Tessuti 3D: abbracciare la profondità

Man mano che le tecnologie avanzate continuano ad evolversi dalle antiche metodologie tessili, si apre un assortimento più ampio di opportunità.

Di Jim Kaufmann, redattore tecnico

Chiunque faccia un’indagine superficiale nell’intrigante mondo dei tessuti 3D scoprirà che il settore abbraccia un termine piuttosto nebuloso che porta a un numero indicibile di percorsi diversi e a una vasta gamma di opportunità. Una rapida ricerca su Google di tessuti 3D, ad esempio, produce circa 325 milioni di risultati, che includono versioni 3D di tutto, dai tessuti e maglieria tradizionali ai non tessuti e alle stampe non tradizionali, per non parlare di un elenco esponenzialmente diversificato di applicazioni, alcune ovvie e altri non così tanto. Una considerazione immediata che circonda questo crescente interesse è che gli ingegneri stanno finalmente diventando significativamente più a loro agio e accettando i tessuti 3D nelle applicazioni basate sulle prestazioni dinamiche. Allo stesso tempo, i designer di prodotto continuano a diventare ancora più abili nel creare tessuti o forse, più propriamente, materiali fibrosi, che presentano questi specifici requisiti tecnici, visivi e/o tattili.

La versatilità e le caratteristiche prestazionali chiaramente definite continuano a essere i principali motori dell’interesse per i tessuti 3D. Dato che praticamente tutte le tecnologie di produzione tessile possono essere adattate o modificate in qualche modo per creare tessuti 3D, l’ampiezza delle applicazioni è davvero quasi infinita.

La tessitura e l’intrecciatura 3D continuano a suscitare interesse e a trovare applicazioni soprattutto nel campo dei compositi, dove l’enfasi rimane sulla sostituzione dell’acciaio per ottenere una riduzione del peso. Secondo il dottor Keith Sharp, responsabile dello sviluppo di nuovi prodotti per la tessitura 3D presso Tex Tech Industries con sede a Portland, nel Maine: "I tessuti 3D in compositi sono perfetti per sostituire l'acciaio. È possibile tessere billette o preforme quasi a forma di rete che possono essere modellate in forme precise con design intricati, che consentono di risparmiare non solo sul peso, ma anche sulla manodopera nella produzione e potenzialmente aumentano anche l'affidabilità a lungo termine. Ci sono molte applicazioni ora, ma le pale della ventola del motore a reazione LEAP che Albany International sta tessendo in 3D sono probabilmente il più grande esempio di Questo."

La capacità di controllare il posizionamento delle fibre e personalizzare i percorsi del filo per ottenere profili prestazionali specifici si riflette anche nel modulo motore LEAP. Secondo il sito web di Albany International, LEAP offre i seguenti vantaggi:

L’interesse per i compositi tessuti 3D sta guidando l’innovazione di nuove apparecchiature poiché i produttori di macchinari stanno diventando sempre più attivi nel settore 3D. Storicamente, le macchine per tessere 3D erano versioni altamente modificate delle tradizionali macchine per tessere 2D, oppure erano pezzi unici costruiti su misura con in mente concetti di prodotto specifici. Negli ultimi anni, il gruppo svizzero Stäubli, noto per i suoi sistemi di controllo della perdita di ordito jacquard, ha introdotto il suo sistema di tessitura per tessuti tecnici: una macchina per tessere per carichi pesanti derivata da un design modulare che, se accoppiata ai suoi jacquard o al controllo della perdita di ordito Unival sistemi, offre un'incredibile flessibilità nella progettazione del prodotto insieme alla capacità di produzione per produrlo.

Per non essere da meno, Lindauer Dornier, con sede in Germania – ampiamente nota per la produzione di macchine per tessere per tessuti tecnici, industriali e ad alte prestazioni – ha recentemente introdotto una collezione di prodotti mirati direttamente all’industria dei compositi. I suoi sistemi compositi ora includono una macchina progettata esplicitamente per la tessitura di preforme 3D. La suite comprende anche una linea di nastri unidirezionali spread tow e macchine specifiche per la tessitura di stoppini e nastri spread tow.

Articoli recenti trovati sui siti web Gizmodo.com e ZDnet.com costituiscono ottimi esempi di quanto siano diventati importanti i tessuti 3D. Il primo articolo su Gizmodo di Julian Goldman proclama: "Il futuro è lavorato a maglia: perché l'antica arte del lavoro a maglia è di nuovo high-tech". Il secondo articolo su ZDnet di Greg Nichols pubblicizza "La scienza high tech dietro il lavoro a maglia 3D (sì, lavoro a maglia!)". Entrambi gli articoli si concentrano sull'avvento della lavorazione a maglia a trama 3D o sagomata e sul controllo della dimensionalità presente nelle strutture a maglia, ma non inerente ai tessuti, insieme ai miglioramenti apportati all'interfaccia utente che portano a progetti di prodotti a maglia più efficaci ed efficienti. La maglieria 3D offre non solo aspetti di progettazione del prodotto (si programma la macchina, si carica il filo e ne esce un capo completo) ma crea anche il potenziale per incorporare l'elettronica indossabile in prodotti a maglia completamente modellati, alcuni dei quali sono già arrivati ​​sul mercato. L'Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA) con sede a Cambridge, nel Massachusetts, un istituto senza scopo di lucro con sede vicino al Massachusetts Institute of Technology (MIT), è stato fondato grazie a finanziamenti federali per promuovere l'uso delle tecnologie tessili in dispositivi e sistemi integrati e collegati in rete. Nell’ambito di questo impegno, AFFOA si sta concentrando sull’efficacia della lavorazione a maglia 3D per creare forme complesse. Yoel Fink, amministratore delegato dell'AFFOA e professore di scienze dei materiali e ingegneria elettrica al MIT, è stato citato nell'articolo di Goldman affermando: "Non pagherai più per la maglietta. Pagherai per quello che quella maglietta fa per te". . Paghi il servizio e ricevi il tessuto." Sicuramente un modo diverso di guardare al tessile del futuro.