינטרוולים במכונת סריגה שטוחה ממוחשבת: (א) מכונת סריגה שטוחה ממוחשבת; (ב) סריגה של בד מרווח במכונה שטוחה
המרחק בין שתי מיטות המחט קובע את עובי בד האינטרוול. בניגוד למכונות סריגת ערב עגולות, המרחק בין שתי מיטות המחט במכונות סריגת ערב שטוחות קבוע בדרך כלל בסביבות 4 מילימטרים. ההבדל בין בדי מרווח סרוגים וסוגים אחרים של בדי מרווח הוא ששלושת האלמנטים המבניים הבסיסיים שלהם (כלומר, שכבה עליונה, שכבה תחתונה ושכבת מרווח) נסרוגים יחד באותו מחזור סריגה. בדי אינטרוולים סרוגים ערב מיוצרים במכונות ראשל עם מחט כפולות, כפי שמוצג באיור 9(א). כאשר מוטות הנחייה 1 ו-2 חופפים את מוט המחט הקדמי ומוטות הנחייה 5 ו-6 חופפים את מוט המחט האחורי (סריגה של השכבות העליונות והתחתונות, בהתאמה), מוטות הנחייה 3 ו-4 חופפים ברצף את חוט המרווחים סביב שני מוטות המחט. איור 9(ב) ממחיש את התהליך של ייצור בדי אינטרוולים על מכונת Rachel עם מחט כפולה RD 6.
איור 9: ייצור בדי אינטרוולים על מכונת ברשל עם מחט כפולה: (למעלה) המחשה סכמטית של העיקרון; (למטה) דיאגרמת ציוד