Tessuti compositi unici

Tessuti tridimensionali
I tessuti tridimensionali impiegano varie tecniche per interlacciare le fibre ad alte prestazioni tra gli strati, migliorando così la resistenza a taglio interlaminar e la tenacità della frattura dei materiali compositi. Hanno trovato applicazioni in una vasta gamma di materiali, come coni di naso missilistici, materiali per finestre di antenna, fodere per ugelli a razzo, strutture di capriate satellitari, pale del rotore elicottero e pastiglie dei freni aeronautici.

La preparazione di tessuti tridimensionali prevede in genere l'uso di fibre ad alte prestazioni come fibre di carbonio, fibre di vetro, fibre di carburo di silicio, fibre aramide e fibre di polietilene ad alta resistenza. Questa variabilità consente la personalizzazione delle prestazioni del materiale composito; Selezionando fibre e strutture di tessuto appropriate in base alla distribuzione del carico e alle condizioni operative delle strutture ingegneristiche, è possibile soddisfare requisiti specifici. Fabbricando tessuti tridimensionali in dimensioni quasi nette in base al contorno approssimativo e allo spessore dei componenti del materiale composito, noti come corpi prefabbricati, danni e spreco di materiale sostenuto attraverso la lavorazione, i collegamenti e il montaggio. Ciò, a sua volta, migliora ulteriormente l'integrità complessiva e la qualità delle strutture dei componenti.

I tessuti tridimensionali si manifestano come materiali in fibra o foglio in forma tridimensionale. Le fibre sono intrecciate in diverse configurazioni strutturali per creare tessuti tridimensionali, come tessuti triassiali ortogonali e trame tridimensionali. Usando le fibre per collegare strati impilati di fogli bidimensionali, tessuti cuciti, tessuti piercing fini, tessuti aghi e tessuti a z-pinne. La moltitudine di forme nei processi tessili tridimensionali influenza significativamente le prestazioni e l'efficienza di produzione dei materiali compositi. Rispetto ai tessuti bidimensionali, il vantaggio primario dei tessuti tridimensionali risiede nella loro capacità di migliorare le proprietà interlaminarie dei materiali compositi, poiché includono varie forme di interlayer che collegano le fibre all'interno della loro struttura.

Strutture cucite
Negli anni '80 è emersa l'applicazione di materiali compositi cuciti. Attraverso molteplici esperimenti, è stato osservato che la resistenza alla trazione nelle aree cucite ha superato quella delle aree non calpestate di oltre il 70%. Rispetto ai pannelli di laminato bidimensionale, i materiali compositi cuciti tridimensionali presentano vantaggi come metodi di fabbricazione più semplici, costi più bassi, resistenza ai danni a impatto maggiore e una maggiore tolleranza ai danni. Tuttavia, il processo di cucitura può portare a una perdita di fibre in piano, di conseguenza diminuendo la rigidità e la resistenza in piano. Inoltre, l'attrezzatura per la fabbricazione della struttura cucita è costosa e le dimensioni dei componenti cuciti sono limitate dalla larghezza della macchina da cucire, che richiede ulteriori ricerche in questo settore.