3D composites
تین جہتی کمپوزٹس فائبر پریفارم کا استعمال کرتے ہیں جو دھاگوں یا ٹاووں سے بنے ہوتے ہیں جو پیچیدہ تین جہتی ڈھانچوں میں ترتیب دیے جاتے ہیں۔ یہ تھری ڈی بنائی کے عمل، تھری ڈی بنائی کے عمل، تھری ڈی بریڈنگ کے عمل، یا چھوٹے ریشوں کے تھری ڈی لے سے بنائے جا سکتے ہیں۔ جامع مواد بنانے کے لیے تھری ڈی پریفارم پر رال لگایا جاتا ہے۔ پیچیدہ مکینیکل خصوصیات کو حاصل کرنے کے لیے تین جہتی مرکب انتہائی انجینئرنگ اور انتہائی تکنیکی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ تین جہتی مرکب تناؤ اور تناؤ پر رد عمل ظاہر کرنے کے لیے ان طریقوں سے تیار کیے جاتے ہیں جو روایتی جامع مواد کے ساتھ ممکن نہیں ہیں جو واحد سمت والے ٹاو، یا 2 ڈی بنے ہوئے مرکب، سینڈوچ مرکب یا اسٹیکڈ ٹکڑے ٹکڑے کے مواد پر مشتمل ہوتے ہیں۔ 3 ڈی بنے ہوئے کپڑے سہ جہتی بنے ہوئے کپڑے ایسے کپڑے ہیں جو کافی موٹائی کے ساتھ خالص شکل کے قریب بنائے جا سکتے ہیں۔ کسی حصے کو بنانے کے لیے پرتوں کی ضرورت نہیں ہے، کیونکہ ایک واحد کپڑا مکمل تین جہتی کمک فراہم کرتا ہے۔ 3-ڈی بنے ہوئے کپڑے 2 ڈی بنائی کے عمل کی ایک قسم ہے، اور یہ ڈبل اور ٹرپل بنے ہوئے کپڑے بنانے کی بہت پرانی تکنیک کی توسیع ہے۔ تھری ڈی بنائی 10 سینٹی میٹر موٹائی تک کے کپڑوں کی تیاری کی اجازت دیتی ہے۔ موٹائی کی سمت میں رکھے گئے ریشوں کو زیڈ-سوت، وارپ ویور، یا تھری ڈی بنے ہوئے کپڑوں کے لیے بائنڈر سوت کہا جاتا ہے۔ کپڑے کی ایک سے زیادہ پرت ایک ہی وقت میں بنائی جاتی ہے، اور اس عمل کے دوران مختلف تہوں کے ز-سوت کے دھاگے اور دھاگے جڑے ہوتے ہیں۔ بنائی کے عمل کے اختتام پر، ایک مربوط 3 ڈی بنے ہوئے ڈھانچے، جس کی کافی موٹائی ہوتی ہے، تیار کیا جاتا ہے۔ تین جہتی بنے ہوئے ڈھانچے 3D یونٹ سیل اور 3D آرتھوگنل ڈھانچے دونوں میں تقریبا 50 ٪ فائبر حجم کے حصوں کے ساتھ جامع مواد تشکیل دے سکتے ہیں۔ اینگل-انٹرلاک تین جہتی بنے ہوئے ڈھانچے بھی عام ہیں تاکہ زیادہ موٹے بنے ہوئے پریفارم بنائے جا سکیں۔ انٹر لاک ڈھانچوں میں دھاگوں کو دھاگوں کی ایک پرت سے دوسری پرت میں بنایا جا سکتا ہے اور پھر ایک دوسرے سے ملحقہ تہوں کو بند کرنے کے لیے اصل پرت پر واپس لایا جا سکتا ہے۔ پیچیدہ انٹر لاک ڈھانچوں میں دھاگوں کو متعدد تہوں میں شامل کرنے کے لیے مخصوص مقامات پر کئی تہوں میں بنے جا سکتے ہیں۔ ان ڈھانچوں کو پرت کے ڈیلیمینیشن کے خلاف بہترین مزاحمت کی وجہ سے ٹکڑے ٹکڑے والے مواد پر بہت فائدہ ہے۔ جیکوارڈ بنی ہوئی تکنیکوں جیسے کہ بفرکیشن کا استعمال کرتے ہوئے، تھری ڈی بنے ہوئے پریفارم کو تقریبا لامتناہی شکلوں میں بنایا جا سکتا ہے جن میں معیاری آئی-بیم سے لے کر پیچیدہ سائن-کرو آئی-بیم، ایئر کرافٹ ایئر فوئلز اور بہت سی دوسری شکلیں شامل ہیں۔ 3 ڈی بنے ہوئے کمپوزائٹس، جو رال ٹرانسفر مولڈنگ کے ساتھ تیار کیے گئے ہیں، 26 فٹ سے زیادہ لمبے تیار کیے گئے ہیں۔ تھری ڈی بنے ہوئے مرکب مختلف انجینئرنگ ایپلی کیشنز کے لیے استعمال ہوتے ہیں، جن میں انجن روٹر، راکٹ ناک شنک اور نوزلز، انجن ماؤنٹ، ہوائی جہاز کا فریم ورک، ٹی-اور ایکس شکل کے پینل، ہوائی جہاز کے پروں کے لیے سرکردہ کنارے، اور سول انفراسٹرکچر کے لیے آئی-بیم شامل ہیں۔ تھری ڈی بنے ہوئے کپڑوں کی درجہ بندی کئی قسم کے تھری ڈی بنے ہوئے کپڑے ہیں جو تجارتی طور پر دستیاب ہیں ؛ ان کی درجہ بندی ان کی بنائی کی تکنیک کے مطابق کی جا سکتی ہے۔ تھری ڈی بنے ہوئے انٹرلاک کپڑے، تھری ڈی بنے ہوئے کپڑے ہیں جو روایتی 2 ڈی بنائی لوم پر تیار کیے جاتے ہیں، مناسب بنائی کے ڈیزائن اور تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے، اس میں یا تو ویور/زیڈ-سوت کپڑے کی تمام موٹائی سے گزر سکتا ہے یا پرت سے پرت تک جا سکتا ہے۔ تھری ڈی آرتھوگنل بنے ہوئے کپڑے، تھری ڈی بنے ہوئے کپڑے ہیں جو ایک خاص تھری ڈی بنائی لوم پر تیار کیے جاتے ہیں۔ اس طرح کے کپڑے بنانے کے عمل کو محمد اور ژانگ نے پیٹنٹ کرایا تھا۔ تھری ڈی آرتھوگنل بنے ہوئے کپڑے کا فن تعمیر دھاگوں کے تین مختلف سیٹوں پر مشتمل ہے۔ وارپ دھاگے (وائی-دھاگے)، ویفٹ دھاگے (ایکس-دھاگے)، اور (زیڈ-دھاگے)۔ زیڈ-سوت کو پریفارم کی موٹائی کی سمت میں رکھا جاتا ہے۔ تھری ڈی آرتھوگنل بنے ہوئے کپڑے میں وارپ اور ویفٹ سوت کے درمیان کوئی انٹرلیسنگ نہیں ہوتی ہے اور وہ ایک دوسرے سے سیدھے اور عمودی ہوتے ہیں۔ دوسری طرف، زیڈ-دھاگے وارپ اور ویفٹ تہوں کو ویفٹ دھاگے کے اوپر Y-سمت کے ساتھ انٹرلیسنگ (اوپر اور نیچے حرکت) کے ذریعے جوڑتے ہیں۔ انٹرلیسنگ کپڑے کی اوپری اور نچلی سطح پر ہوتی ہے۔ فوائد 3 ڈی بنے ہوئے کپڑے ان ایپلی کیشنز میں بہت مفید ہیں جہاں جامع ڈھانچے کو ہوائی جہاز سے باہر لوڈنگ کا نشانہ بنایا جاتا ہے، جس کی بدولت زیڈ دھاگے کے ذریعے موٹائی کے طول و عرض میں فراہم کردہ اضافی طاقت ہوتی ہے۔ اس طرح یہ ڈیلیمینیشن کے خلاف بہتر مزاحمت کر سکتا ہے، جو کہ سطح سے باہر کی قوتوں کی وجہ سے تہوں کی علیحدگی ہے۔ تھری ڈی بنے ہوئے کپڑوں میں اعلی تشکیل پذیری ہوتی ہے، جس کا مطلب ہے کہ وہ پیچیدہ جامع ڈیزائن کی صورت میں آسانی سے مولڈ کی شکل اختیار کر سکتے ہیں۔ تھری ڈی بنے ہوئے کپڑوں میں انتہائی سوراخ دار ساخت ہوتی ہے، جس سے رال ڈالنے کا وقت کم ہو جاتا ہے۔ تھری ڈی آرتھوگنل بنے ہوئے کپڑوں میں کم یا کوئی دھاگہ نہیں ہوتا ہے (دھاگے کی لمبائی میں فرق، بنائی سے پہلے اور بعد میں) ؛ لہذا، ریشوں کی مکینیکل خصوصیات تقریبا مکمل طور پر وارپ اور ویفٹ سمتوں میں استعمال ہوتی ہیں۔ اس طرح، یہ ان سمتوں میں اعلی کارکردگی والے ریشوں کی زیادہ سے زیادہ بوجھ اٹھانے کی صلاحیت سے فائدہ اٹھا سکتا ہے۔ 3 ڈی بنے ہوئے کپڑوں کی شکل کو بنائی کے عمل کے دوران تینوں سمتوں میں چھوٹا کیا جا سکتا ہے، جس سے قریب خالص شکل کے کپڑے جیسے آئی-بیم اور سٹیفنرز تیار ہوتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ان پریفارم کو بغیر کسی اضافی مشقت کے براہ راست مولڈ میں رکھا جا سکتا ہے۔ کسی حصے کو بنانے کے لیے پرتوں کی ضرورت نہیں ہے، کیونکہ واحد کپڑے کی کافی موٹائی ہوتی ہے جو مکمل تین جہتی کمک فراہم کرتی ہے۔ تھری ڈی بنے ہوئے کپڑے کو مختلف شکلوں میں ڈھالا جا سکتا ہے اور اسے حیاتیاتی ایپلی کیشنز میں متبادل ٹشوز بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے تھری ڈی بریڈڈ کمپوزائٹس "تھری ڈی بریڈڈ فیبریکس ٹیکنالوجی اچھی طرح سے قائم 2-ڈی بریڈنگ ٹیکنالوجی کی توسیع ہے جس میں کپڑے کو دو یا دو سے زیادہ سوت کے نظاموں کو آپس میں جوڑ کر ایک لازمی ڈھانچہ بنایا جاتا ہے"۔ 1960 کی دہائی کے آخر میں تیار کیا گیا، 2 ڈی کمپوزٹ لیمینیٹس سے متعلق مسائل کو روکنے کی کوشش میں ابھی تک ایک ہی وقت میں بریڈنگ کے عمل کے فوائد کو برقرار رکھتے ہیں۔ بریڈڈ ڈھانچے، جو جامع پریفارم کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، دوسرے مسابقتی عمل، جیسے فلامینٹ وائنڈنگ اور بنائی کے مقابلے میں بہت سے فوائد رکھتے ہیں۔ بریلڈ کمپوزائٹس میں تنت کے زخم کے کمپوزائٹس کے مقابلے میں اعلی سختی اور تھکاوٹ کی طاقت ہوتی ہے۔ بنے ہوئے کپڑوں میں آرتھوگنل انٹرلیسمنٹ ہوتا ہے جبکہ چوٹیوں کو 10 سے 858 تک مختلف زاویوں پر بنایا جا سکتا ہے۔ محوری دھاگوں کا ایک اضافی سیٹ بریڈنگ کے عمل میں متعارف کرایا جا سکتا ہے تاکہ سہ رخی چوٹیاں تیار کی جا سکیں (شکل۔ 1) ٹرائی ایکسیل چوٹیاں زیادہ مستحکم ہوتی ہیں اور تقریبا آئسوٹروپک خصوصیات کی نمائش کرتی ہیں۔ چوٹیوں کو یا تو ہموار ٹیوبوں کے طور پر یا مسلسل سیلویج کے ساتھ چپٹے کپڑوں کے طور پر تیار کیا جا سکتا ہے۔ فائبر کے تسلسل کی وجہ سے بریڈڈ پریفارم کے ساتھ تیار کردہ کمپوزائٹس براڈ کلاتھ کمپوزائٹس کے مقابلے میں اعلی طاقت اور دراڑ مزاحمت کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ بریڈڈ ہولز والے کمپوزائٹس (Fig.2) ڈرلڈ ہولز کے مقابلے میں تقریبا 1.8 گنا زیادہ طاقت کا مظاہرہ کرتے ہیں، ایک بار پھر فائبر کے تسلسل کی وجہ سے۔ تھری ڈی بریڈرز کی دو اہم قسمیں ہیں، ہارن گیئر اور ٹریک اور کالم کی اقسام۔ ہارن گیئر ٹائپ تھری ڈی بریڈرز کیریئر پروپلشن کے لیے بڑی تعداد میں روایتی ہارن گیئرز کا استعمال کرتے ہیں۔ ہارن گیئرز کو ایک مربع میں ترتیب دے کر، مختلف قسم کے کراس سیکشنز کے ساتھ 3D ٹھوس چوٹیاں (جیسے. ایچ سیکشن) تیار کیا جا سکتا ہے۔ تھری ڈی بریڈڈ کمپوزائٹس کی ایپلی کیشنز پروپیلر بلیڈ، پروپلشن شافٹ، پروپیلر ٹرس سیکشن ڈیکنگ، لینڈنگ پیڈ آٹو باڈیز، چیسیس، ڈرائیو شافٹ بائیو میڈیکل ڈیوائسز تھری ڈی سلائیڈ کمپوزائٹس زیادہ طاقت والے دھاگے کے ساتھ موٹائی کی سمت میں لیمینیٹس کی سلائی تھری ڈی کمپوزائٹس تیار کرنے کا ایک آسان، کم لاگت والا طریقہ ثابت ہوا ہے۔ سلائی کے عمل میں بنیادی طور پر اعلی تناؤ کی طاقت والے دھاگے کی سلائی شامل ہوتی ہے (مثال کے طور پر۔ گلاس، کاربن یا کیولر)، ایک غیر محفوظ پریپریگ ٹکڑے ٹکڑے یا خشک کپڑے کے ذریعے صنعتی سلائی مشین کا استعمال کرتے ہوئے چلایا جاتا ہے۔ مطالعات سلائی کی وجہ سے ہوائی جہاز میں مکینیکل خصوصیات میں بہتری کی اطلاع دیتے ہیں، جبکہ دوسرے سلائی شدہ لیمینیٹس کے لیے جمع کیے گئے غیر تبدیل شدہ یا انحطاط شدہ properties.The ڈیٹا سے پتہ چلتا ہے کہ تناؤ، کمپریشن، لچک، قینچی اور کھلے سوراخ کی طاقتوں کو بہتر بنایا جاتا ہے یا 20 فیصد تک کم کیا جاتا ہے۔ تھری ڈی سلائی کمپوزائٹس لیپ جوڑوں کی ایپلی کیشنز سخت پینل ایئرکرافٹ ونگ ٹو اسپار جوڑوں تھری ڈی زیڈ پننگ معیاری سلائی کے عمل کا یہ متبادل طریقہ پہلی بار 1980 کی دہائی کے آخر میں متعارف کرایا گیا تھا اور اسے تجارتی طور پر کمپنی ایزٹیکس نے زیڈ فائبر ٹیکنالوجی کے طور پر تیار کیا تھا۔ "یہ ٹیکنالوجی پہلے سے علاج شدہ کمک والے ریشوں کو تھرمو پلاسٹک کے جھاگ میں شامل کرنے پر مشتمل ہے جسے پھر پریپریگ، یا خشک کپڑے، لی اپ اور ویکیوم بیگ کے اوپر رکھا جاتا ہے۔" 12 جیسے جیسے درجہ حرارت اور دباؤ بڑھتا جائے گا جھاگ گر جائے گا، جس سے ریشوں کو آہستہ آہستہ ترتیب میں دھکیل دیا جاتا ہے۔ جامع ٹکڑے ٹکڑے کے مختلف حصوں کے درمیان مکینیکل لنک متعارف کرانے کے لیے زیڈ پننگ کے حوالے سے تھری ڈی کمک ضروری ہے، یہ لنک زیڈ پننگ میں ایک سخت کاربن فائبر راڈ ہے۔ زیڈ-پن (موٹائی کی سمت-زیڈ میں سرایت شدہ چھوٹے قطر کا کاربن فائبر) مرکب زیادہ سے زیادہ موٹائی کی سختی اور طاقت فراہم کرنے کا ایک ذریعہ ہے جو 2 ڈی بنے ہوئے مرکب میں نہیں ہے۔ 3 ڈی زیڈ-پنڈ کمپوزائٹس کا اطلاق انلیٹ ڈکٹ سکن پینلز کی مضبوطی اور ایف/اے-18 سپر ہارنیٹ لڑاکا طیارے پر ٹوپی کی شکل کے سٹیفنرز کو مضبوط کرنا۔ تین جہتی پریفارمز پر رال کا اطلاق بہت سی تین جہتی پریفارمز پیچیدہ جامع مواد میں تبدیل ہو جاتی ہیں جب ایک ٹھوس فائبر تقویت یافتہ میٹرکس بنانے کے لیے پریفارم کے اندر رال لگایا جاتا ہے اور ٹھیک کیا جاتا ہے۔ تھری ڈی پریفارم کے لیے رال کی درخواست کی سب سے عام شکل رال ٹرانسفر مولڈنگ کا عمل ہے جہاں ایک مولڈ کو پریفارم کی شکل میں بنایا جاتا ہے اور پھر پریفارم کو اندر رکھا جاتا ہے۔ مولڈ کو بند کر دیا جاتا ہے اور پھر میٹرکس مواد کے رال کو مخصوص درجہ حرارت اور دباؤ کے تحت انجکشن کیا جاتا ہے، پھر اسے ٹھیک ہونے دیا جاتا ہے۔ اس کے بعد مولڈ کو 3D جامع مواد کے بیرونی حصے سے ہٹا دیا جاتا ہے۔ 3 ڈی کمپوزائٹس بمقابلہ 2 ڈی کمپوزائٹس کی مکینیکل تشخیص 3 ڈی بنے ہوئے مرکب کی مائیکرو اسٹرکچر کا تعین بنیادی طور پر فائبر فن تعمیر سے بنے ہوئے پریفارم اور بنائی کے عمل سے ہوتا ہے، اور کچھ حد تک consolidation.Various کے عمل سے 3D بنائی کے عمل کے دوران نادانستہ طور پر نقائص پیدا ہو جاتے ہیں جو ممکنہ طور پر 3D مرکب کی اندرونی، موٹائی اور اثر کی خصوصیات کو خراب کر سکتے ہیں۔ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ مختلف 3D جامع مواد کی جانچ کرنا کہ "طاقت مساوی دو جہتی (2D) مواد سے یکساں یا قدرے زیادہ ہے"۔ جب 2 ڈی مرکب سے موازنہ کیا جائے تو، ہوائی جہاز کے ساتھ میکانی خصوصیات کو نمایاں طور پر کم کیے بغیر 3 ڈی مرکب کے ساتھ اثر مزاحمت، کمپریشن آفٹر امپیکٹ (سی اے آئی)، اور ڈیلیمینیشن کنٹرول میں نمایاں بہتری آتی ہے۔ حوالہ جات جامع مواد فائبر سے چلنے والے پولیمر