三维整体编织技术课件PPT
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20 世纪 70 年代中期，法国欧洲动力公司也发明了类似的编 织机;
厚德 弘毅 博学 笃行
6
生产阶段
1982年，Floretine 申请了一个专利为“Magnaweave”的机 器设备。同时他提出了21*21由气动驱动的方型四步法编织机， 由开关控制行和列的驱动，纱管直径为1.5英寸，带纱不多。
20世纪 80 年代初，美国 Gumagna 公司发明了磁编技术， 自此三维编织技术得到了迅速发展。
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8
美国ALBANY公 司的可挂1000 纱线的角轮式 三维圆形编织 机能够生产相 邻层交织的编 织预制件
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9
Herzog 公司设计了三维实体编织机，由布置的 多行和多列方阵中的转子组成，通过增加轴向纱和 调整编织纱来改变织物的几何形状，以编织出各种 形状复杂的预制件。
天津工业大学复合材料研究所成功研制了组合 式三维编织机，标准化的编织单元通过灵活组合， 可满足不同形状和尺寸的编织要求。
美国 3Tex 公司也推出组合式角轮式编织机， 可以连续编织截面为 T 形等的预制件
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10
2
三维纤维预制体编织工艺
三维编织预型件的制作是三维编织复合材料制备的基础，而 且预型件的性能（也包括制作方法和工艺）从根本上决定了所 制成的复合材料的性能。
物。
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3
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4
前期
19世纪30年代末，编织物仍被认为是一种手工艺品。
19世纪40年代，W. J. Hamburger 在他的文章中首次定义了 一些与管状编织物性能Байду номын сангаас关的几何因素；
50年代，D. Brunn scheiler 深入研究了管状编织物的成型工 艺以及几何结构和拉伸性能；
1990年，Li对二步法圆型和方型三维编织均进行 了分析，给出了细观结构及工艺参数的关系 ，他认 为纱线截面均是圆形的，同时做了大量的试验以验 证理论分析，建立了用以预测纱线取向角，编织尺 寸和纱线体积含量的预制件结构模型。
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4） Du,G.W, Popper P.& Chou, T .W. Analysis of 3D Textile Preforms for Multi-direction Reinforcement of Composites , J. Mater.Sci, 26(1991),3438-48.
60年代，W. A. Douglass详细讨论了编织技术及机理，提出 了编织物作为复合材料增强体可以降低异型构件的制造成本。
编织物作为工程材料才又一次引起了人们的关注。
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5
中期
1969年Bluck 提出高速斜织和编织方法。 1971年，General Electric的研究人员开发的“Omniweave” 是三维编织技术的一个新发展。 1973年，德国人Maistre申请了一个专利，开发了一种编织 三维织物的方法。 20世纪 70 年代初，美国通用电气公司根据常规的编织绳原 理发明了万向编织机;
1982年，美国大西洋研究公司生产了一个大型四步法三维 编织机，携纱器64*194。
1989年，美国北卡罗来纳州立大学研制成功了一种全自动连 续喂纱的四步法编织机。
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7
1996年，天津工业大学 （原天津纺织工学院）复合材 料研究所研制成功了目前世界 上挂纱根数最多的一台由计算 机控制的全自动三维编织机， 可挂编织纱线2万根，不动纱2 万根。编织由计算机控制，可 编织异型构件。
三维整体编织技术
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1
主要内容
1 三维编织技术的发展历程 2 三维纤维预制体编织工艺 3 三维编织技术研究现状
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2
1
三维编织技术的发展历程
编织的基本概念
沿织物成型方向取向的三根或 多根纤维（或纱线）按不同的规律 运动，从而使纤维（或纱线）倾斜
交叉，并相互交织在一起，形成织
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二步法三维编织复合材料的研究情况
1） Popper,P.& McConnel, R, F, US Pat. 4719837. January 1988。1987年，由 Popper和 McConnel最早提出了二步法三维编织工艺并申请了 专利，引起业内人士的关注。他们认为二步法是三 维编织中运动步数最少的一种编织形式，比较容易 实现自动化，采用二步法三维编织同样可以编织各 种异型件，如圆形、工字型和T字型等制件，并且 可以达到轴向增强，使材料轴向性能优越。
三维 编织
纵横步进法编织 旋转法编织
二步法 四步法
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11
二步法编织工艺
第一步
第二步
二维编织过程纱线运动图
编织纱位置 编织纱 轴纱
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12
二步法编织机的一般构成
1.轨道盘：机器的主体，装有编 织纱纱锭、驱动装置 及编织纱 运动的轨道。 2.纱线安装系统分为：
⑴ 编织纱； ⑵ 轴纱。 3.成型板或成型环：起织物成型 作用。 4.提升机构
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15
2）1988年，Ko.Soebrto 和 Lei 对于轴纱采用碳纤 维，编织纱采用K-49的二步法三维编织预制件的力学 性能进行了测试分析。认为，此种预制件拉伸模量、 强度以及弯曲性能都比较好，适用于一定厚度结构件 的编织，可以用于直接承重，这样把二步法三维编织 的应用推进了一步。
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3）W. Li, M. Hammad,&A. El-Shiekh, Structural analysis of 3-D Braided Preforms for Composites: part II The two-step Preforms , J.Text. Inst, 1990,81, P515-537.
将成型的织物提升移去。
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13
二步法三维编织的特点
1. 预制件的整体形状一次成型 2. 编织过程中机器运动部件比较少，编织运动规律相对简单。 3. 轴向纤维比率大，可以达到80％。 4. 可以编织多种异型构件。 5. 根据不同用途灵活选择轴纱和编织纱种类和规格。 6. 预制件的幅宽比较窄，适用于横截面较小的编织。
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6
生产阶段
1982年，Floretine 申请了一个专利为“Magnaweave”的机 器设备。同时他提出了21*21由气动驱动的方型四步法编织机， 由开关控制行和列的驱动，纱管直径为1.5英寸，带纱不多。
20世纪 80 年代初，美国 Gumagna 公司发明了磁编技术， 自此三维编织技术得到了迅速发展。
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美国ALBANY公 司的可挂1000 纱线的角轮式 三维圆形编织 机能够生产相 邻层交织的编 织预制件
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Herzog 公司设计了三维实体编织机，由布置的 多行和多列方阵中的转子组成，通过增加轴向纱和 调整编织纱来改变织物的几何形状，以编织出各种 形状复杂的预制件。
天津工业大学复合材料研究所成功研制了组合 式三维编织机，标准化的编织单元通过灵活组合， 可满足不同形状和尺寸的编织要求。
美国 3Tex 公司也推出组合式角轮式编织机， 可以连续编织截面为 T 形等的预制件
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三维纤维预制体编织工艺
三维编织预型件的制作是三维编织复合材料制备的基础，而 且预型件的性能（也包括制作方法和工艺）从根本上决定了所 制成的复合材料的性能。
物。
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前期
19世纪30年代末，编织物仍被认为是一种手工艺品。
19世纪40年代，W. J. Hamburger 在他的文章中首次定义了 一些与管状编织物性能Байду номын сангаас关的几何因素；
50年代，D. Brunn scheiler 深入研究了管状编织物的成型工 艺以及几何结构和拉伸性能；
1990年，Li对二步法圆型和方型三维编织均进行 了分析，给出了细观结构及工艺参数的关系 ，他认 为纱线截面均是圆形的，同时做了大量的试验以验 证理论分析，建立了用以预测纱线取向角，编织尺 寸和纱线体积含量的预制件结构模型。
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4） Du,G.W, Popper P.& Chou, T .W. Analysis of 3D Textile Preforms for Multi-direction Reinforcement of Composites , J. Mater.Sci, 26(1991),3438-48.
60年代，W. A. Douglass详细讨论了编织技术及机理，提出 了编织物作为复合材料增强体可以降低异型构件的制造成本。
编织物作为工程材料才又一次引起了人们的关注。
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中期
1969年Bluck 提出高速斜织和编织方法。 1971年，General Electric的研究人员开发的“Omniweave” 是三维编织技术的一个新发展。 1973年，德国人Maistre申请了一个专利，开发了一种编织 三维织物的方法。 20世纪 70 年代初，美国通用电气公司根据常规的编织绳原 理发明了万向编织机;
1982年，美国大西洋研究公司生产了一个大型四步法三维 编织机，携纱器64*194。
1989年，美国北卡罗来纳州立大学研制成功了一种全自动连 续喂纱的四步法编织机。
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1996年，天津工业大学 （原天津纺织工学院）复合材 料研究所研制成功了目前世界 上挂纱根数最多的一台由计算 机控制的全自动三维编织机， 可挂编织纱线2万根，不动纱2 万根。编织由计算机控制，可 编织异型构件。
三维整体编织技术
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主要内容
1 三维编织技术的发展历程 2 三维纤维预制体编织工艺 3 三维编织技术研究现状
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1
三维编织技术的发展历程
编织的基本概念
沿织物成型方向取向的三根或 多根纤维（或纱线）按不同的规律 运动，从而使纤维（或纱线）倾斜
交叉，并相互交织在一起，形成织
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二步法三维编织复合材料的研究情况
1） Popper,P.& McConnel, R, F, US Pat. 4719837. January 1988。1987年，由 Popper和 McConnel最早提出了二步法三维编织工艺并申请了 专利，引起业内人士的关注。他们认为二步法是三 维编织中运动步数最少的一种编织形式，比较容易 实现自动化，采用二步法三维编织同样可以编织各 种异型件，如圆形、工字型和T字型等制件，并且 可以达到轴向增强，使材料轴向性能优越。
三维 编织
纵横步进法编织 旋转法编织
二步法 四步法
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二步法编织工艺
第一步
第二步
二维编织过程纱线运动图
编织纱位置 编织纱 轴纱
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二步法编织机的一般构成
1.轨道盘：机器的主体，装有编 织纱纱锭、驱动装置 及编织纱 运动的轨道。 2.纱线安装系统分为：
⑴ 编织纱； ⑵ 轴纱。 3.成型板或成型环：起织物成型 作用。 4.提升机构
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15
2）1988年，Ko.Soebrto 和 Lei 对于轴纱采用碳纤 维，编织纱采用K-49的二步法三维编织预制件的力学 性能进行了测试分析。认为，此种预制件拉伸模量、 强度以及弯曲性能都比较好，适用于一定厚度结构件 的编织，可以用于直接承重，这样把二步法三维编织 的应用推进了一步。
厚德 弘毅 博学 笃行
16
3）W. Li, M. Hammad,&A. El-Shiekh, Structural analysis of 3-D Braided Preforms for Composites: part II The two-step Preforms , J.Text. Inst, 1990,81, P515-537.
将成型的织物提升移去。
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13
二步法三维编织的特点
1. 预制件的整体形状一次成型 2. 编织过程中机器运动部件比较少，编织运动规律相对简单。 3. 轴向纤维比率大，可以达到80％。 4. 可以编织多种异型构件。 5. 根据不同用途灵活选择轴纱和编织纱种类和规格。 6. 预制件的幅宽比较窄，适用于横截面较小的编织。