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用于编织3D织物的方法和装置、其3D织物物品及它们的用途

申请号 CN201380079332.7 申请日 2013-09-04 公开(公告)号 CN105531410B 公开(公告)日 2019-07-19
申请人 比蒂姆股份公司; 发明人 那丹·霍卡;
摘要 公开了新颖的附加编织方法、基于这种方法的设备、通过这种方法和设备可生产的3D织物物品以及使用这种3D织物物品增强的 复合材料 。3D织物物品通过附加编织工艺使用补充织物(CF)、 经纱 纱线 (P)和 纬纱 纱线(G)直接地生产。通过交织经纱纱线(P)和纬纱纱线(G)生产的相互作用的编织织物同时地与所使用的补充织物(CF)相结合。补充织物(CF)和相互作用的编织织物在相互的全厚度方向上在它们的相交的平面结合并且直接产生3D织物物品,该3D织物物品对于制造抵抗分层的和高性能复合材料是有用的。
权利要求

1.一种三维织物物品,包括至少一个补充织物和至少一个相互作用的编织织物,其中所述补充织物是预生产的,在其自身结构上是稳定的织物,并且其中所述相互作用的编织织物包括交织的经纱纬线,其中所述相互作用的编织织物的所述经纱和/或所述纬线中的至少一些在厚度方向上穿透所述补充织物,借此所述补充织物和所述相互作用的编织织物在它们的相交的结合部处连接至彼此,从而形成三维织物物品,其中,至少一个补充织物和至少一个相互作用的编织织物具有相对不同的结构构造,所述至少一个相互作用的编织织物的所述结构构造是单独的单层织物的层,并且所述至少一个补充织物的所述结构构造包括:编织2.5D织物、编织3D织物、针织、编结、非织造的任何类型、交织、刺绣、无卷曲织物、单向的、网和绒类型织物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的三维织物物品,其中,所述三维织物物品是异形截面梁的形式,其中,所述三维织物物品的构成的补充织物是所述三维织物物品的腹板或翼缘,并且所述三维织物物品的构成的相互作用的编织织物相应地是所述三维织物物品的翼缘或腹板。
3.根据权利要求1所述的三维织物物品,其中,所述三维织物物品是除异形截面梁形式外的形式,其中,所述三维织物物品的构成的补充织物是构件或节段或部件或部分中的一个,并且所述三维织物物品的构成的相互作用的编织织物是所述三维织物物品的其它构件或节段或部件或部分。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的三维织物物品,包括至少两个补充织物的组合。
5.根据权利要求4所述的三维织物物品,其中,所述至少两个补充织物都被共同的相互作用的编织织物的经纱和/或纬线穿过。
6.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的三维织物物品,包括至少两个相互作用的编织织物的组合。
7.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的三维织物物品,其中,至少一个相互作用的编织织物从补充织物的两个表面延伸。
8.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的三维织物物品,其中,至少一个相互作用的编织织物或者在单独的隔开的补充织物的两壁之间或在单个弯曲的补充织物的两壁之间延伸。
9.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的三维织物物品,其中,所述补充织物中的至少一个是单轴、双轴和多轴类型中的至少一种。
10.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的三维织物物品,其中,所述补充织物中的至少一个处于平面构造和有形状的构造中的至少一种中,或处于这些构造的组合中。
11.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的三维织物物品,其中,所述补充织物中的至少一个形成实心、壳体、中空和具有开口的实心、或这些类型的组合中的至少一种。
12.根据权利要求1-3和5中的任一项所述的三维织物物品,其中,两个或多个邻近出现的补充织物和/或相互作用的编织织物通过另外的紧固连接至彼此,所述另外的紧固是缝纫、缝合、装订、粘合、熔合和钉住中的至少一种。
13.一种用于生产三维织物物品的方法,所述三维织物物品包括以相互的全厚度的方式相互作用的至少一个补充织物和至少一个相互作用的编织织物,所述方法包括步骤:
提供至少一个预生产的、在其自身结构上是稳定的补充织物;以及
通过交织经纱和纬线来编织至少一个相互作用的编织织物,其中,所述经纱和/或所述纬线中的至少一些穿透所述补充织物,借此所述相互作用的编织织物和所述补充织物在它们的相交的结合部处连接至彼此,从而形成三维编织织物物品,
其中,至少一个补充织物和至少一个相互作用的编织织物具有相对不同的结构构造,所述至少一个相互作用的编织织物的所述结构构造是单独的单层织物的层,并且所述至少一个补充织物的所述结构构造包括:编织2.5D织物、编织3D织物、针织、编结、非织造的任何类型、交织、刺绣、无卷曲织物、单向的、网和绒类型织物中的至少一种。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,一组两个或多个构造上相似或不同的单独补充织物被提供。
15.根据权利要求13或14所述的方法,其中,至少一个所提供的补充织物以其表面中的至少一个面向所述相互作用的编织织物的经纱纱线的方向被保持。
16.根据权利要求13或14所述的方法,其中,所提供的补充织物以其表面垂直于所述相互作用的编织织物的引纬方向或与所述相互作用的编织织物的引纬方向成度地被保持。
17.根据权利要求15所述的方法,其中,所述编织步骤包括以下步骤:
通过在除正被生产的所述相互作用的编织织物的厚度方向外的方向上移动所述经纱纱线来形成梭口
将纬线引入所述梭口并且穿透所述补充织物;以及
使用用于梭口形成而移动的所述经纱纱线中的至少一些在织物织口位置处压紧所引入的纬线。
18.根据权利要求13或14所述的方法,其中,对所述相互作用的编织织物的所述编织包括形成面向所述补充织物的方向的梭口以引导纬线的引入,以用于相对于所述补充织物的表面垂直地或成角度地穿透所述补充织物。
19.根据权利要求17所述的方法,其中,所述梭口形成和引纬的步骤在相互恒定的位置关系下进行。
20.根据权利要求13、14、17和19中的任一项所述的方法,其中,对编织织物的编织包括在所述补充织物的两个表面同时形成梭口以形成在所述补充织物的两个所述表面上延伸的相互作用的编织织物。
21.根据权利要求13、14、17和19中的任一项所述的方法,其中,在编织期间,所提供的补充织物围绕轴保持固定或围绕轴保持间歇地固定和间歇地转动。
22.根据权利要求13、14、17和19中的任一项所述的方法,其中,所述编织步骤还包括保持生产的相互作用的编织织物的恒定宽度的步骤。
23.一种用于生产三维织物物品的设备,所述三维织物物品包括至少一个补充织物和至少一个相互作用的编织织物,所述设备包括:
保持器或夹持结构,其用于保持预生产的、在其自身结构上是稳定的补充织物;
编织系统,其用于通过交织经纱和纬线来编织相互作用的编织织物,其中,所述经纱和/或所述纬线中的至少一些在厚度方向上穿透所保持的补充织物,借此所述补充织物和所述相互作用的编织织物在它们的相交的结合部处连接至彼此,从而形成三维编织织物物品,
其中,至少一个补充织物和至少一个相互作用的编织织物具有相对不同的结构构造,所述至少一个相互作用的编织织物的所述结构构造是单独的单层织物的层,并且所述至少一个补充织物的所述结构构造包括:编织2.5D织物、编织3D织物、针织、编结、非织造的任何类型、交织、刺绣、无卷曲织物、单向的、网和绒类型织物中的至少一种。
24.根据权利要求23所述的设备,其中,所述保持器或所述夹持结构包括用于在编织期间保持所述补充织物的夹具。
25.根据权利要求23或24所述的设备,其中,所述保持器或所述夹持结构布置成在编织期间围绕轴保持所述补充织物固定或围绕轴使所述补充织物间歇地保持固定并且间歇转动。
26.根据权利要求23或24所述的设备,其中,所述编织系统包括:
梭口形成结构,其用于通过在除正被生产的所述相互作用的编织织物的厚度方向外的方向上移动所提供的经纱纱线来形成梭口;
引纬结构,其用于将纬纱纱线引入所述梭口中并且穿透所述补充织物;
推进结构,其用于实现连续的梭口的形成和连续的纬线的引入。
27.根据权利要求26所述的设备,其中,所述梭口形成结构包括多个梭口形成单元,每个梭口形成单元能够产生单独的相互作用的编织织物层以与所述补充织物结合。
28.根据权利要求26所述的设备,其中,所述梭口形成结构中的至少一个梭口形成单元在一个或多个平面内是可移动的,以实现相应数量的单独的相互作用的编织织物的生产,所述相应数量的单独的相互作用的编织织物彼此相对地平行或不平行并且相对地平行或不平行于所述补充织物的边缘。
29.根据权利要求26所述的设备,其中,所述梭口形成结构中的两个或多个梭口形成单元朝向相同的方向或成角度地面对彼此或相反地面对。
30.根据权利要求26所述的设备,其中,由所述梭口形成结构形成的梭口的定向相对于所述补充织物的表面是垂直的或是成角度的,以相应地引导所述纬线的穿过补充织物的引入。
31.根据权利要求27所述的设备,其中,梭口形成单元包括至少一个综线,所述至少一个综线用于移动单独的经纱,以实现所述经纱纱线和所述补充织物之间的编织。
32.根据权利要求31所述的设备,其中,所述梭口形成结构允许所述补充织物在所述梭口形成结构的综线之间穿过。
33.根据权利要求26所述的设备,其中,所述引纬结构将作为单的或双的/交叠的所述纬线穿过所述梭口引入并且相对于所述补充织物的表面垂直地或成角度地穿透所述补充织物。
34.根据权利要求26所述的设备,其中,所述梭口形成结构和所述引纬结构是可移动的并且具有恒定的位置关系。
35.根据权利要求27-29和31-32中的任一项所述的设备,其中,所述推进结构布置成支撑所述梭口形成单元和引纬单元,从而以线性的或成角度的或弯曲或圆形的路径或这些路径的合适的组合来回移动并引导所述梭口形成单元和所述引纬单元,以促进连续的梭口的形成和连续的纬线的引入,以用于实现需要的三维织物物品的统一/一致生产。
36.根据权利要求27-34中的任一项所述的设备,其中,在所述编织系统中还包括夹持结构,用于维持所生产的相互作用的编织织物的恒定宽度。
37.一种使用根据权利要求1-12中的任一项的三维织物物品增强的复合材料

说明书全文

用于编织3D织物的方法和装置、其3D织物物品及它们的用途

技术领域

[0001] 本发明总体上属于纺织领域。具体地,本发明涉及用于编织3D织物的方法和装置、其3D织物物品以及用这种3D织物物品增强的复合材料
[0002] 背景
[0003] 多年以来,已经发展了许多织物形成方法以生产例如T、L、Pi、H、I和U的异形截面梁,其或直接地或间接地用于制造3D(三维)织物增强的复合材料。称为异形梁状预成形物的这种3D织物增强旨在主要用于承载结构的应用。这些预成形物和本文即将描述其它新的类型此后共同称为3D织物物品。与异形梁类似的3D织物物品基本上由两部分组成:(i)“垂直”部分,此后称为腹板(web),以及(ii)“平”部分,此后称为翼缘(flange)。由于“T”或“L”或“+”形截面中的每一个具有一个腹板和一个翼缘,因此,最简单的异形梁状3D织物物品是通过“T”或“L”或“+”形截面来例示。不同于异形梁的其它3D织物物品可以在结构和形式上更复杂,除了不一定只包括腹板和/或翼缘,或者甚至包括平面的/线性的腹板和翼缘外。
[0004] 在本文公开的本发明的上下文中,被认为是相关的用于引用来奠定背景的现有技术中的一些包括,例如涉及通过缝合/连接不同织物或褶皱/弯曲合适地形成的织物的某些部分/区段间接生产异形梁状3D织物物品的US5429853、US4331495、US6103337、US4786541和US4379798,以及涉及通过特定的成熟工艺直接生产异形梁状3D织物物品的US5021281、US5783279、US5121530、US4779429、US4686134、US6019138和WO91/06421。所有这些已知的方法代表了解决令人关注但严重的一系列问题的多年来所花费的努,该一系列问题在下面通过示例被描述以使用适当的度表现现有3D织物物品的缺点。
[0005] 迄今为止,还不能以组合的方式制造例如包括纱线/麻线/丝线/粗纱/纤维带等(此后,只称为纱线)的简单的单壁/层“T”形截面梁状的具有例如下面的性能和功能的相关特征的3D织物物品:
[0006] ·结构上完整的单壁/层腹板,其包括相对于梁状3D织物的长度方向在+/-θ°偏斜定向上的纱线以承受剪切力/扭转力;
[0007] ·结构上完整的单壁/层翼缘,其包括相对于梁状3D织物的长度方向在0°/90°方向上的纱线以承受拉伸力/压缩力
[0008] ·腹板和翼缘的各自的组成纱线的相互的全厚度(through-thickness)连接,该腹板和翼缘在其结合部处彼此相交并与彼此结合以抵抗分离或分层。
[0009] 换句话说,还不可能制造这样的异形梁状3D织物物品,即,其中该异形梁状3D织物物品的腹板具有例如编结结构,且翼缘具有例如编织结构,并且腹板和翼缘在它们的厚度方向上,即,在腹板与翼缘在它们的结合部处彼此相交的平面相互地彼此互连。同样,还不可能制造这样的异形梁状3D织物物品,即,其中该异形梁状3D织物物品的腹板具有编织结构,翼缘具有编结结构,并且腹板-翼缘通过相互穿过彼此的厚度方向的各自的相应的组成纱线彼此互连。
[0010] 为了能够生产相比于目前可能的具有相对较高的机械性能和改进的功能,且重要的是以成本有效的方式实际上可用的材料的抗分层复合材料,组合不同织物的建筑结构,即,由单独的织物形成工艺,例如交织(即通过编织而被编织的)和缠结(即通过编结而被编织的)形成的纤维/纱线的特色结构是必要的,因为这些织物具有结构上完整的构造且将这些织物作为腹板/翼缘的使用使其稳定并牢固,并且因此,3D织物物品是自支撑的,以用于使令人满意的另外的加工能够实现并从而获得较好的复合材料部件。没有结构完整性/具有结构完整性差的纺织品预成形物容易塌缩,使得其与基体的操作和浸渍困难,而且导致造成损害性能的纤维未对准、不当的纤维分布、纤维断裂等。
[0011] 更加重要的是,腹板和翼缘的交叉的结合部通过其各自的纱线以腹板和翼缘的相互全厚度连接的方式很好的结合是必要的。3D织物物品的这样的相互全厚度的整体的结合部将会自然地统一并抵抗分层/分离,并且从而提高了最终复合材料的机械性能和可靠性。
[0012] 目前还没有出现用于实际地、有效地且经济地生产具有上述特色织物建筑构造或结构构造的3D织物物品的任何可用的方法。上面引用的现有技术一直主要地设计成生产具有或多或少的规则的/一致的/同类的构造和形式的长形结构。这些现有的方法未提供生产具有完全不同的腹板和翼缘的结构构造的3D织物物品的可能性。此外,这些方法未提供包括不同织物构造的组合的腹板或翼缘或腹板和翼缘两者。此外,根据其仅生产特定的或少数种类的形式/形状和尺寸,这些方法是有限的。因此,这些现有的方法在设计需要宽且深的性能和功能特征的复杂3D织物物品方面未提供大的范围。这些方法由于其仍然是工业上不符合要求的且无吸引力的事实被证明是无效的。
[0013] 间接或缝合方法允许胶合和缝合不同的2D片状织物,并且因此能够在异形梁状制品的生产中组合不同的结构上完整的织物构造。但是,没有腹板和翼缘的相互的全厚度的连接。直接的或特殊的3D织物形成工艺提供了腹板和翼缘的全厚度连接以及具有相对地不同的织物构造的腹板和翼缘,但是不生产结构上完整的腹板(或翼缘)。在下面讨论这两种方法,因为这两种方法都不能够设计在3D织物物品中的所需的性能和功能特征。此外,如将注意的是,这两种方法实际上是复杂且效率低的。因此,现在需要合适的新的解决方案以解决手头的问题,并且通过本文公开的本发明使得其是可用的。
[0014] 缝合/连接/装订不同平面织物片材(其通过使用合适的工艺已经被事先制造或预生产)用于生产异形梁状3D织物物品的方法是间接的并由US5429853、US4331495、US6103337和US4786541来例示。通过这种“缝合”方法,产生的异形梁的腹板和翼缘的组成纱线不在腹板-翼缘结合处相交和在它们各自的相互厚度方向上穿过。由于不同的织物片材是弯的/弯曲的/折叠的/成一定角度的,因此,没有腹板和翼缘的交叉使组装和缝合能够用于截面的形状形成。当其它的织物带应用于桥接腹板-翼缘的分离的部分时,由于折叠的/弯的织物片材的使用,因此,在腹板-翼缘结合部处纱线的相互的全厚度的交叉的不存在在该结合部处形成空的/空洞的“三角”空间。由于在腹板和翼缘的相互厚度方向之间的纱线的不连续,因此,使得结合部不牢固。包括这种3D织物物品的复合材料分层,即因为开裂和分离而失效。因此,缝合的/联接的材料往往是不可靠的,并且因此在高性能应用中是不能使用的。
[0015] 在缝合方法上的改进体现在US4379798中,其中,3D织物使用选择性地内置的连接的和断开的部分或区段来生产。断开部分可以随后以需要的方向弯曲/折叠,以用于形成并获得最终形状。但是,如与缝合的/联接的材料一样,这种材料也不会形成以相互的全厚度的方式相交的腹板和翼缘。因此,弯曲的/折叠的部分需要通过使用其它纺织材料的另外的连接和桥接以抵抗在力/载荷下的结构失效。但是,由于在腹板-翼缘结合部处形成的空的/空洞的“三角”空间,相对地被折叠地部分的这种连接和桥接失效,从而使得结构不牢固、易于分层且因此不可靠。
[0016] 与缝合方法相关联的一些其它弊端包括:(a)用于缝合和构成织物之间的材料的纤维性能的不匹配,(b)用于缝合的纤维材料与用于制作复合材料的基体不相容,(c)相对松散、不稳且不牢固的结合部使得结构不可靠并且难以处理和预测性能反应,(d)由于因操作和缝合动作产生的纤维断裂引起的较低的可靠性,(e)由处理和缝合动作产生的纤维位移和方向不重合,(f)是劳动密集和耗费时间的,(g)导致纤维浪费的产生,其不利地影响环境,(h)是昂贵的,而没有提供真正的优势,以及(i)不适合于形成具有复杂形状的3D织物物品。
[0017] 此外,为了使能够缝合,腹板和翼缘的厚度必须保持相对小,这进而直接地使获得的异形材料在机械性能方面相对减弱(由于相对少量的纤维)并且因此不适合用于耐用的应用。在任何情况下,缝合/联接两个织物不会克服由腹板和翼缘之间在它们的结合部处的相互的全厚度连接的缺乏引起的分层的基本问题。
[0018] 由US5021281、US5783279、US5121530、US4779429、US4686134、US6019138和WO91/06421例示的直接生产方法也未提供符合要求且可靠的3D织物增强材料。这是因为这些工艺具有下面的重大缺点中的一个或多个:
[0019] ·腹板不包括在+/-θ°方向上的结构上完整的纱线中的一个或多个壁/层。
[0020] ·翼缘不包括在0°/90°方向上的结构上完整的纱线中的一个或多个壁/层。
[0021] ·结构上完整的翼缘和结构上完整的腹板的纱线不穿过彼此的厚度方向。
[0022] ·翼缘壁/层超过一层厚。
[0023] ·翼缘不是由多个单独的/分开的壁/层组成的。
[0024] ·翼缘不是用在+/-θ°方向上的纱线制成。
[0025] ·腹板不是用在0°/90°方向上的纱线制成。
[0026] ·腹板和翼缘沿着外部纵向边缘侧没有逐渐减少。
[0027] ·腹板-翼缘结合部的纵向内部角不是倒角的/倒圆的。
[0028] ·腹板不是由不同构造或定向的纱线的组合构成。
[0029] ·翼缘不是由不同构造或定向的纱线的组合构成。
[0030] ·腹板和/或翼缘不具有变化的高度和宽度,以及非平面和非对称的结构。
[0031] ·不具有腹板和翼缘的3D织物物品是不可生产的。
[0032] ·具有弯曲形状的3D织物物品是不可生产的。
[0033] ·这些工艺不能处理准备好的或预生产的织物以及制成合适的织物的纱线和结合预生产的和刚生产的织物以形成3D织物物品。
[0034] 如可以注意到的,这些直接的工艺不同于先前描述的间接的或缝合工艺,因为这些直接的工艺不使用结构上完整的任何准备好的或预生产的合适的织物来生产所需的3D织物物品。这些工艺不能通过使用给定构造的合适的预生产织物以及通过结合在过程中所使用的纱线产生的相对不同的织物构造来形成结构上完整的腹板和翼缘的互相相交的结合部。这些方面将在所述现有技术的下面的介绍中变得清晰。
[0035] 文献US5021281公开了异形梁状3D织物物品,其中,经纱接结纱线(C)在相对于指定的I形梁轮廓的腹板段的纵向方向的两个偏斜角(即,+/-θ°偏斜角)方向上被合并。但是,这些纱线(C)不以任何方式在结构上连接例如如在编织织物中发生的交织至彼此,而是使用综线(第5列,第40-44行和图9)从经轴架线性地抽出并且以所需的倾斜捕获在上部翼缘和下部翼缘(A和B)(第3列,第15-17行)之间的平面(第4列,第27-28行)中。此外,在翼缘部分中相对于异形材料的纵向方向在0°或90°方向的纱线不以任何方式(第5列,第18行)如在编织中发生地一样交织,而是使用如其中描述的其它接结纱线(C1和C2)(第5列,第20-22行)在相应的翼缘的厚度方向上堆叠并结合。
[0036] 由于在所设计的方法中没有用于相互结合这些纱线(C)的结构,因此,在腹板部分中的+/-θ°偏斜纱线(C)存在,而没有以任何方式的结构上的互相连接,即纱线(C)既不交织(即没有编织)也不缠绕(即没有编结)也不相互打环(即没有针织)。由于在这些纱线(C)之间却反任何相互的结构上的连接性/完整性,因此,腹板部分保留为两个分离的片材,并且因此是不稳定并倾向于容易受到干扰和损坏。此外,所生产的腹板部分是类似格子一样的开放结构。用纱线填充不足以形成实心的/未分开的织物平面。纱线的缺乏使得腹板类似于桁架结构,如其中可以在图8和图9中注意到的。因此,具有相对少量纱线并且不具有任何结构完整性的腹板在处理/进一步加工期间既不能符合性能也不能抵抗扭曲,例如基体浸渍以及相关的随之发生的损害。事实上,这种柔软的腹板在其自身重量下以及上部翼缘的重量下将趋向于塌缩。因此,意识到这种纺织结构在尺寸稳定性和强度/刚度方面是不符合要求的,热熔(即热塑性)纤维的包含物已经被建议(第4列,第4-12行)与用于稳定性的纤维联接/结合。
[0037] 当异形材料的横截面被认为是T形而不是所示出的I形时,所描述的工艺和材料的这些缺点变得非常地自我清晰。因为将没有翼缘,在腹板的+/-θ°偏斜角方向的纱线(C)上的上部弯曲(根据图8和图9)不可以以任何方式实现和支撑,并且因此无法支撑以保持+/-θ°偏斜纱线,借此腹板的纱线将立即塌缩。明显地,这种方法具有非常有限的适用性和实用性的范围。
[0038] 如文献US5021281中提到的,I形梁轮廓的翼缘未交织(第5列,第18行)。因此并且其中在相关的附图中表示的,翼缘中的每一个由三组纱线(11a-14a、15a-18a、C1和11b-14b、15b-18b、C2)组成,纱线中的每一个在其相应的方向上(长度、宽度和厚度)线性地行进。这种非交织构造技术上不同于由两组交织的纱线(经纱和纬线)组成的常规的编织材料。由于纱线(11a-14a和15a-18a),以及纱线(11b-14b和15b-18b)没有凭借交织被定在适当的位置,因此翼缘的结构趋向于不稳定/非刚性,因为其组成纱线是容易移动的。因此,这种结构没有为翼缘提供必要的结构稳定性/刚性。
[0039] 除了根据US5021281的方法的上述限制,该方法的另一个重要缺点是其不生产这样的异形梁状3D织物物品,即,在腹板或翼缘或腹板和翼缘(基于型材的截面)的纵向边缘处的3D织物物品的表面具有锥度以防止在该边缘处的应力集中。同样,该方法不生产具有倒角或倒圆角部的异形梁状3D织物物品,其中腹板和翼缘的表面会合以阻止在这些角部处的应力集中。
[0040] 此外,上述方法不生产异形梁状3D织物物品,其中腹板部分具有在0°/90度方向上的腹板的组成纱线并且翼缘部分具有在+/-θ°偏斜方向上的翼缘的组成纱线。此外,该方法既不生产具有0°/90°和+/-θ°定向的纱线的组合的腹板,也不生产具有0°/90°和+/-θ°定向的纱线的组合的翼缘。此外,这种方法不生产多个单独/分离的腹板和翼缘,除集成的层以外。此外,这种方法不可以加工狐狸在其腹板或翼缘中任何准备好的或预生产的织物。
[0041] 文献WO91/06421提出了具有腹板部分和翼缘部分的异形梁状预成形物。其中参考图1,在翼缘部分(1)中,包括平行连续的纤维或丝线(4A/4B和10)至少两个重叠层相对地处于相互的直角方向上,其中外层的纤维(4A)相对于预成形物的纵向轴线(3)90°定向。在腹板部分(2)中,平行连续的纤维或细丝(5A和5B)中的至少两层相对地处于相互相对的倾斜角定向(‘对角线地’)上,在相对于预成形物的纵向轴的30°到80°之间。这些倾斜纱线不以任何方式交缠或结合,借此腹板的两层保持分离。组成腹板(2)的倾斜的或成一定角度定向的纤维(5A和5B)仅围绕翼缘部分(1)的外层的90°定向的纤维(4A)弯曲/“打环”。
[0042] 显然,组成翼缘(1)的纤维的层(4A/4B和10)都不以任何方式单独结合。同样,组成腹板(2)的层(5A和5B)都不以任何方式单独结合。在翼缘(1)和腹板(2)之间的唯一结构连接是围绕外部纤维(4A)弯曲或“打环”的纤维(5A和5B)的连接。因此,在所提供的预成形物中,在单独层中的所有的组成纤维在它们各自定向的方向上行进。在任何组成的层内没有通过交织或相互套结或缠绕所涉及的纤维的结构上的完整性。实际上,本文陈述的相应的相关工艺,即针织、编织和编结是为了降低纤维的轴向强度和刚度,并且因此是不合适的。然而,有趣的是,所生产的预成形物被称为“编织”预成形物(第7页)!由于预成形物其本身没有结构上的完整性,因此,组成纤维易于分层、失去定向并且损失纤维分布和线性度。例如在拉挤成型工艺期间,甚至在制作成复合材料之前,这样的预成形物自然地会容易碎裂和塌缩。
[0043] 如现在可以理解的,根据WO91/06421的预成形物也具有关于US5021281的3D织物物品讨论的缺点。在任何情况下,这种方法也不可以处理在其腹板或翼缘中的任何预生产的织物。
[0044] 文献US5783279也详述了异形梁状3D织物材料,该异形梁状3D织物材料通过将组成腹板(200)的纱线(202和203)与组成上部翼缘和下部翼缘(101和102)的纱线连锁来生产,其中如图4和图5所示(第6列第50-53行)。这种3D织物物品的生产涉及(a)通过凭借力通过使用楔状模型(30)抽出腹板纱线(202和203),模型(30)将两个翼缘扩张或分隔成需要的距离,如图16a所示(第9列第11-25行),或者(b)通过抽出特定长度的腹板纱线(202和203)并且在纵向空间间隔处在超出上部凸缘的表皮上方凸起的一些列的圈中钩连这些纱线并且将其保持在所需的高度(图16b),这最终将有助于生产所需高度的腹板,来接合上部翼缘和下部翼缘之间的腹板纱线(202和203)。随后,随着织物生产的进行,两个翼缘(101和102)在钩连的腹板纱线(202和203)(第9列第35-59行)上滑开。还表明了直接地生产3D织物物品(即,不需要必须分离翼缘)的一个可选的方式(第9列第63行至第10列第3行),其中提出了一些部件的重新布置。
[0045] 在任何情况下,根据上述方法生产的3D织物物品具有组成在上部翼缘和下部翼缘之间曲折的腹板(200)的纱线(202和203)。该纱线与翼缘的纱线连锁。组成腹板的这些纱线本身不相互结合成交织的结构,类似编结的结构,并且因此,这种3D织物物品也是不稳定的并不能支撑自身。这种3D织物物品将倾向于塌缩,且因此容易变得畸形和受到损坏。由于,如其中可以在图4-图8中注意的,纵向纱线(103和104)以及横向纱线(105和106)在它们各自的方向上线性地行进,而没有与编织的定义相关联的纱线特色的交织,因此,这种3D织物物品的翼缘在技术上不交织/编织。(该结构与US5021281的结构相同。)如果翼缘在这种情况下真的被编织,那么技术上其编织图案不同于平纹编织或任何其它编织。通过这种方法可生产的腹板还是类似于桁架结构的相对的格子状的开放式结构,借此,足够的纱线的缺乏使其在性能上直接地下降。此外,在腹板纱线(202和203)上滑动翼缘(101和102)以将翼缘分开成需要的距离将自然地造成所涉及的纱线的相互磨损,这进而将造成对所涉及的纱线的损害,并且因此又导致更低的性能。这样的动作也将造成结构的变形并且因此造成性能和可靠性的相应降低。
[0046] 此外,结合US5021281的3D织物物品讨论的其它缺点同样很好的适用于根据US5783279的3D织物物品。再一次,这种方法也可以处理在其腹板或翼缘中的任何预生产或准备好的织物。
[0047] 文献US5121530也详述了用于生产异形梁状3D织物物品(3)的方法。由于编织工艺的最重要的操作,即梭口形成根本不存在,因此,该方法在技术上也不编织。在这种方法中,所涉及的纱线(Y)在所需的不同定向上以层积或堆积/堆叠的方式(即逐层地)连续地且线性地重复放置,而不以任何技术上确定的编织图案交织/编织,以达到所需的壁厚。所涉及的纱线放置在预先布置的最终被移除的管状导引销(G)之间,并且在其位置中处于循环形式的所选纱线(Y)被合并以达到与所放置的线性纱线结合从而获得最终需要的产品。(这些生产步骤在技术上不遵从编织的原理。)虽然所生产的结构是在前面尝试上的改进,但是除了具有前面提出的其它缺点,其在腹板和翼缘中仍然具有同类的结构。在任何情况下,腹板不包括+/-θ°定向的纱线。再一次,这种方法也不可以处理在其腹板或翼缘中的任何准备好或预生产的织物。
[0048] 文献US4779429也提供了生产异形梁状3D织物物品的方法,该3D织物物品的结构或多或少类似于在上面的US5121530中所示的3D织物物品的结构,但是仅由于织针在生产中被使用,因此3D织物物品的结构被认为是针织的。在它们各自的组中平行于彼此布置的两个相互垂直组的织针在它们各自的方向上通过预布置组的纱线(14)在所需的部分中交替拉动并放置纱线以形成异形梁状3D织物物品的截面形状。除了具有前面提出的其它缺点,所形成的结构在腹板和翼缘中依然具有同类的结构。在任何情况下,腹板不包括+/-θ°定向的纱线。再一次,这种方法也不可以处理在其腹板或翼缘中的任何准备好的或预生产的织物。
[0049] 文献US4686134也提供了通过用合适的试剂例如树脂或类似物(3)浸渍或覆盖芯织物(2)并固化芯织物(这帮助保持给定的形状)而生产的异形梁状材料(1)。如所表示(第5列第15-21行)的,芯织物(2)的腹板和翼缘通过编结多组纱线(4-6)被结合并形成。尽管纱线(6)纵向地延伸;但是纱线(4和5)倾斜地延伸从而以60°彼此相交(第5列第22-30行图2)。纱线(4-6)的这种布置通过使用具有用于移动编结纱线的缠线管的两个轨道的“镶边”花边针织机器来实现(第6列第45-51行;图7和图8)。由于编结纱线(4和5)在正被生产的异形梁的边缘处弯曲或折弯,因此,在浸渍前其不可能磨损。除了缺乏前面陈述的许多其它需求,所生产的腹板和翼缘具有相同的同类构造。这种方法也不可以处理在其腹板或翼缘中的任何准备好的或预生产的织物并且在它们相互的厚度方向上连接腹板和翼缘。
[0050] 根据文献US6019138的方法设计成生产从基部部分向外地延伸以形成加强板的壁。如所表示的(第1列第60行至第2列第2行以及第2列第62行至第3列第4行),由于这种方法的工作方式需要使用三组相互垂直的纱线(10、12和14),因此,这种方法在技术上也不遵循编织的原理。此外,为了使这种工艺工作,使用如其中指出(第3列第15-17行)的至少两层纱线(10)是绝对必要的。技术上,这种工艺运作与其中只需要两组纱线(经纱和纬线)且经纱纱线可以是单层类型或多层类型的编织工艺不同。此外,由于这种工艺在技术上不编织,因此,所生产的织物的构造不对应于任何已知的编织图案(平纹、斜纹等)。如可以在图3-5中注意的,示出的纱线(12)被线性地合并,即,没有任何交织(与US5021281中表示的相同)。在任何情况下,腹板不是由+/-θ°偏移角的纱线组成,且腹板和翼缘的各自的结构保持结构上同类和一致。这种方法也在形成早先陈述的其它性能需求方面是不足的。如与上面讨论的各种方法一样,这种方法也不可以处理在其腹板或翼缘中任何准备好的或预生产的织物以生产加强板。
[0051] 如现在可以观察的,这些已知方法的另一个重要的实际限制是,其不能生产3D织物梁例如具有相对大的横截面面积和对于大多数应用通常需要的纤维含量的异形梁。此外,这些讨论的方法不能在3D织物物品的腹板和翼缘中以不同定向的组合合并纱线/麻线。此外,这些方法不能生产3D织物物品例如I形截面梁,其中两个翼缘具有+/-θ°偏斜角度定向的纱线且腹板具有在纵向(90°)和横向(0°)方向上定向的腹板纱线。此外,这些方法不能生产3D织物物品例如I形梁,其中,翼缘和腹板都包括在+/-θ°偏斜以及纵向(90°)和横向(0°)方向上以所需的不同顺序的叠合布置的纱线。此外,这些方法不能生产3D织物物品例如I形梁,其中,在一个翼缘中的纱线与在另一个翼缘中的纱线的布置相比在构造上相对不同地被布置。
[0052] 此外,这些已知的方法或它们的组合都不能生产复杂的3D织物物品,该复杂的3D织物物品包括例如那些具有组合的弯曲的-直的部分、折弯、会聚/分散形状、圆形物体、在一个或多个方向上的变化的尺寸、相对倒置的横截面、正弦曲线形状等的腹板和翼缘。明显地,不同于异形梁并因此不必需包括平面/线性腹板和翼缘的3D织物物品不可以由这些现有的工艺来生产。
[0053] 此外,所有这些已知的方法都不能够将准备好的或事先生产的织物与所使用的纱线一起处理并结合,以用于在工艺中生产织物。换句话说,这些方法不能通过使用合适的给定构造的预生产织物并以集成的方式将该预生产的织物与使用纱线正被生产的织物一起附加或结合来生产3D织物物品。通过这些已知的工艺,获得预生产的附加(add-on)织物与在它们相互全厚度的方向上的刚生产的相互作用的编织织物的结合以形成在它们的结合部处相交并直接生成完全结合的异形梁状3D织物物品的腹板和翼缘是不可能的。
[0054] 本领域的技术人员现在可以从前述的介绍中推断,为了满足新兴的高性能复合材料的增加的机械性能和可靠性需求,目前可用的方法是不足的、效率低的、不能够实际上且以成本有效的方式生产真正先进和复杂的3D织物物品。
[0055] 因此,仍然需要对关于生产3D织物物品的方法和设备以及关于这种所生产的3D织物物品的改进。
[0056] 发明概述
[0057] 因此,本发明的目的是提供三维织物物品,以及用于生产这种物品的方法和设备,该物品、生产该物品的方法和设备至少减少了上述描述的现有技术中遇到的问题。
[0058] 该目的通过如在所附的权利要求中界定的三维织物物品、生产方法和生产设备而达到。
[0059] 根据本发明的第一方面,提供了包括至少一个补充织物(complementary fabric)和至少一个相互作用的编织织物的三维织物物品,其中,补充织物是预生产的、在其自身结构上是稳定的织物,并且其中,相互作用的编织织物包括交织的经纱和纬线,其中,相互作用的编织织物的至少一些经纱和/或纬线在厚度方向上穿透补充织物,借此补充织物和相互作用的编织织物在它们相交的结合部处连接至彼此以形成三维织物物品。
[0060] 该物品优选地是异形截面梁的形式,其中,物品的构成的补充织物或者是它的腹板或者是它的翼缘,且物品的构成的相互作用的编织织物相应地是它的翼缘或腹板。但是,该物品也可以是除异形截面梁外的形式,其中,物品的构成的补充织物是构件或节段或部件或部分中的一种,并且物品的构成的相互作用的编织织物是三维织物物体的其它构件或节段或部件或部分。
[0061] 该三维织物物品优选地包括具有相对不同的结构构造的至少一个补充织物和至少一个相互作用的编织织物。
[0062] 该物品还包括至少两个补充织物的组合。这两个或多个补充织物可以具有相同的或不同的构造。此外,这两个或多个补充织物可以在所述三维织物物品中结合在一起或是分开的。在这两个或多个补充织物结合在一起的情况下,它们优选地布置成彼此直接接触。在这两个或多个补充织物分开的情况下,形成分隔距离的空间可以在需要的地方连接。该至少两个补充织物还可以在所述织物物品中以彼此平行或不平行的布置结合。在一个优选的实施方案中,该至少两个补充织物都由共同的相互作用的编织织物的经纱和/或纬线穿过。
[0063] 该物品还可以包括至少两个相互作用的编织织物的组合。这些织物可以具有相同的或不同的构造。此外,这些织物可以被使用并且结合在一起或者是分开的。在这两个或多个补充织物结合在一起的情况下,它们优选地布置成彼此直接接触。在这两个或多个补充织物分开的情况下,形成分隔距离的空间可以在需要的地方连接。此外,该至少两个相互作用的编织织物可以以彼此平行或不平行的布置结合。
[0064] 该至少一个相互作用的编织织物可以从补充织物的两个表面延伸。另外地或可选地,该至少一个相互作用的编织织物可以或者在单独地分开的补充织物的两壁之间或者在单个弯曲的补充织物的两壁之间延伸。
[0065] 补充织物的结构构造优选地是:编织、针织、编结、非织造的任何类型、交织、刺绣、无卷曲织物(NCF)、单向的、网和绒类型中的至少一种。
[0066] 补充织物优选地是2D织物、2.5D织物和3D织物中的至少一种。
[0067] 补充织物中的至少一个优选地是单轴、双轴、三轴、四轴、多轴类型中的至少一种。
[0068] 补充织物中的至少一个优选地处于平的或平面形状或非平面形状的构造中的一种,或者处于这些结构的组合中。
[0069] 补充织物中的至少一个可以形成实心、壳体、中空和具有开口的实心或这些类型的组合中的至少一种。
[0070] 此外,两个或多个邻近出现的补充织物和/或编织织物可以通过附加紧固连接至彼此,所述附加紧固优选地是缝纫、缝合、装订、粘合、融合和钉住中的至少一种。
[0071] 根据本发明的另一个方面,提供了用于生产三维织物物品的方法,该三维织物物品包括以相互的全厚度的方式相互作用的至少一个补充织物和一个相互作用的编织织物,所述方法包括步骤:
[0072] 提供至少一个预生产的、在其自身结构上是稳定的补充织物;以及
[0073] 通过交织经纱和纬线来编织至少一个相互作用的编织织物,其中,经纱和/或纬线中的至少一些穿透补充织物,借此相互作用的编织织物和补充织物在其相交的结合部处连接至彼此以形成三维织物物品。
[0074] 优选地,提供一组两个或多个构造上相似或不同的单独的补充织物。
[0075] 至少一个所提供的补充织物优选地以其表面中的至少一个面向所述相互作用的编织织物的经纱纱线的方向被保持。
[0076] 所提供的补充织物优选地以其表面垂直于所述相互作用的编织织物的引纬方向或者以相对于所述相互作用的编织织物的引纬方向的一定角度被保持。
[0077] 在编织期间,所提供的补充织物可以围绕轴线保持固定或围绕轴线保持间歇地固定并且间歇地转动。
[0078] 编织步骤优选地包括以下步骤:
[0079] 通过在除正被生产的相互作用的编织织物的厚度方向外的方向上移动经纱纱线形成梭口;
[0080] 将纬线引入所述梭口并且穿透所述补充织物;以及
[0081] 优选地使用用于梭口形成而被移动的经纱纱线中的至少一些在织物织口位置处压紧所引入的纬线。
[0082] 相互作用的编织织物的编织优选地包括形成梭口,该梭口面向补充织物的方向以引导纬线的引入,以用于垂直地或以相对于补充织物的表面的一定角度穿透补充织物。
[0083] 梭口形成和引纬的步骤可以优选地以相互恒定的位置关系进行。
[0084] 相互作用的编织织物的编织优选地包括在补充织物的两个表面同时地形成梭口以形成在所述补充织物的两个所述表面上延伸的相互作用的编织织物。
[0085] 编织步骤还优选地包括保持所生产的相互作用的编织织物的恒定宽度的步骤。
[0086] 编织步骤还可以包括供应经纱纱线和纬纱纱线的步骤。
[0087] 根据本发明的还有的另一个方面,提供了用于生产三维织物物品的设备,该三维织物物品包括至少一个补充织物和至少一个相互作用的编织织物,所述设备包括:
[0088] 保持器或夹持结构,该保持器或夹持结构用于保持预生产的、其自身结构上是稳定的补充织物;
[0089] 编织系统,该编织系统用于通过交织经纱和纬线来编织相互作用的编织织物,其中,经纱和/或纬线中的至少一些在厚度方向上穿透所保持的补充织物,借此补充织物和相互作用的编织织物在它们的相交的结合部处连接至彼此以形成三维织物物品。
[0090] 保持器或夹持结构优选地包括用于在编织期间保持补充织物的夹具。保持器或夹持结构还可以布置成在编织期间使补充织物保持固定或保持补充织物围绕轴线间歇地固定并且间歇地转动。
[0091] 该编织系统可以包括:
[0092] 梭口形成结构,该梭口形成结构用于通过在除正被生产的相互作用的编织织物的厚度方向外的方向上移动所供给的经纱纱线来形成梭口;
[0093] 引纬结构,该引纬结构用于将纬纱纱线引入到所述梭口中并穿透补充织物;
[0094] 推进结构,该推进结构用于实现连续的梭口的形成和连续的纬线的引入。
[0095] 梭口形成结构优选地包括多个梭口形成单元,每个梭口形成单元能够生产单独的相互作用的编织织物层以与补充织物结合。
[0096] 梭口形成结构中的至少一个梭口形成单元在一个或多个平面内是可移动的以使相应数量的单独的相互作用的编织织物能够生产,该编织织物相对地平行于或不平行于彼此并且相对地平行于或不平行于补充织物的边缘。
[0097] 梭口形成结构中的两个或多个梭口形成单元可以在同一个方向上或以一定角度面对彼此或相反地面对。
[0098] 由梭口形成结构形成的梭口的定向相对于补充织物的表面是垂直的或成一定角度以相应地引导纬线穿过补充织物的引入。
[0099] 梭口形成单元可以包括至少一个综线,该至少一个综线用于移动单独的经纱以实现在所述经纱纱线和补充织物之间的编织。
[0100] 梭口形成结构优选地允许补充织物在它的的综线之间穿过。
[0101] 引纬结构优选地将作为单根的或双根/交叠的纬线引入穿过梭口并且垂直地或以相对于补充织物的表面的一定角度穿透补充织物。
[0102] 梭口形成结构和引纬结构可以在恒定的位置关系的情况下是可移动的。
[0103] 推进结构优选地支撑梭口形成单元和引纬单元以直线的或成角度的或弯曲的或圆形的路径或这些路径的合适的组合来回移动并导引梭口形成单元和引纬单元以促进连续的梭口形成和连续的纬线引入以使所需的3D织物物品能够统一地/一致地生产。
[0104] 夹持结构也可以被包括在编织系统中,用于保持所生产的相互作用的编织织物的恒定宽度。
[0105] 此外,用于经纱供应和纬线供应的结构可以包括在编织系统中。
[0106] 根据本发明的还有的另外一个方面,提供了使用上述讨论的类型的三维织物物品增强的复合材料。
[0107] 如众所周知的和惯例的,编织使用以纱线、丝线、麻线、粗纱、纤维、带等形式的经纱和纬线进行。此外,这些丝线/纤维的不同集合此后只称为纱线。经纱纱线和纬纱纱线相互地交织(以某一编织式样,例如平纹、斜纹等),从而产生编织织物。
[0108] 本编织发明典型地不同于现有的编织方法,因为除相互交织的经纱纱线和纬纱纱线,以及穿透CF的厚度方向的经纱纱线和/或纬纱纱线外,至少一个合适的准备好的或预生产的织物(此后被称为补充织物,或以其缩写形式为CF)被添加到编织过程中,从而生成了同时地与所使用的CF结合的相互作用的编织织物,并且因此导致了新颖的3D织物物品的生成。
[0109] “相互作用的编织织物”在下文中将通常只称作“编织织物”。
[0110] 如现在可以理解的,通过这种新颖的附加编织方法,所使用的CF和使用经纱纱线和纬纱纱线正在被编织的材料以相互的全厚度的连接彼此结合,借此直接地获得创新的异形梁状3D织物物品和其它类型的3D织物物品。通过这种新颖的附加编织方法可生产的3D织物物品通过任何已知的方法似乎无法生产的。
[0111] 补充织物(CF)是预生产的、其自身结构上是稳定的织物。在本应用的上下文中,这意味着CF其自身具有这样的结构完整性,即,该CF在编织相互作用的编织织物之前将是结构上稳定的织物。还意味着,即使相互作用的编织织物随后将被移除,CF仍将是结构上稳定的织物。因此,这种结构上完整的CF可以,例如通过切掉和移除穿透CF或与CF连接的相互作用的编织织物的相关纱线而从所生产的3D织物物品中被抽出或释放。
[0112] “厚度方向”和“穿透厚度方向”在本应用的上下文中应理解为是可以完全在厚度方向上的方向,即,完全垂直于补充织物(CF)的表面,或部分在厚度方向上且部分在另外的方向上,即,在相对于补充织物(CF)的表面成角度-非垂直和非平行-的方向。
[0113] 根据本发明的附加编织方法能够处理所有种类或类型的CF。例如,所使用的CF可以或者是编织或针织或编结或非织造的任何类型或交织或NCF(无卷曲织物)或刺绣或单向的或网或绒等。CF可以是单独的织物或这些织物类型中的任何两个或多个的组合并且具有相等或相对地不同的尺寸。此外,所使用的CF可以是单轴(即,具有在一个方向上定向的大多数纱线)或双轴(即,具有在两个方向定向的纱线)或三轴(即,具有在三个方向上定向的纱线)或四轴(即,具有在四个方向上定向的纱线)或多轴(即,具有在四个或多个方向上定向的纱线)类型的平面的/片状的或是这些类型的至少任意两个的合适的组合。CF也可以是2D织物(即,结合的单层平面片状或成一定形状的/非平面片状结构;其中,组成的纱线认为是布置在一个面中)、2.5D织物(即,如同结合的从基底织物突出的纱线的环一样的结构;其中,组成的纱线应认为布置在两个相互垂直的面中)和3D织物类型(即,在平面的或成一定形状的构造中的结合的多层片状结构;其中,组成的纱线应认为布置在三个相互垂直的面中)中的一个或任何组合。CF也可以是三明治式、垫片式等织物类型。此外,CF可以是干的或预浸渍的或这两个类型的合适的组合。此外,CF可以是单一织物类型或相同或不同的单独织物中的一个以上的一组组合类型。一组CF也可以由相对不同尺寸的相同的或不同的织物组成。组成一组CF的不同尺寸的这种织物可以以任何需要的方式布置。例如,一些相对较小的CF可以在较大的CF上单独布置在任何所需位置中或者一个尺寸的一些CF可以被使用并布置在另一个尺寸的另一个CF上。此外,在一组组合的CF中,所使用的织物可以以任何堆叠顺序,例如规则的、不规则的、随机的、关于平面镜像的等或者分离的顺序组织在一起或分离。当使用两个或多个CF时,该两个或多个CF可以处于平行的或不平行的布置中。此外,当使用两个或多个CF时,该两个或多个CF可以邻接在一起或从彼此分离。组成CF的织物可以在其组成纤维材料、结构构造、颜色、面积权重、厚度等方面是相同或不同的。此外,用作CF的织物可以是使用短纤维、长纤维和连续丝纤维或它们中的至少两个的组合所生产的织物。此外,用作CF的织物可以是使用纱线、麻线、合股纱线、花式纱线、线、绳、绳索、平纱线、带、单向纤维材料等生产的织物。如果需要,也可以使用金属线、热塑性线、电缆等。此外,所使用的CF可以是平的/平面的片状或圆形的/管状的或成一定形状的类型。成一定形状的类型的织物可以是平面的或三维的,例如直接地(例如,袜子形状)或间接地(例如,通过缝合的伞或帽形状)生产的织物。根据本发明,即使是3D织物物品也可以用作第二步骤中的CF以生产另一个3D织物物品。当生产异形梁时,在这种编织方法中使用的CF组成异形梁的腹板或翼缘。当生产更复杂的3D织物物品时,所使用的CF可以基于所生产的物体的形状或外形的复杂性组成构件/节段/部件/部分等。单独的CF可以是未切割的或切割的或部分切割的织物件。此外,根据3D织物物品的性能和加工要求,以片状或其它形式的合适的热塑性材料可以与CF一起使用或单独使用,用于用作例如为了直接获得复合材料的可熔基体。
[0114] 此外,所使用的CF可以具有线性的形式或弯曲的形式或线性的和弯曲的两个形式,并且不一定在平面的或平的形式中。此外,CF的形状不一定需要是矩形状;CF可以是任何所需的形状和尺寸以满足目标。此外,由交织经纱和纬线生产的编织织物可以或垂直于所使用的CF的表面连接至CF或以任何其它所需要的角度连接至CF。此外,在形成3D织物物品中使用的CF的类型可以是实心的或具有所需形状例如方形、矩形、三角形、多边形、圆形、椭圆形、菱形、梯形、不规则形状等的开口。因此,这种编织过程独特地能够使用许多不同类型的CF,并且以不同的定向与经纱纱线和纬纱纱线一起,用于生产用于用作定制的增强材料的无数类型的异形梁状和其它复杂3D织物预成形物并且使抵抗分层和高性能的复合材料能够制造。
[0115] 此外,构成通过这种附加编织方法可生产的3D织物物品的经纱、纬线和CF的纤维材料和类型可以像纱线、麻线、丝线、粗纱、带、伸展纤维带、绳、线、细绳、绳索、金属线、热塑性线、电缆等。纤维材料可以是来自无机物、合成和有机纤维例如、陶瓷、玄武岩、金属、玻璃、热塑性塑料(聚酯、聚酰胺、丙烯酸、芳族聚酰胺、聚醚醚等)、布、黄麻、亚麻、丝绸、椰子、韧皮、羊毛、海草基等范围的相同或不同类型。此外,也可以考虑共混、混合、合成、化学制剂支承、喷涂、封装的纤维束、共轭、共轴、纳米等类型的纤维。当使用以片状或其它形状形式的热塑性材料时,该热塑性材料可以是满足预期目的的任何合适的类型,例如实心的、有孔的、有缝的、具有孔的等。
[0116] 用于实施新颖的附加编织过程的设备也是独特地具有特征的,在于,该设备加工至少一个合适的CF,连同经纱纱线和纬纱纱线,并且在相互的厚度方向上结合它们以直接生产3D织物物品。因此,新颖的附加编织设备根据最终形状或外形和尺寸的其它要求和性能,通过使用经纱纱线和纬纱纱线将所使用的CF与正被编织的织物结合,生产异形梁状3D织物物品和其它复杂的3D织物物品。
[0117] 设计成生产创新的3D织物物品的新颖的附加编织设备设置有新的梭口形成系统,用于执行首要的编织操作,经纱纱线可以通过新的梭口形成系统被控制/移动以形成梭口,同时允许CF穿过。根据需要生产的3D织物物品的形状或横截面轮廓,梭口形成在所使用的CF的至少一个表面执行。
[0118] 梭口形成单元/系统包括特殊的综线(稍后将描述),该综线优选地不同于在现有的梭口形成系统中使用的综线。许多这些综线优选地以单元中的成对的组布置。单元中的用于编织的成对的综线的最少数量可以是一对(即,两个综线)。但是,在某些情况下,由于在这种附加编织工艺中的CF的独特存在,因此,只有一个综线也是可使用的。此外,成对的组的综线的一个或多个单元可以在梭口形成系统中使用。当使用一个以上的梭口形成单元时,它们优选地串联布置以形成多个梭口(取决于待生产的是什么)。多个梭口或者以某些预定义的序列单独地形成或者同时形成。多个梭口中的每一个被形成以生产与所使用的CF结合的单独的织物层。如表明的,该梭口形成系统允许单根的经纱纱线被操纵和使用,以用于连同CF生成所需的形状。
[0119] 此外,多个梭口产生在:(a)相对地彼此不同的阶梯状水平面上,以及(b)在3D织物物品的编织方向上的相对地相互分离的点处。因此,在这种新颖的附加编织方法中经纱层和纬线层的数量可以是一个或一个以上以形成相应数量的编织层。此外,所有所供应的经纱纱线可以平行于彼此,或不平行于彼此,或一些经纱纱线可以平行于彼此而其它的经纱纱线相对地不平行,借此形成了附接至CF的相应的编织织物。根据待生产的3D织物物品,在编织期间一些经纱纱线可以被移除或者添加额外的经纱纱线。
[0120] 此外,为了加快具有一个以上平行翼缘的3D织物物品的生产,相应数量的一系列梭口形成单元可以并行地组织。此外,根据待生产的横截面轮廓,一系列的梭口形成单元也可以以相对于另一系列梭口形成单元相对的成角度的定向来组织。在任何情况下,每个梭口形成单元设计成生产一个编织织物层。一系列的梭口形成单元因此将生产相应数量的编织层,优选地同时地以使过程是高效率的。为了例证,多个肋可以同时地被生产并且与CF结合,以用于直接获得抗分层加强片材/板。
[0121] 此外,在这种新颖的梭口形成系统中,经纱纱线优选地以相对于正被生产的编织织物的一定角度,优选地约90°被提供,并且与织物平面不是平行的/成直线的或直的,与织物平面是平行的/成直线的或直的是传统做法。因此,在梭口形成操作期间,经纱纱线不像传统的梭口形成方法一样发生地在所生产的织物的厚度方向上被移动,而是经纱纱线在正被生产的织物的长度方向上被移动。通过以相对于正被生产的编织织物的平面的一定角度供应经纱纱线,经纱纱线在梭口形成期间在织物的长度方向上的移动独特地有助于朝向织物织口位置充填所放置的纬线,并且因此在这种新颖的附加编织方法中有利地使得使用筘来打纬纬线的操作是多余的。因此,编织工艺独特地变得相对更简单、更温和、更安全、更安静、更快且经济。尽管如此,为了生产一些3D织物物品,也可以使用能够在织物的厚度方向上移动经纱纱线的梭口形成单元。
[0122] 此外,所有所需的梭口形成单元被并入编织设备的主框架的子框架中。该子框架以借此其位置相对于主框架可以改变的方式包括在主框架中。因此,梭口形成单元的位置相对于主框架是不固定的,而是可移动的且可以在所需的X、Y和Z方向上通过合适的结构改变,该合适的结构由合适的程序控制以使异形梁状及复杂的3D织物物品能够直接地生产。
[0123] 创新的附加编织设备还包含新颖的引纬单元,以完成交织纬纱纱线和经纱纱线的工作以在技术上实现编织工艺的限定特征。与形成的梭口数量(且因此编织织物)对应,即单个或多个,相应数量的纬线因此由引入单元的纬线输送装置引入。因此,在附加编织设备中可以有一个以上数量的单独的引纬单元。无论梭口形成在CF的一个表面或两个表面,优选地用于操作输送纬线的一种装置的成对的一组引纬/纬线驱动单元被使用。该对的每一个单元定位在CF的任一表面处。如果多个梭口被生成,那么相应数量的引纬的成对单元因此在相应的不同水平面的梭口处使用,并且这些单元彼此分开地定位以引入纬线。换句话说,由于多个梭口在经纱纱线的纵向方向上相互分开,因此,相应数量的引纬的成对单元相应地分开地布置在不同水平面处。通过这种新颖的引纬系统,一个以上的纬线优选地同时放置在形成在相对地不同的水平面处的相应的相互分离的梭口中,以与经纱纱线交织并与所使用的CF连接以直接生产包括异形截面梁和其它相对复杂物体的3D织物物品。在这种附加编织方法中,当双的/交叠的/发夹状纬线被结合到梭口中,以及因此结合到正被生产并且与所使用的CF结合以直接地获得3D织物物品的编织织物中时,使用仅在CF的一个表面定位的单个的引纬单元也是可能的。
[0124] 此外,如梭口形成单元一样,引纬单元也结合到编织设备的主框架的同一个子框架中。因此,在梭口形成单元中的每一个和引纬单元中的每一个之间的位置关系是恒定的或固定的。因此,如果子框架相对于主框架移动,那么梭口形成单元和引纬单元通过合适的结构将在所需的X、Y和Z方向上共同移动,该合适的结构由合适的程序控制以使异形梁状及复杂的3D织物物品能够直接生产。
[0125] 为了使令人满意的编织的过程能够实现,附加编织设备还包含合适的推进单元,使得连续的引纬可以被执行。该推进单元连接至主框架并且优选地支承容纳梭口形成单元和引纬单元的子框架。
[0126] 新颖的3D织物物品的腹板和/或翼缘或这两者可以是用于实现所需的性能和功能要求的单壁型CF或多壁型CF。此外,使用多壁CF以实现某些所需壁厚而生产的3D织物物品可以具有处于分开的/脱离的,或连接的/结合的,或部分连接且部分脱离的结构中的这些CF。此外,构成翼缘或腹板的CF中的至少一个的编织织物可以在构造方面与构成3D织物物品的相同翼缘或其它翼缘和腹板的其它CF是相同或不同的。优选地,构成腹板或翼缘的CF中的至少一个在结构方面相对地在构造上不同于其它的结构以实现异形材料的改善的机械性能。
[0127] 此外,当生产异形梁状3D织物物品时,该3D织物物品的腹板和翼缘可以彼此成90°,或者彼此成任何其它所需/合适的角度。此外,异形梁状3D织物物品和其它3D织物物品可以是线性类型或弯曲类型,或部分线性且部分弯曲的,或线性和弯曲类型的组合,例如具有线性翼缘和弯曲腹板的I形梁。此外,异形材料的弯曲或弯折方向可以是横向的或纵向的。此外,在这种异型梁中,腹板或翼缘是线性的,或其中一个是线性的的且另一个是弯曲的,或者两者都是弯曲的。当生产不是梁状的复杂的3D织物物品时,那么再次可以形成几乎无限制的结构类型。
[0128] 此外,梁状异形3D织物物品和其它3D织物物品的横截面可以是非管状类型或管状类型。此外,这种3D织物物品可以是实心、壳体或中空或具有开口或这些类型中的至少任何两个的组合。如果需要,中空类型的3D织物物品也可以填充有例如合适的纱线/纤维。此外,3D织物物品可以围绕其三个主轴线中的至少一个具有对称或非对称的形状/形式。此外,沿着3D织物物品的长度方向的横截面尺寸可以是恒定的或变化的。此外,腹板或翼缘或两者的相应尺寸可以是不变的或变化的。此外,3D织物物品可以具有不同尺寸的其腹板和翼缘,或在其两端的不同的横截面形状。例如,在其端部侧具有相对地倒置“T”形截面的梁可以在同一个3D织物物品中直接形成。此外,当3D织物物品使用一个以上的CF生产和/或用腹板和翼缘中的一个以上的编织层生产时,单独织物的这种不同层可以在它们各自的厚度方向上在需要的或如果需要的位置,通过任何已知的技术例如缝制、缝合、装订、粘合、融合、钉住等连接至彼此。
[0129] 如现在可以理解的,这种新颖的附加编织方法设计成通过使用CF并且将CF与使用经纱纱线和纬纱纱线正被编织的织物结合,使得CF和所生产的相互作用的编织织物在它们相互的全厚度的方向上在腹板和翼缘相交的结合部处结合,来直接地、快速地并且节约成本地形成新颖的高性能3D织物物品。
[0130] 由于经纱和纬线可以以需要的编织图案,例如平纹、斜纹或其它交织,因此这种创新的附加编织方法技术上完全遵循编织的原理。编织在所采用的CF的一个或两个表面或表面上执行。新颖的附加编织方法还独特地能够以相对于经纱纱线90°或以相对于经纱纱线的其它任何所需的角度交织纬线和经纱纱线,同时与CF结合。此外,这种方法同样能够编织连接至CF的单一的单独编织层和多个的单独编织层。所生产的相互作用的编织部分的面优选地以一定的角度从所采用的CF的表面中的至少一个突出,同时附接至CF,从而直接产生新颖的完全相互全厚度结合的3D织物物品。
[0131] 通过新颖的附加编织方法可生产的创新的3D织物类型通常针对增强复合材料,尽管其也可以发现使用在其它技术纺织领域例如医疗、军事、遮盖、运输、损伤减轻、防护等中。当以合适的基体浸渍时,这些新的3D织物物品使更早前没有遇到的高性能和可靠的复合材料能够实现,以用于真正实现相对快和低成本的潜在的复合材料的性能和功能。本发明的这些和其它特征从接下来的优选的实施方案的描述和附图将变得明显。

附图说明

[0132] 本发明涉及用于使用CF、经纱和纬线生产3D织物物品的附加编织方法和设备以及其3D织物物品,该3D织物物品的附加编织方法和设备和3D织物物品对于增强和制造编织复合材料特别有用,该3D织物物品的附加编织方法和设备和3D织物物品在下面的附图中通过示例的方式示出,在附图中:
[0133] 图1例示了用于制造3D织物物品的附加编织方法。
[0134] 图2例示了用于实际执行附加编织方法所需的三个主要单元/结构以及它们的在附加编织设备中用于生产3D织物物品的相对布置。
[0135] 图3a-3b例示了梭口形成单元/结构的要部件以及它们的在梭口形成单元/结构中的相对安排。
[0136] 图4a-4b例示了构成梭口形成单元/结构的某些部件的可选的布置。
[0137] 图5a-5d例示了梭口形成结构的工作周期。
[0138] 图6例示了引纬单元/结构的主要部件以及它们的在引纬单元/结构中的相对安排。
[0139] 图7a-7d例示了推进单元/结构的主要部件以及它们的在推进单元/结构中的相对安排,该推进单元适合于在X、Y和Z定向中的一个上生产3D织物物品。
[0140] 图8a-8d例示了附加编织过程的生产周期。
[0141] 图9a-9f例示了用于生产相应的不同3D织物物品的梭口形成单元/结构的不同安排。
[0142] 图10a-10b例示了在用于生产偏置结构的附加编织工艺中的梭口形成单元/结构的相对安排。
[0143] 图11a-11e例示了通过梭口形成单元/结构的不同安排可生产的一些3D织物物品。
[0144] 图12a-12b例示了通过附加编织工艺可生产的3D织物物品的圆角和锥形结构。
[0145] 图13a-13c例示了用于防止编织织物的宽度变窄或保持编织织物的恒定宽度所需的夹持单元的相对位置。
[0146] 图14a-14z例示了通过附加编织工艺可生产的不同3D织物物品。
[0147] 图15a-15g例示了附加编织方法的另外的使用以形成其它类型的3D织物物品。
[0148] 优选实施方案的描述
[0149] 根据本发明的附加编织方法生产3D织物物品,其中,包含补充织物(CF)、经纱纱线和纬纱纱线。基于所需的结构和形式,3D织物物品通过将经纱纱线和纬纱纱线编织成相互作用的编织织物来生产,该相互作用的编织织物同时以相互的全厚度连接的方式与CF结合。新颖的编织方法包括下面的三个主要操作:梭口形成、引纬,以及推进。
[0150] 为了便于解释本发明的精神,生产“+”形截面的梁状异形3D织物物品的基本原理被认为是其代表了在相互的厚度方向上相交的一个腹板和一个翼缘的合成。图1中表示了这种方法。合适材料、构造、形状和尺寸的补充织物(CF),其要求是“+”形型面的腹板,在所需的方向上和位置中合适地被支撑并优选地保持静止。用于生产所需宽度和厚度的编织翼缘的合适材料和特克斯支数的所需数量的经纱纱线(P)由合适的源提供并布置在CF的两个表面上。经纱纱线(P)优选地以合适的角定向提供给被编织的织物(A)的面/表面,如图1中所示。这些经纱纱线(P)以一定方式经受梭口形成,借此经纱纱线(P)在编织的织物(A)的长度方向上移动,且梭口以成对的方式在CF的任一个表面处产生。
[0151] 所形成的一对梭口(L和N)的新颖的方面是它们单独地在CF的任一表面上出现并接收相同的纬线。成对的梭口(L和N)的另一个新颖的方面是其以相对于在CF的两个表面处正被编织的织物(A)的平面的一定角度不依常规地定位。因此,经纱纱线(P)在正被生产的织物(A)的长度方向上被移动,而不是如在传统编织工艺中发生的一样在织物(A)的厚度方向上被移动。梭口(L和N)相对于编织织物(A)的平面成角度的定向。梭口不和编织织物(A)的平面成直线。梭口的这种成角度的定向提供两种重要的好处。首先,其使用一些经纱纱线,而不涉及使用与常规的编织相关的打纬筘使纬线(G)的填料能够直接引入梭口中。其次,如稍后将变得清楚,多个编织织物层的并行的或非并行的以及同时的生产能够有效地实现3D织物物品的所需的不同结构和形式。这些是这种新颖的梭口形成方法的一些显著的优点。因此,通过使用这种新颖的梭口形成布置,使得打纬操作是不必要的,并且因此省去了打纬操作,使得这种创新的附加编织方法是高效的。
[0152] 如图1中所表示的,经纱纱线(P)受到梭口形成操作,借此成对的梭口(L和N)优选地同时形成在支撑的CF的任一表面上。梭口形成在相对于支撑的CF的顶部(或底部)边缘的预定位置处被执行以将刚生产的相互作用的编织织物(A)与CF结合,以用于直接获得所需的“+”形横截面异形梁状3D织物物品。
[0153] 接着,在引纬操作期间,纬线(G)被引入所形成的一对梭口(L和N)中。在图1中所示的编织的周期中,纬线首先(G)朝向CF进入梭口(L)中,然后穿透/穿过CF并且在CF的另一侧进入邻近的梭口(N),并且最终该纬线从梭口(N)露出。
[0154] 当下面的新梭口在执行推进或织缩操作后形成时,引入到成对的梭口(L和N)中的纬线(G)被捕捉在经纱纱线(P)之间,推进或织缩操作通过相对于支撑的固定CF优选地共同地推进梭口形成单元和引纬单元的位置来完成。因此,CF和刚交织的或相互作用的编织材料(A)以相互的全厚度的方式直接地结合并且完成“+”形截面异形梁状3D织物物品的生产。为了进一步继续生产3D织物物品,通过相对于固定的CF优选地共同推进梭口形成单元和引纬单元,随后的梭口的相关平面相对于刚放置的纬线被改变。
[0155] 在这种附加编织方法中的推进或织缩操作考虑到正被生产的3D织物物品的形状的复杂性而被执行。因此,该推进或织缩操作可以是或直线的或成角度的/圆形的或这两种类型的组合。在线性推进系统中,用于执行梭口形成和引纬操作的装置优选地通过相对于固定的CF所需的织缩距离共同线性地被推进远离最后放置的纬线,或者可选地,梭口形成和引纬单元优选地共同保持固定,而CF相对地被推进所需的织缩距离。此外,线性推进系统可以在一个平面中或在例如不平行于彼此的两个平面中执行。当生产大致上直线梁状异形截面3D织物物品例如+、T、I、Pi、L等时,前者线性推进系统是合适的。后者系统对于生产例如阶梯状、正弦曲线状和框架状的3D织物物品是合适的。
[0156] 当使用不是直线地延伸的,例如当生产梁状3D织物物品时需要的CF时,推进操作也可以是成角度的/圆形的类型。在这种情况下的CF具有或规则形状(类似平圆盘、管状等)或不规则形状。这种CF优选地在每次引纬后围绕固定轴转动需要的角度以产生用于随后的梭口形成和引纬的空间。在这种情况下,梭口形成单元和引纬单元优选地相对于转动的CF在它们的位置共同地保持固定以保持过程相对简单并且符合易于操作性。这种类型的成角的/圆形的推进系统适用于生产例如帽状、弯曲梁状异形截面、有框圆盘的3D织物物品。
[0157] 可选地,也可以采用线性-成角的/圆形的组合类型的推进系统。在这种情况下,CF在每次引纬之后围绕固定轴间歇地旋转需要的角度,且梭口形成单元和引纬单元被直线地推进。生产3D织物物品,例如具有附接至其表面的径向螺旋边缘的管轴状物品,需要这种推进系统。可选地,CF保持固定直到所需长度的线性的编织织物已经被生产,且然后CF转动需要的角度。生产3D织物物品,例如具有附接至其表面的纵向线性翅片的管轴状物品,需要这种系统。
[0158] 不需声明,本领域的技术人员现在将理解,可以通过这种新颖的附加编织方法直接地并相对容易地、快速地且有成本效益地制造从相对非常小到非常大范围尺寸和复杂形式和形状的各种高性能的和功能性的3D织物物品。
[0159] 该新颖的附加编织方法通过在图2中所示出的创新的附加编织设备(V)来实际地实现。该设备包括在下面示出的用于执行主要操作的三个主要单元/系统/结构/装置等。这些单元中的每一个被独特地设计以及这些单元的操作在下面描述:梭口形成单元(1);引纬单元(2);以及推进单元(3)。
[0160] 主要单元,即构成在图2中所示出的附加编织机器(V)的梭口形成单元(1)、引纬单元(2)和推进单元(3)的优选的操作和相对位置,特别地设计和布置成生产新颖的3D织物物品(K)。机器的主框架(未示出)支撑的可移动的子框架(未示出),用于提供经纱纱线(P),梭口形成单元(1)和优选的成对的引纬单元(2)的所需数量的经纱束/和/或线轴(未示出)安装和支撑到该子框架上。支撑用于梭口形成(1)和引纬(2)的单元的这种可移动的子框架由固定至主框架的推进单元(3)来支撑和移动。为了在所需的方向上和位置中以固定的方式支撑CF,优选地合适的保持器/夹持单元(未示出)被使用并安装在主框架上。因此,该子框架相对于主框架是可移动的。
[0161] 在该附加编织设备中,优选的是,梭口形成单元(1)和优选地成对的引纬单元(2)在可移动的子框架中以相互恒定的位置关系被维持,使得梭口形成单元和引纬单元可以在需要时或当需要时在所需的上下和左右方向上共同移动,同时它们从给定的位置在向前-向后方向上的共同移动通过推进单元(3)相对于保持在其夹持支撑件(未示出)中的固定的在生产期间的3D织物物品(K)被改变。因此,梭口形成单元(1)和成对的引纬单元(2)优选地支撑在的共同的可移动的子框架(未示出)上,该可移动的子框架附接至推进单元(3)。此外,梭口形成单元(1)在子框架中的安装优选地使得梭口形成单元(1)和引纬单元(2)可以在需要时或当需要时相对于固定的CF在子框架内独立地移动、重新定位和成角度地定向。
[0162] 接下来将分别描述梭口形成单元(1)、引纬单元(2)和推进单元(3)的相关细节。这里只描述这些单元中的每一个的最基本的操作方面,因为所需的目标可以以许多不同的方式来实际地实现。
[0163] 梭口形成单元:
[0164] 如前所述,在图2中所示出的梭口形成单元(1)的重要的新颖的方面是其可以形成或成对的梭口(L和N),其中的每一个出现在CF的任一表面,或非成对/单个的梭口,其只出现在CF的一个表面。非成对的梭口是可使用的,例如当生产只在腹板的一侧具有翼缘的L形梁状异形时。
[0165] 为了生产3D织物物品,经纱(P)优选地从正被生产的织物上方提供,使得经纱相对于正被编织的织物(A)的表面/平面以一定的角度,优选地约90°定向。因此,在梭口形成操作期间,经纱纱线的移动发生在正被生产的编织织物的长度方向上。这种除了CF之外用于梭口形成的提供和移动经纱纱线的方式不同于在已知的编织工艺中的那些方式,在已知的编织工艺中,经纱纱线与所生产的织物或多或少的成直线地提供,且在梭口形成操作期间经纱纱线的移动发生在正被编织的织物的厚度方向上。连同经纱纱线和纬纱纱线一起使用CF在传统的编织工艺中不是已知的。
[0166] 在本文公开的新颖的附加编织方法中,所指出的梭口形成单元(1)的定向和由梭口形成单元(1)形成的梭口独特地允许:(i)CF在梭口形成单元的特别布置的综线之间穿过(即将描述),(ii)在CF的任一表面形成成对的梭口(L和N),以及(iii)梭口形成单元工作以(即将描述)有利地使三个主要编织操作中的两个,即在织物织口处的梭口形成和对齐引入的纬线(即其也执行“打纬”操作)能够同时完成。
[0167] 在图3a中示出梭口形成单元(1)的一个示例以基本上解释根据本发明的梭口形成操作的工作原理。示例性的梭口形成单元(1)主要由一对轴(11a和11b)构成,并且这些轴中的每一个承载一对综线(12)。该示出的布置用于生产平纹编织。在轴(11a和11b)中的每一个中的综线(12)的数量可以从每个轴至少一个综线变化,然而为了描述梭口形成单元(1)的工作方式,图3a中分别地示出了在轴(11a和11b)中的每一个中的仅两组综线(12a、12c和12b、12d)。在可选的梭口形成单元(1)的结构布置中,综线(12)的移动可以单独地或以所需的组例如通过使用合适的装置,诸如连接至或机械程序或数字程序的凸轮、汽缸、电磁等,被完全机械地或机电地控制。
[0168] 轴可以优选地使用圆柱形/其它合适形状的杆或通过连接许多功能性形状的合适的子部件来建造。为了易于解释梭口形成单元(1)的构造,在这里轴被描述为圆柱形杆且综线(12)被描述为圆形管,然而如后面将描述的,可以使用处于许多不同形式和构造的这些部件。根据编织机器的宽度规格,轴选择成具有合适的长度以容纳所需数量的管(12)以实现所需的编织材料宽度。
[0169] 多个优选地等距孔或所选择的任何其它合适的结构沿着轴(11a和11b)的长度布置以容纳管(12)。根据需要生产的3D织物物品,在轴中的孔中的一些可以是空的或不容纳管(12)。为了解释原理,在图3a中轴被示出为在孔中的每一个中具有管(12)。管(12)在所提供的孔中或多或少地平行于彼此被固定地保持,从而具有通过轴的合适的另外构造轴向调整这些管的可能性,这也允许从这些孔移除任何所需的管以使其灵活以容易地和快速地移除管(12)中的任一个,例如每当根据待生产的3D织物物品的横截面形状需要制造为在其间容纳CF的空间时。
[0170] 轴和管(12)中的每一个的组件在轴端部侧被合适地支撑。如图3a中所示,轴-管中的每一个组件连接至何时的连接件(未示出),借此该组件中的每一个可以围绕相应的轴(11a和11b)的轴线在T1和T2方向上转动,并且还在U1和U2方向上上下移动。
[0171] 当轴中的至少一个(例如11a)朝着另一个轴(11b)转动时,在相应轴(11a和11b)中的等距孔优选地足够接近以允许该组轴(11a和11b)的管(12)在彼此之间并接近于彼此容易地相互通过并且穿过以产生梭口。因此,当在图3a中的方向D上观察时,管(12a、12b、12c、12d)轮流地出现在轴(11a和11b)中,且它们看上去分别占据有序的顺序位置W、X、Y、Z,如图
3a中所示。在梭口形成单元(1)中管(12a、12b、12c、12d)的所示的轮流位置是为了形成平纹编织。管(12)的轮流的位置可以或者通过轴(11a和11b)的合适的相对轴向位置,或通过使用设置有合适地预布置孔的轴来实现。图3b示出了管(12a、12b、12c、12d),当在图3a中所示的方向D上观察时,为了这些管的轮流出现,其分别地固定至两个轴(11a和11b)。轴(11a和
11b)被示出为在竖直方向上相对地移动(在图3a中U1-U2所示)。在表示上为了清晰,虽然图
3b中管(12a-12d)被示出为相对地高度地被间隔开,但是实际上它们将接近于彼此。
[0172] 在图3a和图3b中,管(12a-12d)被示出为具有相同的长度且彼此在同一水平面中。但是,如图4a和图4b中所示,不同长度的管也可以被使用,或者可选地,相同长度的管可以以不同的工作长度、或高度(即,管的从轴11延伸的长度)来布置以使3D织物物品的生产能够包括相对于CF的表面倾斜的织物材料。如可以在图4b中注意的(图4b是在图4a中所示的方向(D)的视图),管(12a至12d)的相对工作长度根据待形成的角度减少以直接形成相对于CF的面将是倾斜的梭口。管的变化的长度的这种布置能够生产要求以相对于可以是平的或弯曲的CF的面的需要的角度直接倾斜的编织材料。倾斜或偏斜包括管的相等的工作长度的整个梭口形成单元(1)将不会使倾斜的编织材料的生产能够令人满意。通过使用如描述的变化的长度的管,以相对于CF的需要的倾斜直接编织材料有助于消除与CF有关的编织材料的任何后续的重新布置,以及由此的纤维的不必要的定向障碍和纤维中的应力产生。因此,由这种3D织物物品给予的性能和可靠性增加。
[0173] 现在参考图5a-图5d描述梭口形成单元(1)的基本工作方式,图5a-图5d示出了工作方式的侧视图并且表示一个工作周期。可以注意到的是,这里描述的梭口形成单元(1)的工作方式涉及平纹编织。此外,为了简单表示,在轴(11a和11b)中的每一个上的该组综线管通过仅示出可见的前面的两个综线管(12a、12b)来表示,因为其余的综线管在其背后。
[0174] 图5a中示出了具有在水平位置(H)的两个轴(11a和11b)和在竖直方向上的组成的多组管(12a和12b)的梭口形成单元(1)。接下来,如图5b中所示,轴(11a和11b)竖直地移动,其中轴(11a)相对于水平位置(H)向下移动并且轴(11b)相对于水平位置(H)向上移动,并且两个轴(11a和11b)分别以逆时针方向和顺时针方向转动。因此,两组管(12a和12b)彼此交叉。接着,如图5c中所示,轴(11a和11b)回复至它们的水平位置(H)且以相反的方向转动以在它们的竖直方向上重新定位两组管(12a和12b)。接着且最后,如图5d中所示,轴(11a和11b)竖直地移动,其中轴(11a)相对于水平位置(H)向上移动和轴(11b)相对于水平位置(H)向下移动。轴(11a和11b)不转动且该组综线管(12a和12b)继续保持在它们的竖直定向中。
当描述了完整的编织周期时,轴(11a和11b)在这个位置的不转动导致经纱纱线交叉以形成梭口将在稍后变得清晰。
[0175] 这里考虑构成附加编织方法的核心的新颖的梭口形成系统的某些实际方面是恰当的。根据编织要求,例如那些涉及待加工的经纱纱线的计数、经纱纱线之间的间距、生产的织物的层之间的间距、以及硬度、脆性、密实度和待加工的经纱纱线的表面特征、待生产的编织织物相对于CF的表面的角度、待合并入到编织织物的纬线相对于CF的角度等,梭口形成单元(1)及其综线(12)可以合适地被设计和构造。
[0176] 例如,综线可以是或线性和刚性类型的或通过使用膝盖状弯曲结构的线性和可弯曲类型的。综线可以在其造型上是管状或线状或扁平类型,或部分地是这些造型类型的一些组合。管状综线可以优选地具有或圆形或椭圆形或矩形或正方形以及其它的横截面。线状综线可以优选地是直的或弯曲的或卷的(类似压缩或拉伸弹簧)或这些形式中的一些的组合以及其它。扁平类型综线可以使其主体优选地是矩形状或梯形或凸形或凹形或这些形状中的一些的部分组合。此外,该主体可以是实体或具有合适形状的开口以减轻重量。
[0177] 根据工作空间要求,综线可以独立地或成组地或共同地在直线或成角度的往复运动中或两者的合适的结合中来操作。因此,综线的往复运动可以沿着其纵向轴线方向或者横向轴线方向(类似钟摆的摆动),或这两个轴线方向的组合,即直线或旋转或直线-旋转组合类型的往复。此外,综线的往复运动可以是主动类型的或被动类型的。此外,综线的往复运动可以通过使用合适的程序机械地或机电地来执行。综线可以从可编程的驱动单元直接地或间接地通过合适的连接构件往复运动。
[0178] 此外,综线可以具有硬的/刚性或柔韧的或半刚性/柔韧类型的结构。每个综线可以设置有一个或超过一个的开口,这些开口中的每一个具有平滑的/抛光的边缘,以用于经纱纱线的安全通过。此外,综线可以设置有带有或不带有耐磨涂层或耐磨构件例如陶瓷孔眼的合适的导纱钩或梳栉。
[0179] 引纬单元:
[0180] 如图2中所示,用于制造3D织物物品的CF的连同经纱纱线(P)和纬纱纱线(G)的处理使得该附加编织工艺是新颖的。纬纱纱线(G)被要求穿过成对的梭口(L/N)并且穿透CF以实现CF和通过交织纬纱纱线(G)和经纱纱线(P)生产的相互作用的编织材料(A)之间的相互的全厚度的连接。所生产的3D织物物品因此使CF和编织织物(A)在它们各自的厚度方向上在它们相交的结合部处相互结合。引纬操作通过如图6中所示的代表性的单元(2)执行。这里可以提到的是,用于执行引纬的装置的特定细节被认为与本发明的范围无关。执行引纬的装置的特定细节这里被认为是为了论证新颖的附加编织工艺的实际可行性。
[0181] 如早前所述,引纬单元(2)与梭口形成单元(1)具有恒定的位置关系。这两个单元(1和2)安装在子框架(未示出)上,该子框架可以根据正被生产的3D织物物品的类型(即,直线的、成角度/圆形的、组合类型)通过推进单元(3)来移动。操作上需要的引纬单元(2)的数量对应于主动采用的梭口形成单元(1)的数量。因此,对于每个梭口形成单元(1)提供有引纬单元(2)。如图6中所示,引纬单元主要包括纬线输送元件(2a)、用于元件(2a)的优选地直线横穿的纬线导向元件(2b)以及用于驱动输送元件(2a)的装置(2c)。在CF的任一侧面处的导向元件(2b)通常支撑在平台(2d)上。
[0182] 因此,纬线输送元件(2a)优选地是例如通常用于手缝合/缝纫的针或例如在针织机器中常常使用的钩针。在一些情况下,例如,当制造相对复杂的3D织物物品时,也可以考虑独立地或联合的或串联地,和任何其它提到的输送元件一起,使用具有锥形端部的细的、小直径的管或折叠起来类似发卡的合适的金属丝。所选择的纬线输送元件(2a)的类型影响用于引导纬线的装置(2b)和用于驱动纬线的装置(2c)的类型的选择。它们可以是或者成对的类型或者单个的类型。
[0183] 在图6中,用于输送纬线的装置(2a)由合适长度的普通缝纫针表示,该缝纫针在端部侧具有用于接纳待放置在梭口中的纬线(G)的一个针眼。纬线导向元件(2b)本质上是支撑件,当输送元件必须从CF的一侧横穿至另一侧并同样穿透CF时,该支撑件确保输送元件(2a)在成对的梭口之间的直线横穿。导向元件(2b)还确保经纱输送元件(2a)在所需的高度处横穿进入所形成的梭口中使得其可以准确地从一个梭口至另一个梭口穿过,同时还穿过存在于成对的梭口之间的CF。例如这通过将成对的导向元件安装在本身是子框架(未示出)的部分的共同的平台(2d)上来实现。纬线输送元件(2a)可选地通过装置(2c)驱动,装置(2c)可以从不仅取决于要生产的3D织物物品的相对复杂性,还取决于要生产的量的不同可能性的选择中来选择。例如,为了生产用于实验的相对复杂的物品,通过如图6中所示的手(2c)驱动元件(2a)以用于使纬线(G)能够引入到梭口中并穿过CF可能是适当的。成对的驱动元件(2c)两者用作纬线输送元件(2a)的给予器和接受器。对于正常生产,驱动元件(2c)的可能性例如自动机器、气缸、切向驱动轮、尖驱动轮、磁力传动、夹持驱动、这些中的一些的组合等可以被考虑。当纬线输送元件是钩针类型时,该纬线输送元件也可以直接地或间接地连接至其驱动元件,使得钩针元件可以从梭口的一个端部侧直线地往复运动进入或离开单个或成对的梭口并且穿透CF。当然,钩针也将会合适地定位在所需的高度处,以用于进入梭口,并且放置两倍的纬线。
[0184] 根据使用的纬线引入元件(2a)的类型,纬线(G)可以单独地或双倍地/交叠地放置。如在本领域中众所周知的,使用单纬,可以加工的长度由所涉及的系统的处理量限制,而使用双纬,可以加工的长度相对比较大。纬线引入元件(2a)类型的选择将取决于生产长度、复杂性、考虑中的3D织物物品的性能要求和完成特性以及其它。
[0185] 在使用缝合针/缝纫针(其可以具有一个尖端或其间具有孔眼的两个尖端)的形式的元件(2a)的情况下,纬线将单独地放置。这种针可以优选地是圆柱类型或扁平类型。当使用扁平类型的针时,它们可以是实心的或具有用于由合适的驱动元件(2c)驱动的一系列的孔。使用钩针或织针,纬线将双倍地/交叠地放置。此外,当纬线(G)将单独地放置时,其通过图6中所示的机构实现,然后一对纬线导向元件(2b)和一对驱动元件(2c)将定位在任一梭口端部处(或CF的表面)并且用于轮流地从两侧执行纬线(G)的引入。当双纬(G)将被放置时,然后单个的纬线导向元件(2b)和单个的纬线驱动元件(2c)将从一个梭口端部被使用(或CF的表面)。这里可以提到的是,在这种情况下,如果纬线输送针(2a)连接至其的驱动元件(2c)的位置保持固定且要生产的编织材料的宽度相对小,那么纬线引导元件(2b)的使用可能是不必要的。
[0186] 如前面提到的,引纬单元(2)和梭口形成单元(1)安装在附加编织机器的子框架上。这样做以保持它们之间的恒定的位置关系。因此,根据所采用的构造,如果梭口形成单元(1)相对于CF上升/下降,那么引纬单元(2)也直接或间接地相应地设置。同样,如果梭口形成单元(1)的定向角相对于CF的表面改变,那么引纬单元(1)的定向角也相应地改变。如将在稍后变得清楚的是,也需要在梭口形成单元和引纬单元(1和2)的定向角方面的改变,以用于以相对于CF的表面的偏斜的定向并入纬线(G)。当想要生产包括相对于CF的表面成角度的编织织物的3D织物物品时,如图4b中所示,连同其中综线(12)具有不同的工作长度的梭口形成单元(1),成对的纬线导向元件和驱动元件(2b和2c)将相应地在一侧上升并在另一侧下降,除了它们的角度被转动以与由不同工作长度的综线管(12)形成的梭口的角度配合之外。以这种方式,纬线输送元件(2a)的横穿路径被确保以在该方向上保持线性。
[0187] 现在参考图6可以描述引纬单元(2)的基本工作方式。在梭口形成单元(1)和引纬单元(2)以相对于CF的所需位置且根据待生产的3D织物物品被设置后,梭口形成单元和引纬单元的位置关系变得恒定。纬纱纱线(G)穿过是输送元件(2a)的针(2a)的孔眼,并且在从纬线(G)的来源抽出后,合适的长度的纬线(G)被切断。在梭口已经通过梭口形成单元(1)(图6中未示出)形成后,针(2a)放置到定位在CF的一侧(图6中的右侧)的导向元件(2b)中。接着,针(2a)通过驱动元件(2c)在CF的方向上向前推动。针(2a)穿透或穿过CF并且从CF的另一侧(图6中的左侧)出现并且进入位于CF的相应侧的导向单元(2b)。根据所使用的针(2a)的长度,该针可以在两个相对定位的导向元件(2b)之间跨越。针被直线地从CF拉出,同时仍然在位于左侧的导向元件(2b)上。然后,针(2a)从位于左侧的其导向元件(2b)移除,并且纬纱纱线(G)穿过成对的梭口和CF被拉动,从而在成对的梭口中放置一段纬纱纱线。接着,如前面描述的,在随后的梭口形成后,针(2a)横穿,但是以相反的方向,即在图6中从左侧至右侧。引入的纬线(G)被拉动以与经纱纱线(在图6中未示出)结合并且在相对侧形成自然地结合的边,从而完成引纬的周期。
[0188] 遵循上面所概述的工作方式,现在本领域技术人员将理解的是,纬线输送针(2a)的处理和横穿可以使用合适的技术例如自动机器、气缸、切向驱动轮、尖驱动轮、磁力传动、夹持驱动等以自动的方式执行。也可以考虑这些中的一些的组合。
[0189] 当想要使用双纬生产3D织物物品时,可以考虑两种选择。通过第一种可能性,单个的钩针可以如通常从CF的一个表面完成地一样被使用和操,然而,通过其它的可能性,两个相对放置的钩针可以从CF的两个表面轮流地被使用和操作。待采用的方法的选择将受例如正被加工的纱线材料类型、需要的完成水平的因素的影响,并且当然影响在纵向边缘(即,边)形成的作为结果的相互环绕的结合。当从CF的一侧引入纬线时,环状的结合将出现在一侧,并且“锁上的环”通常在另一侧,其与当双纬轮流地从CF的两侧引入时相比将形成不平衡的结构。
[0190] 推进单元:
[0191] 通过这种创新的附加编织工艺加工CF连同经纱纱线与纬纱纱线需要新颖的推进系统以使纬线的连续引入能够令人满意。编织过程中CF的存在是早先没有遇到过的全新的情况。考虑到在工艺中使用的CF可以根据需要生产的3D织物物品是不同的形状和有限的尺寸,使用传统的滚动式织物织缩系统或推进系统,附加编织不会被执行。如即将将变得清楚的是,需要新的方法以使附加编织成为可能。
[0192] 当加工CF、经纱纱线和纬纱纱线时,为了实际上使纬线的连续引入能够令人满意,优选地是具有在一些情况下,同时允许CF保持固定或在恒定的位置,从而促使梭口形成单元和引纬单元相对于CF共同改变位置的系统。在其它情况下,例如当CF是圆形时,在将梭口形成单元和引纬单元保持在一个位置中的同时,围绕轴线转动CF可能是合意的。在一些其它的情况下,CF在某些位置可能需要保持固定并在其它位置轴向转动或线性地移动,同时梭口形成单元和引纬单元共同转动/移动或保持固定。然而在一些其它情况下,例如当想要以相对于使用的CF的边缘的对角线定向生产某些相互作用的编织材料时,CF可能需要转动/移动且梭口形成单元和引纬单元也需要共同移动。
[0193] 下面描述的推进单元(3)是新颖的,因为其提供上述提到的各种可能性以通过支承容纳梭口形成单元和引纬单元的子框架或以允许CF围绕轴线转动/旋转的方式支撑CF来直接生产连续类型的3D织物物品。通过使用这种推进单元(3)可生产的3D织物物品的一些示例在描述推进单元的基本工作后将参考图14a-14z稍后指出。
[0194] 图7a中例示了推进单元(3)及其相对于梭口形成单元(1)和引纬单元(2)的位置,梭口形成单元和引纬单元都容纳在子框架中(未示出)。推进单元(3)基本上由框架(3a)、驱动元件(3b)和支撑件(3c)组成。框架(3a)优选地是附加编织设备的主框架的一部分,且因此是固定构件。框架(3a)可以是如图7a中所示的直线类型或非直线/曲线类型或是适用于生产所需的3D织物物品的特定的形状(例如圆形、方形、异形形状等)。驱动元件(3b)优选地通过合适的支撑件和连接件由框架(3a)支撑。驱动元件(3b)可以是不同的类型,例如螺纹杆、同步带齿条齿轮机构、蜗轮、链轮链条、缆绳、这些组合中的一些等。驱动元件的选择将取决于所使用的框架(3a)的类型和需要生产的3D织物物品的形状。驱动元件的选择还取决于机器结构的其它因素,像子框架连同待移动的梭口形成单元和引纬单元的载荷、正被使用的CF的尺寸和形状、CF被支撑的方式等。支撑件(3c)连接至驱动元件(3b)以及支承梭口形成单元(1)和引纬单元(2)的子框架(未示出)。因此,由驱动元件(3b)驱动的支撑件(3c)用于横穿子框架,并且因此连带地横穿与CF相关的梭口形成单元和引纬单元。此外,支撑件(3c)优选地被引导并支撑在固定至主框架的合适的轴承(未示出)上,使得子框架的间歇运动是平稳的且在3D织物物品的生产期间自框架被准确的定位。这种描述的结构适用于生产直线、圆形、管状、不同形状、它们的组合中的一些等形状的3D织物物品。图7a中示出了具有“+”形截面的以及由CF和编织织物(A)组成的线性类型的异形3D织物物品的生产。用于将CF直线地保持在主框架上的支撑件没有必要表示并且因此未示出。
[0195] 当需要生产圆形、管状等类型的3D织物物品时,支撑件(3c)可以适当地改变以通过合适的装置以圆形、管状等类型的CF可以围绕轴线转动或旋转的方式另外地支撑CF。用于转动/旋转所支撑的CF的驱动可以或者从驱动元件(3b)或者从独立源例如电机获得。图7b-7d例示了分别使用圆形、管状、方形状CF通过附加编织方法生产3D织物物品。本领域的技术人员现在将理解,CF可以以何种方式相对于附加编织机器的单元定位以及在X、Y或Z方向上定向CF的轴线的不同可能性。图7b中的3D织物物品示出了扁平的圆形CF,该圆形CF定位成围绕其轴线X转动,以用于所生产的弯曲编织织物(A)从CF的一个表面或表面突出。图
7c中的3D织物物品示出了管状CF,该管状CF定位成围绕其轴线Y转动,以用于生产从管状CF的外表面突出的线性编织织物(A)。图7d中的3D织物物品示出了方形管状CF,该方形CF定位成围绕其轴线Z转动,以用于所生产的线性编织织物(A)在方形管状CF的外表面及在基部侧突出。
[0196] 这里可以注意的是,无论是线性或圆形或管状等的CF的空间位置相对于主框架是否保持固定,但是它们可以或者在一个位置保持固定或者在一个位置围绕轴线移动/转动/旋转。例如,在图7a中的CF的相对位置在一个位置固定。在图7b-7d中所示的CF,在相对于主框架保持在相同位置的同时,围绕轴线转动以使相应的3D织物物品能够或者使用单纬或者双纬根据该情况的实际要求来生产。连续的引纬通过或者相对于CF推进容纳梭口形成单元和引纬单元(1和2)的子框架或者围绕轴线相对于子框架转动CF或者既推进主框架又定期或间歇地转动CF而成为可能。
[0197] 如早先提到的,所描述的推进单元(3)不应被认为限于所表示的部件(3a、3b和3c)的形式。通过合适的工程技术,具有相应的驱动元件和用于支撑子框架的基部支撑件的非线性或曲线框架(例如圆形、椭圆形和矩形)可以用于生产例如不是直线而是弯曲的“+”形截面梁状的异形材料。根据待生产的3D织物物品的复杂性,子框架可以适当地由基于曲线框架的支撑件来支撑,并且如果需要,以从外部被另外地支撑。例如,子框架可以具有来自延伸臂的额外的支撑,该延伸壁在其径向方向上或者连接至自动机器或连接至固定立柱,使得子框架可以自由地移动地支撑在曲线框架之上以改变相对于CF的位置,以用于使连续的引纬能够令人满意地用于生产3D织物物品。为了推进单元(3)的另外的功能上的灵活性,固定至主框架的横梁也可以用来支撑框架(3a)以另外地使推进单元(3)在纵向方向和横向方向上能够移动。
[0198] 已经描述了编织设备的梭口形成单元(1)、引纬单元(2)和推进单元(3)的必要方面,它们实际的相互工作通过示例性的“+”形和其它相关截面异形3D织物物品的生产在下面被研究。通过各种编织单元的基本工作方式的下面的描述,对于本领域技术人员将变得明显的是,连续类型的3D织物物品可以通过这种新颖的附加编织工艺来直接地生产。
[0199] 各种单元的工作
[0200] 现在参考图8a-8d描述了附加编织工艺的周期。根据待生产的异形梁状3D织物物品的截面形状和尺寸,准备工作涉及将选择的管(12)在梭口形成单元(1)中从它们的相应轴移除以在其中容纳补充织物(CF)。在该情况下,为了生产“+”形异形梁状3D织物物品,CF将出现在成对的梭口L/N之间(在图8a-8d中,由于只示出工艺的侧视图,因此在CF后的梭口(L)不可见)。但是,当生产具有只在构成腹板的CF的一个表面出现的翼缘的横截面形状,例如类似“L”形横截面时,然后只有在所需的CF的表面的管(12)可以包含在梭口形成单元(1)中并且管的其余管可以优选地以不同的方式移除或表现为是不可操作的。在这种情况下,CF将不被容纳在任何管(12)之间,但是将出现在所组装的管(12)的端部侧中的一个端部侧处。接着,梭口形成单元(1)和引纬单元(2)共同定位在支撑在推进单元(3)上的可移动的子框架内的特定高度处以编织并且在所需的位置处将所编织的翼缘部分连接至CF。现在,编织部分(A)将在CF的宽度的中间部分中以得到“+”形横截面。
[0201] 从它们的相应的供应线轴(未示出)抽出的并穿过相应的张紧设备(未示出)被引导的经纱纱线(P)穿过所需的综线管(12)中的每一个被抽出。经纱纱线(P)的出现的前端在固定至主框架的保持器(未示出)中被固定。需要形状和长度和宽度尺寸的所需的CF容纳在所需的综线管(12)中间,同样所夹持的经纱纱线(P)从综线管(12)传出。CF的前端和后端以平面的方式适当地支撑并夹持在主框架中。可选地,CF可以首先固定在一定位置中并且然后经纱纱线(P)穿过综线管(12)。
[0202] 如图8a中所示,编织周期开始,其中轴(11a和11b)分别在向上方向和向下方向上从中性位置(H-H)移动,并且围绕它们各自的轴线转动轴(11a和11b),借此,成对的管状综线(12)形成梭口(L/N)而没有使彼此交叉。综线管(12a)连同所张紧的经纱纱线(P)的转动和向上移动导致先前放置的经纱纱线被向前推动并与织物织口对齐。新的纬线(G)使用用于引纬的合适的装置(未示出)引入到所形成的梭口(L/N)中。
[0203] 接着,如图8b中所示,轴(11a和11b)中的每一个被带到中性位置(H-H),借此,成对的管状综线(12a和12b)也呈现相应的水平位置。综线(12a和12b)至中性位置H-H的移动优选地通过在由箭头(D)所示的方向上共同推进梭口形成单元(1)和引纬单元(2)(由于其一起容纳在子框架中)至所需的距离被执行以使所需长度的经纱纱线(P)能够释放开,该经纱纱线呈现在相互作用的编织织物(A)和综线管(12)之间的L形状路径。推进单元(3)的致动导致子框架以及由此处在恒定位置关系的梭口形成单元(1)和引纬单元(2)远离刚引入的纬线(G)共同运动,借此,随后的梭口(L/N)可以被形成且连续的纬线可以引入到所形成的梭口中。
[0204] 接着,如图8c中所示,轴(11a和11b)分别在向下和向上方向上移动并且围绕它们的轴线朝向彼此转动。因此,成对的管状综线(12a和12b)彼此交叉,从而形成连续的新的梭口(L/N)。再次,综线管(12b)连同张紧的经纱纱线(P)的转动和向上移动导致先前放置的经纱纱线朝向织物织口被对同并与织物织口对齐。新的纬线(G)使用用于引纬的合适的装置(未示出)引入到所形成的新的梭口(L/N)中。
[0205] 再一次,如图8d中所示,轴(11a和11b)移动至中性位置(H-H),借此,成对的管状综线(12a和12b)也呈现相应的水平位置。如上所表示的,综线(12a和12b)至中性位置H-H的移动优选地通过在由箭头(D)所示的方向上共同地推进梭口形成单元(1)和引纬单元(2)至所需的距离被执行以使所需长度的经纱纱线(P)能够释放开,该经纱纱线呈现在编织织物(A)和综线(12)之间的L形状路径。这通过致动导致梭口形成单元(1)和引纬单元(2)从刚引入的纬线(G)共同地移开的推进单元(3)而实现,借此,随后的梭口(L/N)可以形成且连续的纬线可以引入到形成的梭口中。
[0206] 如上所表示的以及从图8a-8d可观察到的,经纱纱线(P)呈现从形成梭口的综线管(12a和12b)至包括这些经纱纱线(P)的相互作用的编织材料(A)的L形状路径。此外,经纱纱线(P)在正被生产的编织材料的编织方向或长度方向上移动。因此,所产生的梭口(L/N)以相对于所生产的编织织物(A)的面的一定角度定向,且该所产生的梭口不与织物(A)的面成直线。
[0207] 经纱纱线(P)的L形状路径通过使用筘独特地消除了对执行打纬操作的需要。由于在梭口形成期间接近于刚放置的纬纱纱线的经纱纱线朝向织物织口直接地推动并对齐刚放置的纬纱纱线,这会发生。因此,附加编织的工艺必然会是显著地简化的并且表现为是有效的。
[0208] 已经描述了附加编织工艺的工作周期,这里提供一些其它相关方面以促使该新颖的附加编织工艺的灵活性和通用性是恰当的。
[0209] 鉴于上述描述涉及使用梭口形成单元(1)以生产是单层编织织物(A)的翼缘,在图9a中示出一种结构,其中,一系列的三个梭口形成单元(1a、1b、1c)用于生产具有由例如三层编织织物(A1、A2、A3)组成的翼缘的“T”形横截面梁状异形3D织物物品。在翼缘中所需的编织织物层的数量与异形梁状3D织物物品的性能要求对应。这些梭口形成单元(1a、1b、1c)可以优选地同时操作以同时形成所有的梭口并由此实现相对较快的编织。
[0210] 这里可以指出的是,相应的三个梭口(a)沿着编织的长度方向彼此隔开,且(b)该三个梭口处在不同的竖直阶梯状水平面/面以使该三个独立的编织织物层的翼缘能够生产。梭口形成单元(1a、1b、1c)的长度方向的隔开可以使得不同编织层(A1、A2、A3)的卷曲纱线的所产生的峰和谷或者面对彼此出现,如图9a中所示,或面对相反地出现,即在一个织物中的峰面对邻接的织物的谷,如图9b中所示。后者结构优选地用于更好地嵌套织物以获得更好的纤维分布和相对紧凑的或密集的翼缘。在这两种情况下,如在图9a和图9b中所示的,可以注意到的是,该三个梭口形成单元(1a、1b、1c)在相同的方向上定向。
[0211] 图9c表示了两组梭口形成单元(1a、1b、1c和1d、1e、1f)的使用,例如当生产诸如其具有“I”形横截面的异形梁状3D织物物品的两个翼缘时。图9c中的两组梭口形成单元布置在CF的相同边缘侧(图9c中,顶部)以生产作为“I”形梁状异形的上部翼缘和下部翼缘的相应的织物层(A1、A2、A3和A4、A5、A6)。再次,所有的梭口形成单元在相同的方向上定向。这种布置也可以改变,借此,两组梭口形成单元(1a、1b、1c和1d、1e、1f)可以具有如图9c中所示的相反地面对彼此,即定位在CF的顶部边缘侧和底部边缘侧并且以相反的方向定向(即面对彼此)。
[0212] 在图9c和图9d中表示的两组梭口形成单元(1a、1b、1c和1d、1e、1f)示出为平行地布置。但是,该两组梭口形成单元也可以具有如图9e中所示的相互成角度的构造以生产,例如从一端至相对端变窄或逐渐缩减的异形梁状3D织物物品。如图9f中所示,不平行的编织材料也可以直接被生产并且通过以逐渐倾斜的方式适当地移动梭口形成单元与CF连接,同时在附加编织过程期间保持CF平行于另一个梭口形成单元。如图9f中所示,当编织织物(A1)平行于CF的边缘生产时,编织织物(A2)以相对于织物(A1)的角度或相对于CF的边缘倾斜地被生产。
[0213] 此外,用于解释其基本工作原理的上面介绍的梭口形成单元(1)的结构和方向已经示出布置成形成相对于CF的表面90°定向的梭口。但是,形成相对于CF的表面以不除90°外的角度定向的梭口也是可能的。通过合适的设计和结构工程,梭口形成单元(1)以及由此综线(12)可以布置成形成相对于CF的表面以一定的角度例如30°、45°、60°、75°等定向的梭口,如图10a中所示。
[0214] 为了便于表现想法,图10a示出了定位在CF的顶部边缘上方的两个梭口形成单元(1g和1h)的俯视图。这些梭口形成单元(1g和1h)以关于CF的表面的相互的相对的+θ°和-θ°角度定向,以用于产生相对CF的表面以不同于90°的角度定向的梭口。梭口形成单元(1g和1h)使相应的织物(A1、A2)能够在相对不同的水平面生产。梭口形成单元(1g和1h)的这种方向对于编织具有如图10b中表示的包括在编织织物(A1和A2)中关于CF的表面以偏斜方向+/-θ°定向的纬纱纱线的翼缘(或腹板)的3D织物物品是有利的。如果需要,多于一对的相互相对的定向的梭口形成单元如1g和1h可以被布置并用于编织具有3D织物物品的翼缘中的纬线的偏斜方向的相应数量的织物层。包括以相互相对的偏斜+/-θ°方向定向的纱线的3D织物物品的翼缘将自然地提供对剪切变形的相对增大的抵抗。
[0215] 在这里指出梭口形成单元(1)可以关于其结构和安装布置以许多不同的方式改变是恰当的。此外,梭口形成单元(1)的结构和安装布置也可以构造成使得单元可以部署在两个相互成角度的,例如水平的和垂直的平面内,以直接生产相应的编织材料。如图11a中所示,阶梯状编织织物(A1和A2)被生产并连接至CF。这种水平的阶梯状编织材料和竖直的阶梯状编织材料(A1和A2)可以或者在如图11a中表示的CF的一个表面或者在如图11b中表示的两个表面生产。如图11c中所表示的,阶梯状编织材料(A)在两个CF的相对面之间也是可生产的。
[0216] 如图11d中所示的阶梯状的之字形的编织结构(A)也可以可选地通过以共同的方式以预定的有序的顺序适当地的逐渐对角地移动梭口形成单元(1)和引纬单元(2)如从CF的一端至相对端的编织过程一样地来生产。这种之字形的相互作用的编织织物(A1和A2)可以或者在CF的一个表面或者在两个表面生产。此外,这些之字形的编织织物(A1和A2)可以或者同相地或者彼此距离一些距离偏移地或反相地生产;最后提到的结构在图11d中表示。同样,不用强调,现在本领域的技术人员将理解,之字形的编织织物也可以如图11e中所示出的正弦曲线状结构(A1和A2)一样地被生产。这些整体的阶梯状、之字形和正弦曲线状编织结构用作用于CF的加强肋。应当注意的是,之字形的编织织物不一定需要跨过CF的顶部边缘和底部边缘,如图11d中所示出的。此外,编织之字形织物和正弦曲线织物的峰可以在相对于CF的边缘的不同高度处,并且不一定在如图11d和图11e中所示出的相同的高度处。
[0217] 然而,在图11d和11e中所示出的之字形支承的3D织物物品可以使用一对梭口形成单元来生产,在图11a-图11c中所示出的阶梯状支承的3D织物物品可以使用在相互成角度的平面上工作的两组梭口形成单元来生产。这里强调生产3D织物物品的这些不同方面以提出新颖的附加编织方法的通用性。
[0218] 现在本领域的技术人员将理解,通过以逐渐增加(或减少)的数量在每个梭口形成单元中使用所选择的综线,可以生产各种3D织物物品,其中相对增加(或减少,取决于其如何被观察)宽度的相互作用的编织材料被形成。当在腹板和翼缘的角部处制作时,这种不同宽度的编织织物形成圆角或“圆形”角部(Af),如图12a中所示出的。在腹板-翼缘的角部处包含这种不同宽度的编织材料,不仅加强腹板-翼缘的相交的接合处,而且防止在角部处的力/载荷的集中,借此提高了这种3D织物物品的性能。同样,通过以逐渐增加(或减少)的数量在每个梭口形成单元中使用所选择的综线,不同宽度的编织材料可以形成在腹板和/或翼缘的纵向边缘处以使翼缘的纵向边缘的结构逐渐缩减(At),如图12b中所示出的。通过包括在纵向边缘处的这种不同宽度的编织材料再次生产逐渐缩减的表面有助于防止边缘处的力/载荷的集中,借此提高这种3D织物物品的性能。
[0219] 另外的方面
[0220] 在前述中,已经描述了新颖的附加编织方法的重要方面。为了以令人满意的方式实际执行附加编织,下面要考虑一些另外的方面。因此,这些方面是附加编织工艺的重要组成部分。
[0221] (a)用于保持编织织物的宽度的结构
[0222] 在织物推进操作和纬线张紧操作期间,经纱纱线的成角度供应(相对于生产的相互作用的编织织物的表面)可能导致经纱纱线中的张力的生成。因此,所生产的编织织物可能变得或者更窄或者在宽度是不均匀的。为了克服这个问题,需要使用夹持系统以一致地保持所生产的编织织物的宽度,类似于传统编织中边撑的使用。因此,用于保持编织织物的宽度的夹持结构构成该附加编织工艺。
[0223] 图13a中示出了织物夹持单元及其相对工作位置。夹持单元的颚板(4a和4b)中的至少一个是可移动的,使得在颚板(4a和4b)之间的织物可以通过抵着彼此按压这两个颚板而稳固地保持。同样,织物可以通过远离彼此移动颚板(4a和4b)而释放。在箭头(D)方向上推进子框架或在子框架的在箭头(D)方向上的向前运动期间,编织织物在颚板(4a和4b)之间靠近织物织口位置保持按压,以便相应地抽出经纱纱线,而不导致所生产的编织织物变窄。在推进操作完成后,夹持颚板(4a和4b)然后远离彼此移动并且织物被释放。随后,夹持颚板移动返回靠近织物织口位置,以在下个周期期间用于夹持操作。面朝梭口形成的侧面的夹持颚板(4a和4b)的侧表面优选地靠近正被编织的织物中的每一个的织物织口。不用声明,在手边符合需要的合适尺寸的夹持颚板(4a和4b)支撑在子框架中,且其可以以不同的方式安装并且气动地、机械地、磁力地、机电地等来操作。现在本领域的技术人员将理解,对于每个正生产的编织织物层,相应数量的夹持单元的使用将是合意的。夹持单元的相对位置将如图13b中所示出的,其中成对的保持器4a-4aa、4b-4bb和4c-4cc用于独立地和共同地夹持织物层。
[0224] (b)用于纬纱纱线从梭口收回的结构
[0225] 另一方面涉及收回牵引已经从梭口移除的针的纬纱纱线。连同所选择的引纬方法(用于引入单纬或多纬),纬纱纱线的夹持和推动结构被包含并且其是该附加编织工艺的组成部分。这种结构也可以通过气动、机械、磁、机电等装置来操作。
[0226] 用于与单纬一起使用的纬纱纱线夹持和推动结构(未示出)的示例基本上包括一对辊,该一对辊进入位置且挤压在彼此上,使得在针从梭口出现后,纬纱纱线被挤压在该对辊之间。这些辊然后在所需的方向上被驱动,借此纬纱纱线被切向驱动直到作为正被生产的织物中的纬线被适当地并入。合适的传感器指令辊在正确的位置(在每次引纬之后,当用于纬线的纱线的长度变短时)停止,使得并入在编织织物中的纬线的长度总是恰当的和相等的。
[0227] 另一个类型的纬纱纱线夹持和推动结构优选地使用夹持从梭口出现的纬纱纱线的成对的颚板或磁。这些颚板或磁铁,例如通过将其附接至合适长度的同步带,优选地直线地移动。带在传感器的控制下运行以在每次引纬后,当用于纬线的纱线长度在每根纬线并入编织织物后不断减少时停止在正确的位置。
[0228] 这里可以指出的是,当使用钩针来引入双纬时,然后纬纱纱线可以穿过夹持结构,该夹持结构优选地连接至由往复杆控制的汽缸或凸轮。这两种类型的工作杆提供预设定的恒定冲程长度以拉动在编织织物和其供应源之间行进的连续的双纬。
[0229] (c)纬线穿线和裁断
[0230] 与使用相对较小长度的单纬纱线一起工作要求在某些数量的引入已经使用同样的纬纱纱线进行后使用新的长度的纬纱纱线穿过其输送针。这可能是耗费时间的。为了克服这个情况,纬线输送针优选地是容易可用的自穿线类型。预裁断长度的纬纱纱线的端部端侧定位在针的路径中,使得纱线在针上施加一定压力。由于纬纱纱线穿过针的针眼,其滑入针眼的特殊切口并自动地穿入针眼。这种自穿线针的使用是附加编织工艺的组成部分。在纬线已经被穿入针的针眼后,用于裁断纬纱纱线的适当定位的装置被致动以裁断所需长度的纬纱纱线。当与双纬一起工作时,这种情况不会产生。
[0231] (d)在闭合的梭口中的引纬
[0232] 恰当的是,在这里指出在一些情况下为了一致地实现所生产的编织织物的恒定宽度及在推进操作期间在经纱纱线上运用更好的控制,以及通过上面描述的单元的所编织织物的夹持,使针保留在梭口中直到形成随后的新的梭口是有益的。抽出由经纱纱线捕获的针促使经纱纱线放置在闭合的梭口中,且因此该结构获得一定的坚固性。穿过闭合的梭口抽出经纱纱线是一种以前未遇到过的全新的方法。
[0233] (e)夹持并支撑用于编织的CF的装置
[0234] CF在所需位置中的保持或夹持优选地通过机械、磁、气动装置中的一个或多个来实现。在CF上的其中编织待被执行的部分从任何障碍,例如可能从考虑周到地预布置的支撑元件产生的障碍处于自由状态。夹持的支撑使得其允许单个或多个CF被保持在平的/扁平的、弯曲的、折弯的以及这样的组合的结构中。其还允许夹持的和支撑的CF是规则的形式或不规则的形式,或带有或不带有开口的管状。此外,其可以夹持相等的或不等的尺寸、相同的或不同的形状的多个CF,并且或者在相对平行的或或者不平行的或者组合的结构中夹持。此外,这种装置可以以固定的或直线移动的或成角度转动或旋转的方式夹持并支撑CF。例如当加工多个CF时,另外的支撑件例如间隔条和环形物的使用可以考虑用于以所需的距离和结构保持不同的CF。用于保持或夹持并支撑CF的装置是附加编织工艺的组成部分。
[0235] (f)用于供应CF的结构
[0236] 在一些情况下,当必须生产比机器在其尺寸内可以直接生产的显著更长的长度的直线型3D织物物品时,于是可以使用如图13c中所示的优选地所需规格的一个或多个CF的卷状物(5),图13c示出附加编织工艺和不同单元中的一些的相对结构的俯视图。如图13c中表示的,CF的这种卷状物(5)可以安装在合适的轴/保持器或类似物上以获得处于连续长度中的相对较长的CF的供应。为了连续生产,CF的前端从其供应源抽出并且夹持在主框架上的其支撑件中,同时在卷状物端部侧的CF也被导引和夹持。然后,使用经纱纱线和纬纱纱线执行编织以生产与CF结合以获得3D织物物品的相互作用的编织织物(A)。在已经生产第一长度的3D织物物品之后,CF从其保持器释放并且一段新的CF从供应卷状物(5)抽出,而不裁断其。第一生产的长度的3D织物物品相应地从子框架抽出并放置到连接至主框架的合适的接受器/支撑件(图13c中未示出)中。新释放长度的CF然后固定在其支撑保持器中,并且容纳梭口形成单元和引纬单元的子框架连同其它系统移动回起始位置并从其在刚生产的3D织物物品中停止的点重新开始编织。用于能够地连续附加编织的供应CF的结构是附加编织工艺的组成部分。
[0237] (g)用于供应经纱纱线的结构
[0238] 经纱纱线/麻线的供应优选地从独立源例如缠线管或线轴获得。它们优选地由子框架支撑,使得它们通常具有用于形成梭口的综线的直接和恒定的供应点。可选地,经纱纱线的供应件可以从子框架的外部被支撑。用于每组综线的经纱纱线可以通过常见的可用的张紧设备单独张紧或共同地张紧。如果经纱纱线/麻线被裁断以及当经纱纱线/麻线被裁断时,例如当必须生产不同横截面且保留在线轴中的纱线可以进一步用于使经纱的损失最小化时,可以以所需的方向设置保持器,以用于保持经纱纱线/麻线的开口端。支撑在子框架上的用于供应经纱纱线的结构是附加编织工艺的组成部分。
[0239] (h)用于保护CF的装置
[0240] 为了防止CF在某些情况下被在梭口形成操作期间接触其表面的综线损坏,可以以折叠、弯曲或平面形式使用防护装置,例如金属、塑料、织物、纸张等的合适的薄片。这种片状材料可以适当地放置并且保持在CF的表面与邻近其的综线之间。此外,这种保护性片状材料可以具有固定或活动的形式。用于保护CF的装置是附加编织工艺的组成部分。
[0241] (i)用于操作附加编织工艺的程序
[0242] 所指出的用于实施附加编织程序的各种结构和装置适当地连接至彼此,以用于通过合适的程序以所需的顺序步骤操作。根据在生产中的3D织物物品的要求,这种程序也考虑到了用于不同操作步骤的令人满意的性能的时间需求要求。该程序可以是数字的/电子的或机械的或这两种类型的组合。这种操作程序是附加编织工艺的组成部分。
[0243] 附加编织工艺的产物
[0244] 已经充分描述了附加编织工艺的必要方面,提出其通用性是恰当的。因此,在图14a-14z中表示了这种新颖的附加编织工艺使用CF、经纱和纬线可以生产的3D织物物品的一些示例。这些示例也补充了根据图11a-11e已经在前面表明的那些示例。通过3D织物物品的所有这些示例,本领域的技术人员将直接注意到,附加编织机器可以是非常通用的,因为本质上附加编织机器的梭口形成单元、引纬单元和推进单元可以通过合适的定向、操作和构造而不同地被使用以直接地生产包括一个或多个CF或使用经纱纱线和纬纱纱线编织并且同时在任何所需的位置通过相互的全过厚度和相交的方式结合至CF的一个或多个相互作用的编织材料(A)的无数的3D织物物品。这里突出了图14a-14z中示出的3D织物物品的示例的重要方面/特征。此外,对于本领域的技术人员将是明显的是,这种3D织物增强物品与所需的基体材料,无论是合成的或天然的或它们的组合,例如树脂、环树脂、热塑性塑料、金属、陶瓷、碳、水泥混凝土、琥珀、粘土、泥浆等一起浸渍将独特地形成以前未实现的高性能和抗分层的单件式复合材料。
[0245] 图14a例示了由两个腹板CF1和CF2以及两个编织的翼缘(A1、A2)组成的“双加”截面异形3D织物物品。图14b示出“Pi”形截面异形3D织物物品,其中,腹板包括彼此分离的两个CF(CF1、CF2)且翼缘(A)是编织的。可以注意到的是,在两个CF腹板之间的翼缘的部分也是编织的。图14c中示出了“Z”(或“S”)形截面弯曲轮廓,其中,腹板CF是弯曲的且上部翼缘(A1)以弯曲的形式编织至腹板CF的左侧,且下部翼缘(A2)以弯曲的形式在腹板CF的右侧编织。
[0246] 图14d中示出了梯形截面的中空3D织物物品,其中左侧腹板和右侧腹板由彼此不平行的CF1和CF2组成,且顶部翼缘和底部翼缘(A1和A2)被编织成平行于彼此。图14e示出了弯曲/弯折或单一曲率CF,其用于以连续的方式形成上部翼缘和下部翼缘以及它们的通过在中间的直线编织腹板(A)连接至彼此。同样,图14f中示出了CF,其具有双曲率,以用于以连续的方式形成左侧腹板和右侧腹板以及它们的通过在中间的弯曲编织翼缘(A)的连接。
[0247] 图14g示出了CF,其是圆形的和扁平的,其中圆形开口在其中心以及编织的圆形翼缘(A)在圆形腹板的右侧和其圆形开口的边缘周界处突出。图14h中示出了3D织物物品,其包括两个间隔的和平行的扁平圆形腹板CF1、CF2,腹板CF1、CF2通过编织翼缘(A)在所需的径向距离处连接。在这两个示例中,编织材料将具有开始-结束联接点。但是,如果需要,编织的翼缘(A)可以以借此编织在达到开始位置后在更高的平面中比以前延续更多一点以实现与位于相对低的平面中的先前所生产的编织翼缘(A)的重叠的方式生产。这样实现了翼缘和翼缘-腹板联接处的提高的增强。
[0248] 在图14i和图14j中所示出的3D织物物品中,“腹板”CF是无缝或有缝类型的管状。以翅片(A)形式的“翼缘”被编织并连接至管状腹板CF。尽管图14i中的编织翅片(A)在径向方向上从管状CF的内壁延伸,但是在图14j中翅片(A)在径向方向上从管状CF的外壁延伸。
[0249] 图14k示出了弯折的异形3D织物物品,其在一端具有“T”形截面且在另一端具有“Pi”形截面。它的腹板由两个弯曲CF组成,该两个弯曲CF在一端侧结合以形成“T”形截面并且在另一端部侧分离以形成“Pi”形截面。翼缘(A)以相应的弯曲方式编织,借此在相应的弯曲方向上的经纱纱线的并入消除了应力积聚。图14m中示出了I形截面异形3D织物物品,其中它的腹板由CF组成。虽然腹板的顶部边缘是线性的,但是其底部边缘是线性边缘和弯曲边缘的组合。顶部翼缘和底部翼缘(A1和A2)相应地在顶部编织成线性的且在底部编织成直线-弯曲的。
[0250] 图14n中示出了弯折的“+”形截面异形3D织物物品。其翼缘由CF组成且编织的腹板(A)在CF的表面和背面生产。相比之下,图14p中所示的弯折的“+”形截面异形3D织物物品具有其由CF组成的腹板且编织的翼缘(A)在CF的左侧和右侧生产。
[0251] 图14q示出了3D织物物品,其由成某种形状的CF翼缘和从CF翼缘的顶部表面突出的多个腹板(A)组成。编织的腹板(A)具有合适的不同长度。此外,两个最外层编织腹板(A)的形状是锥形的且不同于在其之间的那些腹板。图14r中示出了3D编织物品,其包括CF翼缘和具有大于CF的长度的长度的两个平行的编织腹板(A1和A2)。
[0252] 图14s中了示出在两个端部侧具有相对倒转的“T”形横截面的3D织物物品。腹板由CF组成且编织翼缘(A)从CF的底部边缘侧延续至其顶部边缘侧。连接底部翼缘和顶部翼缘的编织翼缘(A)的部分可以具有如所示的有坡度的/倾斜的方向或竖直的。图14t示出了包括方形的CF翼缘和从CF的顶部表面突出的方形状的多个腹板的3D织物物品。图14u中所示的3D织物物品包括翼缘CF和从翼缘CF的顶部表面向外突出的编织螺旋腹板(A)。
[0253] 图14v示出了包括腹板CF和从CF的一个表面向外突出的多个编织翼缘(A1、A2和A3)的3D织物物品。这些翼缘具有不等的宽度和长度。图14w中示出了倒金字塔状CF腹板和在其顶部边缘的外侧处的编织翼缘(A)。同样,图14x中示出了圆锥状CF腹板和在其边缘的内侧处的编织翼缘(A)。图14w和图14x中所示的编织翼缘中的每一个的开始端和结束端可以或可以不在合适的地点彼此重叠。
[0254] 图14y中示出了带有或不带有接缝的管状CF,该管状CF具有在其外部表面在距其端部侧中的一个的所需距离处编织的翼缘(A)。图14z示出带有或不带有接缝的管状CF,该管状CF在其外部表面具有所需长度和螺距的螺旋状编织翼缘(A)。
[0255] 现在对于本领域的技术人员将是明显的是,3D织物物品也可以通过改变或更改由附加编织工艺生产的3D织物获得。例如,如图14-l中所示出的,H形截面轮廓的由两个CF组成的下部腹板部分可以向外弯曲以将H形横截面改变成在其基部具有编织部分(A)的Pi形截面,同时仍然连接在各自的方向上从竖直面至水平面连续弯曲的两个CF。同样,如图14-o中所示出的,I形横截面轮廓的由编织材料(A)组成的顶部翼缘可以以相对于腹板CF的一定角度向上转动以将其改变成具有水平的基部的“Y”形横截面。一种横截面形状改变至另一种横截面形状可以通过切掉3D织物物品的某些部分实现。例如,“I”形截面异形梁状3D织物物品的腹板可以在中间纵向地切割以获得两个“T”形截面异形3D织物物品。同样,在翼缘的表面上突出的“+”形截面异形梁状3D织物物品的腹板部分可以被切掉以获得“T”形截面异形3D织物物品。因为相交的腹板和翼缘的全厚度的完整性仍然将保留,所以通过附加编织工艺生产的3D织物物品的翼缘或腹板或该两者的这种选择性的切割将不损害所形成的新的3D织物物品的结构,以及由此性能。
[0256] 同样,根据应用要求,包括由所描述的新颖的附加编织工艺生产的3D织物物品的复合材料可以被机械切割以从一种形式的产物转变成另一种形式的产物。归功于相交的腹板-翼缘的全厚度的完整性,对分层的抵抗将使得复合材料产物比通过使用现有的纺织品增强材料可能更可靠。
[0257] 改变的可能性
[0258] 用于通过使用CF、经纱纱线和纬纱纱线生产3D织物物品而设计的所描述的附加编织工艺可以以不同的方式改变,而不偏离其精神。例如,在其中只有一个相互作用的编织层需要被生产的情况下,传统的综线可以在CF的一个表面或两个表面被使用,以用于移动经纱纱线以形成梭口。在这种情况下,梭口将与正被编织的织物的面成直线地形成。此外,连同使用传统的综线,打纬筘可以适当地改变和使用。
[0259] 在前描述的操作步骤中的一些可以改变,例如用于形成不同梭口的顺序、用于引纬的使用的不同类型的针、以及通过或者织物的或者在子框架中的共同梭口形成单元和引纬单元的变化的推进在不同编织层之间的相对不等的间距中的引纬。只使用一个共同的梭口形成单元和引纬单元以通过层建造3D织物物品是可能的,尽管这样将是效率低的、耗费时间且是不经济的。但是,当生产螺旋状编织结构时,使用一个共同梭口形成单元和引纬单元将是有利地必要的。
[0260] 梭口形成单元中的综线可以安装在在一定范围内可扩张-可收缩的轴上以在编织期间展开并使经纱纱线更靠近以形成编织织物,其中经纱纱线不是线性地并入,而是例如以正弦曲线的方式并入。编织织物的不同层使用相对不同的编织图案、不同的纤维和不同的纤维方向来形成也是可能的。
[0261] 所描述的附加编织工艺不应被认为限于其通过仅纬线将正被生产的相互作用的编织材料连接至CF的能力。特定长度的经纱纱线(P)可以首先穿过以优选的环状形式的用于可靠连接的适当地被夹持的CF并且然后穿过描述的如图15a中所示的管状综线(12)。从管状综线(12)的顶部出现的这些经纱纱线的端部可以由合适的结构保持,使得经纱纱线被释放或被供给,以用于使编织进行。通过其中经纱纱线的一端连接至CF的这种经纱设置,新颖的3D织物物品可以通过将这些经纱纱线(P)与纬纱纱线(G)一起编织来生产来编织织物(A)而被生产,如图15b中所示。这里可以提到的是,可以使用一片或多片经纱纱线。当使用多于一片经纱纱线时,这样的片可以彼此平行或垂直于或相对于彼此成合适的角度。纬纱纱线可以与这些片中的每一个的经纱纱线一起编织。图15c示出了附接至CF的两个平行的编织织物(A1和A2)。
[0262] 纬纱纱线可以连接至如图15d中所示的弯曲90°的相同的CF,或连接至如图15e中所示的分离的CF。如图15f中例示的,当生产围栏状不规则形状的3D织物物品时,在一端与CF连接的经纱纱线(P)可以选择性地开始运转/动作并以合适的步骤/顺序取走/使失效/切割以形成一定形状的3D织物物品,在该3D织物物品中经纱(P)和纬线(G)交织以形成相互作用的编织织物(A),并且这些纱线也连接至在编织期间以一定角度弯折或根据所需的形状弯曲的相同的CF。可以指出的是,在这种情况下,经纱纱线将不直接穿过CF的相对于CF的穿过其经纱纱线通过环状形式的穿线被首先连接的部分是弯折/弯曲的部分。根据待生产的3D织物物品的形状和其它要求,所涉及的经纱纱线将必须顺序地从管状综线抽出,在所需的位置穿过CF的弯折/弯曲部分,重新穿过管状综线,并且进一步的编织重新开始/继续。
[0263] 所描述的将经纱纱线和纬纱纱线连接至CF的方式可以扩展至使用根据本发明的作为在第二步骤中的CF的预生产的3D织物物品来生产3D织物物品。例如,如图15g中所示,以I形截面梁形式的预生产的3D织物物品(K)也可以用作为新的CF。如前面描述的,通过将经纱纱线穿过其腹板并使其与穿过翼缘的纬线交织,新的相互作用的编织织物(A)将与如所示的I形梁的腹板和翼缘连接被生产以产生新的3D织物物品。这种结构将进一步提高复合材料I形梁的性能和可靠性。
[0264] 此外,凭借将子框架支撑在自动机器或固定支柱上,在不同的方向上执行编织变得可能,因为梭口形成单元和引纬单元是子框架的部分。也变得可能的是通过使用多于一个的子框架执行编织,该多于一个的子框架中的每一个通过一个共同的支柱或单独支柱支撑并且以互不干扰的方式布置。这样,合适的设计、构造和工程结构的一个或多个数量的梭口形成单元可以以相对于CF的不同的组合和取向被使用并且加快了生产速度。
[0265] 除了使用处于相互平行的构造的并且串联布置的一个以上的梭口形成单元,梭口形成单元也可以以相互垂直的构造使用,借此可以形成在相应的定向上的不同梭口。在这些梭口中的纬线引入将导致也相互垂直于彼此的独立的编织织物的生产。例如,编织用于加强L形CF的两个壁的肋。不用说,一个以上的梭口形成单元也可以以任何所需的相互角度布置以生产相应的3D织物物品。本领域的技术人员现在将理解的是,各自独立地包括其相应的梭口形成单元和引纬单元的一个以上的子框架可以通过一个支撑件共同地支撑或通过不同的支撑件单独地支撑,并且通过合适的驱动器在旋转构造中移动,借此,也可以生产复杂轮廓的3D织物物品。
[0266] 根据本发明的涉及新颖的附加编织方法和设备、其3D织物物品以及包含通过附加编织工艺可生产的3D织物物品的复合材料的重要方面和实施方案的公开的详细描述,现在对于本领域的技术人员将是明显的的是,这些可以以许多不同的方式更改或改变。这样的变化将不会改变和限制在下面的权利要求中列出的这些发明的精神和范围。
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