3D composites
ত্রিমাত্রিক সংমিশ্রণে জটিল ত্রিমাত্রিক কাঠামোতে সাজানো সুতা বা টো থেকে নির্মিত ফাইবার প্রিফর্ম ব্যবহার করা হয়। এগুলি একটি থ্রিডি বুনন প্রক্রিয়া, একটি থ্রিডি বুনন প্রক্রিয়া, একটি থ্রিডি ব্রেডিং প্রক্রিয়া বা ছোট তন্তুগুলির একটি থ্রিডি লে থেকে তৈরি করা যেতে পারে। যৌগিক উপাদান তৈরি করতে 3ডি প্রিফর্মে একটি রজন প্রয়োগ করা হয়। জটিল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য ত্রিমাত্রিক সংমিশ্রণগুলি অত্যন্ত ইঞ্জিনিয়ারড এবং উচ্চ প্রযুক্তিগত প্রয়োগগুলিতে ব্যবহৃত হয়। ত্রিমাত্রিক সংমিশ্রণগুলি চাপ এবং স্ট্রেনের প্রতি এমনভাবে প্রতিক্রিয়া জানাতে ইঞ্জিনিয়ার করা হয় যা একক দিকের টো, বা 2 ডি বোনা সংমিশ্রণ, স্যান্ডউইচ সংমিশ্রণ বা স্ট্যাকড ল্যামিনেট উপকরণ দ্বারা গঠিত ঐতিহ্যবাহী সংমিশ্রণ উপকরণগুলির সাথে সম্ভব নয়। ত্রিমাত্রিক বোনা কাপড় হল এমন কাপড় যা যথেষ্ট পুরুত্ব সহ নেট আকৃতির কাছাকাছি তৈরি করা যেতে পারে। একটি অংশ তৈরি করার জন্য স্তরের প্রয়োজন নেই, কারণ একটি একক ফ্যাব্রিক সম্পূর্ণ ত্রিমাত্রিক শক্তিবৃদ্ধি প্রদান করে। 3-ডি বোনা কাপড় 2-ডি বয়ন প্রক্রিয়ার একটি রূপ এবং এটি দ্বিগুণ এবং তিনগুণ বোনা কাপড় তৈরির খুব পুরানো কৌশলের একটি সম্প্রসারণ। থ্রিডি বয়ন 10 সেন্টিমিটার পুরুত্ব পর্যন্ত কাপড় উৎপাদনের অনুমতি দেয়। পুরুত্বের দিকে রাখা তন্তুগুলিকে 3ডি বোনা কাপড়ের জন্য জেড-সুতা, ওয়ার্প তাঁত বা বাইন্ডার সুতা বলা হয়। কাপড়ের একাধিক স্তর একই সময়ে বোনা হয়, এবং জেড-সুতা প্রক্রিয়া চলাকালীন বিভিন্ন স্তরের ওয়ার্প এবং ওয়ফ সুতা সংযুক্ত করে। বয়ন প্রক্রিয়া শেষে, একটি সমন্বিত 3ডি বোনা কাঠামো তৈরি করা হয়, যার যথেষ্ট পুরুত্ব রয়েছে। ত্রিমাত্রিক বোনা কাঠামো 3ডি একক কোষ এবং 3ডি অর্থোগোনাল কাঠামো উভয় ক্ষেত্রেই প্রায় 50 শতাংশ ফাইবার ভলিউম ভগ্নাংশ সহ যৌগিক উপকরণ তৈরি করতে পারে। অনেক বেশি পুরু বোনা প্রিফর্ম তৈরি করার জন্য অ্যাঙ্গেল-ইন্টারলক ত্রিমাত্রিক বোনা কাঠামোও প্রচলিত। ইন্টারলক কাঠামোতে সুতোর এক স্তর থেকে অন্য স্তরে বোনা যেতে পারে এবং তারপর একে অপরের সাথে সংলগ্ন স্তরগুলিকে লক করার জন্য মূল স্তরে ফিরে যাওয়া যেতে পারে। জটিল ইন্টারলক কাঠামোতে একাধিক স্তরে যোগ দেওয়ার জন্য নির্দিষ্ট বিন্দুতে বিভিন্ন স্তরে সুতা বোনা যেতে পারে। স্তর স্তরবিন্যাসের প্রতি দুর্দান্ত প্রতিরোধের কারণে এই কাঠামোগুলির স্তরবিন্যাসিত উপকরণগুলির তুলনায় একটি দুর্দান্ত সুবিধা রয়েছে। জ্যাকোয়ার্ড বোনা কৌশল যেমন দ্বিখণ্ডিতকরণ ব্যবহার করে, থ্রিডি বোনা প্রিফর্মগুলি একটি স্ট্যান্ডার্ড আই-বিম থেকে জটিল সাইন-কার্ভ আই-বিম, এয়ারক্রাফট এয়ারফয়েল এবং অন্যান্য অনেক আকারে প্রায় অন্তহীন আকারে তৈরি করা যেতে পারে। রজন স্থানান্তর ছাঁচনির্মাণ দিয়ে সমাপ্ত 3ডি বোনা সংমিশ্রণগুলি 26 ফুটেরও বেশি লম্বা তৈরি করা হয়েছে। ইঞ্জিন রটার, রকেট নাকের শঙ্কু এবং অগ্রভাগ, ইঞ্জিন মাউন্ট, বিমানের কাঠামো, টি-এবং এক্স-আকারের প্যানেল, বিমানের ডানার জন্য শীর্ষ প্রান্ত এবং অসামরিক অবকাঠামোর জন্য আই-বিম সহ বিভিন্ন প্রকৌশল প্রয়োগের জন্য থ্রিডি বোনা সংমিশ্রণ ব্যবহার করা হয়। 3ডি বোনা কাপড়ের শ্রেণীবিভাগ বিভিন্ন ধরনের 3ডি বোনা কাপড় রয়েছে যা বাণিজ্যিকভাবে পাওয়া যায়; তাদের বয়ন কৌশল অনুযায়ী শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। 3ডি বোনা ইন্টারলক কাপড়, 3ডি বোনা কাপড় যা একটি ঐতিহ্যবাহী 2ডি বয়ন তাঁতের উপর উত্পাদিত হয়, সঠিক বয়ন নকশা এবং কৌশল ব্যবহার করে, এতে হয় বয়ন/জেড-সুতা ফ্যাব্রিকের সমস্ত পুরুত্বের মধ্য দিয়ে যেতে পারে বা স্তর থেকে স্তরে যেতে পারে। থ্রিডি অর্থোগোনাল বোনা কাপড় হল একটি বিশেষ থ্রিডি তাঁতের উপর উৎপাদিত থ্রিডি বোনা কাপড়। এই ধরনের কাপড় গঠনের প্রক্রিয়াটি মোহাম্মদ এবং ঝাং দ্বারা পেটেন্ট করা হয়েছিল। থ্রিডি অর্থোগোনাল বোনা কাপড়ের স্থাপত্য তিনটি ভিন্ন ধরনের সুতা নিয়ে গঠিত; ওয়ার্প সুতা (ওয়াই-সুতা), ওয়েফ্ট সুতা (এক্স-সুতা) এবং (জেড-সুতা)। জেড-সুতা প্রিফর্মের পুরুত্বের দিকে স্থাপন করা হয়। থ্রিডি অর্থোগোনাল বোনা কাপড়ের মধ্যে ওয়ার্প এবং ওয়েফ্ট সুতার মধ্যে কোনও আন্তঃসংযোগ নেই এবং এগুলি একে অপরের সাথে সোজা এবং লম্ব। অন্যদিকে, জেড-সুতা ওয়েফ্ট সুতোর উপর ওয়াই-দিক বরাবর ইন্টারলেসিং (উপরে এবং নিচে সরানো) দ্বারা ওয়ার্প এবং ওয়েফ্ট স্তরগুলিকে একত্রিত করে। ইন্টারলেসিং ফ্যাব্রিকের উপরের এবং নীচের পৃষ্ঠে ঘটে। সুবিধা থ্রিডি বোনা কাপড়গুলি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে খুব কার্যকর যেখানে যৌগিক কাঠামোটি সমতলের বাইরে লোড করা হয়, পুরুত্বের মাত্রায় জেড-সুতা দ্বারা প্রদত্ত অতিরিক্ত শক্তির জন্য ধন্যবাদ। সুতরাং এটি ডিলিমিনেশনকে আরও ভালভাবে প্রতিরোধ করতে পারে, যা সমতলের বাইরে বলের কারণে স্তরগুলির বিচ্ছেদ। থ্রিডি বোনা কাপড়গুলির একটি উচ্চ গঠনযোগ্যতা রয়েছে, যার অর্থ তারা জটিল যৌগিক নকশার ক্ষেত্রে সহজেই ছাঁচের আকার নিতে পারে। থ্রিডি বোনা কাপড়ের একটি অত্যন্ত ছিদ্রযুক্ত কাঠামো রয়েছে, যা রজন দেওয়ার সময়কে হ্রাস করে। থ্রিডি অর্থোগোনাল বোনা কাপড়গুলিতে কম বা কোনও সুতা ক্রিম্প থাকে না (সুতোর দৈর্ঘ্যের পার্থক্য, বুননের আগে এবং পরে); অতএব, তন্তুগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি ওয়ার্প এবং ওয়েফ্টের দিকে প্রায় সম্পূর্ণরূপে ব্যবহৃত হয়। সুতরাং, এটি এই দিকগুলিতে উচ্চ কার্যকারিতা তন্তুগুলির সর্বাধিক লোড বহন ক্ষমতা থেকে উপকৃত হতে পারে। 3ডি বোনা কাপড়ের আকৃতি বয়ন প্রক্রিয়া চলাকালীন তিনটি দিক থেকেই টেপার করা যেতে পারে, যা আই-বিম এবং স্টিফনারের মতো নেট আকৃতির কাপড় তৈরি করে। এর মানে হল যে এই প্রিফর্মগুলি কোনও অতিরিক্ত শ্রমের কাজ ছাড়াই সরাসরি ছাঁচে স্থাপন করা যেতে পারে। একটি অংশ তৈরি করার জন্য স্তরবিন্যাসের কোনও প্রয়োজন নেই, কারণ একক ফ্যাব্রিকের যথেষ্ট পুরুত্ব রয়েছে যা সম্পূর্ণ ত্রিমাত্রিক শক্তিবৃদ্ধি প্রদান করে। থ্রিডি বোনা কাপড়টি বিভিন্ন আকারে তৈরি করা যেতে পারে এবং প্রতিস্থাপন টিস্যু তৈরি করতে জৈবিক প্রয়োগগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে থ্রিডি ব্রেইডেড কম্পোজিট "থ্রিডি ব্রেইডেড ফ্যাব্রিক্স প্রযুক্তি সুপ্রতিষ্ঠিত 2-ডি ব্রেইডিং প্রযুক্তির একটি সম্প্রসারণ যেখানে ফ্যাব্রিকটি একটি অবিচ্ছেদ্য কাঠামো গঠনের জন্য দুই বা ততোধিক সুতা সিস্টেমের আন্তঃসম্পর্কিত দ্বারা নির্মিত হয়"। 1960-এর দশকের শেষের দিকে 2ডি কম্পোজিট ল্যামিনেট সম্পর্কিত সমস্যাগুলি এড়ানোর প্রচেষ্টায় বিকশিত হলেও একই সময়ে ব্রেডিং প্রক্রিয়ার সুবিধাগুলি বজায় রাখে। কম্পোজিট প্রিফর্ম হিসাবে ব্যবহৃত ব্রেইড স্ট্রাকচারের অন্যান্য প্রতিযোগিতামূলক প্রক্রিয়া যেমন ফিলামেন্ট ওয়াইন্ডিং এবং বয়ন করার তুলনায় বেশ কয়েকটি সুবিধা রয়েছে। ফিলামেন্ট ক্ষত সংমিশ্রণের তুলনায় ব্রেইড সংমিশ্রণগুলির উচ্চতর দৃঢ়তা এবং ক্লান্তি শক্তি রয়েছে। বোনা কাপড়গুলিতে অর্থোগোনাল ইন্টারলেসমেন্ট থাকে যেখানে ব্রেডগুলি 10 থেকে 858 পর্যন্ত বিস্তৃত কোণে তৈরি করা যেতে পারে। ত্রি-অক্ষীয় বিনুনি তৈরি করতে বিনুনি প্রক্রিয়ায় অক্ষীয় সুতোর একটি অতিরিক্ত সেট প্রবর্তন করা যেতে পারে (চিত্র। 1) ত্রি-অক্ষীয় ব্রেডগুলি আরও স্থিতিশীল এবং প্রায় আইসোট্রপিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। ব্রেইডগুলি অবিচ্ছিন্ন সেলভেজ সহ বিরামবিহীন টিউব বা সমতল কাপড় হিসাবে তৈরি করা যেতে পারে। ফাইবারের ধারাবাহিকতার কারণে ব্রেইডেড প্রিফর্ম দিয়ে উত্পাদিত কম্পোজিটগুলি ব্রডক্লথ কম্পোজিটের তুলনায় উচ্চতর শক্তি এবং ফাটল প্রতিরোধ প্রদর্শন করে; ব্রেইডেড গর্ত (Fig.2) সহ কম্পোজিটগুলি ড্রিল করা গর্তের তুলনায় প্রায় 1.8 গুণ শক্তি প্রদর্শন করে, আবার ফাইবারের ধারাবাহিকতার কারণে। দুটি প্রধান ধরনের থ্রিডি ব্রেডার রয়েছে, হর্ন গিয়ার এবং ট্র্যাক এবং কলামের প্রকার। হর্ন গিয়ার টাইপ থ্রিডি ব্রেডারগুলি বাহক প্রপালশনের জন্য প্রচুর সংখ্যক ঐতিহ্যবাহী হর্ন গিয়ার ব্যবহার করে। একটি বর্গক্ষেত্রের মধ্যে হর্ন গিয়ারগুলি সাজিয়ে, বিভিন্ন ক্রস-সেকশন সহ 3D কঠিন ব্রেডগুলি (যেমন। এইচ বিভাগ) তৈরি করা যেতে পারে। 3ডি ব্রেইডেড কম্পোজিটের প্রয়োগ প্রোপেলার ব্লেড, প্রপালশন শ্যাফ্ট, প্রোপেলার ট্রাস সেকশন ডেকিং, ল্যান্ডিং প্যাড অটো বডি, চ্যাসিস, ড্রাইভ শ্যাফ্ট বায়োমেডিক্যাল ডিভাইস 3ডি সেলাই করা কম্পোজিট উচ্চ শক্তির সুতো দিয়ে পুরুত্বের দিকে ল্যামিনেটের সেলাই 3ডি কম্পোজিট তৈরির জন্য একটি সহজ, কম খরচের পদ্ধতি হিসাবে প্রমাণিত হয়েছে। সেলাই প্রক্রিয়া মূলত উচ্চ প্রসার্য শক্তি সুতা সেলাই জড়িত (যেমন। কাচ, কার্বন বা কেভলার), একটি অপরিশোধিত প্রিপ্রেগ ল্যামিনেট বা শুকনো কাপড়ের মাধ্যমে একটি শিল্প সেলাই মেশিন ব্যবহার করে। অধ্যয়নগুলি সেলাইয়ের কারণে সমতলের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির উন্নতির কথা জানায়, যেখানে অন্যরা সেলাই করা ল্যামিনেটগুলির জন্য একত্রিত অপরিবর্তিত বা অবনমিত properties.The তথ্যগুলি প্রকাশ করে যে টান, সংকোচন, নমনীয়তা, শিয়ার এবং খোলা গর্তের শক্তিগুলি সেলাই না করা ল্যামিনেটগুলির তুলনায় 20 শতাংশ পর্যন্ত উন্নত বা অবনমিত হয়। 3ডি সেলাই করা কম্পোজিটের প্রয়োগ ল্যাপ জয়েন্ট স্টিফনেড প্যানেল এয়ারক্রাফট উইং-টু-স্পার জয়েন্ট 3ডি জেড-পিনিং স্ট্যান্ডার্ড সেলাই প্রক্রিয়ার এই বিকল্প পদ্ধতিটি প্রথম 1980-এর দশকের শেষের দিকে চালু করা হয়েছিল এবং অ্যাজটেক্স কোম্পানি দ্বারা জেড-ফাইবার প্রযুক্তি হিসাবে বাণিজ্যিকভাবে বিকশিত হয়েছিল। "এই প্রযুক্তিতে থার্মোপ্লাস্টিক ফেনাতে পূর্বে নিরাময় করা শক্তিবৃদ্ধি তন্তুগুলি এম্বেড করা হয় যা পরে একটি প্রিপ্রেগ, বা শুকনো ফ্যাব্রিক, লে-আপ এবং ভ্যাকুয়াম ব্যাগের উপরে স্থাপন করা হয়।" 12 তাপমাত্রা এবং চাপ বাড়ার সাথে সাথে ফেনাটি ভেঙে পড়বে, যা তন্তুগুলিকে ধীরে ধীরে লে-আপের মধ্যে ঠেলে দিতে দেয়। সংমিশ্রণ ল্যামিনা-র বিভিন্ন প্লাই-এর মধ্যে একটি যান্ত্রিক যোগসূত্র প্রবর্তনের জন্য জেড-পিনিং-এর ক্ষেত্রে 3ডি শক্তিবৃদ্ধি প্রয়োজন, এই সংযোগটি জেড-পিনিং-এ একটি শক্ত কার্বন ফাইবার রড। জেড-পিন (পুরুত্বের দিক-জেড-এ এম্বেড করা ছোট ব্যাসের কার্বন ফাইবার) সংমিশ্রণগুলি 2ডি বোনা সংমিশ্রণে নেই এমন উচ্চতর পুরুত্বের কঠোরতা এবং শক্তি সরবরাহ করার একটি উপায়। 3ডি জেড-পিনযুক্ত কম্পোজিটের প্রয়োগ এফ/এ-18 সুপার হর্নেট যুদ্ধবিমানে ইনলেট ডক্ট স্কিন প্যানেল এবং হ্যাট-আকৃতির স্টিফেনারগুলির শক্তিবৃদ্ধি। ত্রিমাত্রিক প্রিফর্মগুলিতে রজন প্রয়োগ অনেক ত্রিমাত্রিক প্রিফর্মগুলি জটিল যৌগিক উপাদানে রূপান্তরিত হয় যখন একটি রজন প্রয়োগ করা হয় এবং একটি শক্ত ফাইবার রিইনফোর্সড ম্যাট্রিক্স তৈরি করার জন্য প্রিফর্মের মধ্যে নিরাময় করা হয়। 3ডি প্রিফর্মের জন্য রজন প্রয়োগের সবচেয়ে সাধারণ রূপ হল রজন স্থানান্তর ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়া যেখানে একটি প্রিফর্মের আকারে একটি ছাঁচ তৈরি করা হয় এবং তারপরে প্রিফর্মটি ভিতরে স্থাপন করা হয়। ছাঁচটি বন্ধ করা হয় এবং তারপর ম্যাট্রিক্স উপাদানের রজন নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং চাপে ইনজেকশন দেওয়া হয়, তারপর নিরাময় করার অনুমতি দেওয়া হয়। 3ডি যৌগিক উপাদানের বাইরের দিক থেকে ছাঁচটি সরিয়ে ফেলা হয়। 3ডি কম্পোজিট বনাম 2ডি কম্পোজিটের যান্ত্রিক মূল্যায়ন 3ডি বোনা কম্পোজিটের মাইক্রোস্ট্রাকচার মূলত ফাইবার আর্কিটেকচার দ্বারা বোনা প্রিফর্ম এবং বয়ন প্রক্রিয়া দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং সামান্য পরিমাণে 3ডি বয়ন প্রক্রিয়া চলাকালীন অসাবধানতাবশত consolidation.Various ধরনের ত্রুটি তৈরি হয় যা সম্ভবত 3ডি কম্পোজিটের ইন-প্লেন, পুরুত্ব এবং প্রভাব বৈশিষ্ট্যগুলিকে হ্রাস করতে পারে। গবেষণায় দেখা গেছে যে বিভিন্ন 3ডি যৌগিক উপকরণ পরীক্ষা করা হচ্ছে যে ". শক্তি একটি সমতুল্য দ্বি-মাত্রিক (2ডি) উপাদানের তুলনায় একই বা সামান্য বেশি"। 2ডি সংমিশ্রণের সাথে তুলনা করলে, সমতল বরাবর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস না করে 3ডি সংমিশ্রণের সাথে প্রভাব প্রতিরোধ, প্রভাবের পরে সংকোচন (সিএআই) এবং ডিলিমিনেশন নিয়ন্ত্রণ উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়। তথ্যসূত্র যৌগিক উপকরণ ফাইবার-চালিত পলিমার