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022-28892722三维表面编织的制作方法
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本专利提出一种无需缝合的三维结构编织方法，通过纬纱线转换为经纱线实现连续编织，解决了传统三维结构制造中缝合复杂、效率低的问题。该方法可直接形成具有二维壁的角配件，提升结构强度与制造效率。
单程(single-pass )编织。根据本发明的方法(工艺)使得能够生 产直接按照三维形式排列的平幅织物(flat fabric )。由于才艮据本发 明的方法，在制造编织有包括一个以上的三面角类型的多个壁的元 件时，可以省去缝合或其他接缝手段。
本发明具体用来制造带有一个以上的封闭角(closed corner )的 4斤叠部(fold)，以及用来编织脆性和/或磨损性纤维，尤其用来编织 用在复合材料的加强纤维中的纤维，诸如碳纤维。
从古代时就已经采用编织，以便基于以细线形式构成的纤维来 制造织物。无论是机械化和自动化的方法还是其用于被称为工业 用，，纺织品的用途，例如，用作复合材并+的加强，目前的编织方法 是基于与以前相同的基础，因而经历了最小程度的进展。
事实上，所有编织的纺织品都包括^皮分成两类的细线于于织物的织边的细线安照已知为织 法的布局与一系列垂直的纟韦纱线，，互锁。最简单的织法也由这 样的交替组成其中每条绵纱线都相继在经纱线的上方和下方穿 过，从一条纬纱到另一条绵纱具有偏置(平织)。为了进行诸如
图1中所示的编织1，首先经纱线巻到相同的 支撑物(织机巻轴(loom beam) 3)上，其彼此平行且在一定宽度 上对应于织物1的宽度；在脆性材料的情况下，经纱轴架用于 使得该操作容易进行，但具有相当大的体积。纬纱线之间穿过，每次穿过都对应于一次投梭(pick)。根据投梭向 量的类型，可以制备经纱线(例如通过压平(dressing)), 从而增大其机械阻力，尤其是对于摩擦力而言的。
通过在网2中形成编织梭口 5 (即，通过使某些经纱线 相对于彼此升高或降低)来方便每个投梭穿过，从而产生有角度的 穿ff空间5。为了产生编织4炎口 5，经纱线的移动。不同的^/L构 (纺纱才几、提花机)根据所需的织法而产生编织冲炎口。
纬纱4的插入可以利用不同的方法来完成。传统的旧式方法包 括使梭子7越过网而投射，梭子是保持纬纱管(pirn) 8的工具，纬 纱管8包含一巻特定长度的纬纱线。
每次投梭穿入编织梭口中时，其齿中卡有经纱线使 这些经纱线上，同时驱动综线艮据 织法产生另一个编织-陵口 5。
尤其是对于工业用的织物，所需的复合物(solicitations complex)需要更相应的厚度，例如，获得良好的耐压性或抗分层性。
传统的叠加(其中纺织品被分成彼此不相连的平行层)仅解决 了第一个问题。因此，已开发出所谓的三维编织方法，其中由 编织操作所得到的产品包括按照空间的三个方向设置的细线的交织。尤其是，Aerotiss⑧方法编织具有多层交织的玻璃及碳纤维，其 可以用来制造飞行器的前缘外壳等等。
对于形式更复杂的织件(pieces),可以采用这样的编织其使 得织件直接以中空形式形成在适合的心轴上。更简单地，已开发出 圆形编织机，其4吏得能够生产管状结构；然而，这种解决方案仅适 于没有显著的角、且为麻袋型的圓筒形形式。
因此，对于大多数具有二维壁的三维形态，实际上使其结构变 平(有时通过提花织机)，然后使其展开以变得致密。这种方法需 要成形缝合。
例如，在航空领域，开发出复合结构来替代盒式结构(也以盒 子的名称而/〉知)的通常为金属的元件。然而，为了汇合，需要 加强角(或者角配件)，其几何形状似乎^f艮简单图2A中所 示的典型的角配〗牛10包纟舌例如三个基本上平坦的二维壁12、 14、 16,在角18的位置处形成直角棱柱角(corner cube angle )(半立方 体型的)。然而，在现有才几器上^l能由图2B中所示的平坦，，形式 的壁、并4昔助于至少两个面之间的食逢合来制造该结构10的加强的 纺织^7步成品。
现在，在或多或少是脆性的元件上进行缝合，引起的问题是机 械特性不适于航空学。此外，由于没有确保根据不同平面的纤维连 续性，故没有完全实现加强功能。事实上，甚至对于盒子式的复合 结构，角配件是由金属支撑物制成。
本发明的一个目的是消除现有编织方法的这种缺陷，并且使得 能够生产至少包括一个棱角的编织的一体件。尤其是，实现用于角配件的加强折叠型结构，其几何结构^妾近于具有三个或更多的现有
正交平面的金属座架的几^f可结构确^隊了加强纺织纤维在两个相邻 平面之间的连续性。
与在编织中的用法不同，根据本发明，投梭可同时用作炜纱线 和经纱线支术确保了在构成三维折叠部的不同面 之间的经纱线连续性和炜纱线连续性。
根据本发明， 一旦编织好第一面，将根据绵纱线的非直线插入， 同时在分别由初级经纱线和次《及经纱线亍编织 细线最初作为炜纱(插入的细线)，此后作为经纱(形成编织;陵口 的细线)。
鉴于其一个方面，因此本发明涉及物品的编织方法，通过排列 包括封闭角的表面壁来获得三维形态(即，提取自六面体的形态) 的物品，该方法允i午编织线在各壁之间以及在角位置处具有连续性。
根据本发明，选择出待编织的提取自六面体的结构的第 一面， 以进行初始编织，并且将经纱线的对应网设置在适当位置，正常进 行编织，除了使插入的绵纱线在网的一侧或者甚至两侧上延伸的事 实之外，/人而形成作为次级经纱线的细线网。
一旦编织好第 一 面，将在最初的网上并且在第二网上进行编 织，其中改变招 陵的方向以形成角。 一夸4安照第一面的两侧、三侧或 四侧插入投梭。平行于投梭的穿过，4吏第一面相对于由经纱线的网 所形成的平面偏置，例如，通过在接近于棱线、且优选地与用于源 自平行六面体的结构的这一平面垂直的表面上的推力来使其降低。 每次实现偏置时，招^炎均围绕第一面形成一个完整的圏，如果 可能，乂人完成第一面的编织开始实现偏置。例如，编织和偏置的实例可以根据所有的定向和织法来完成， 尤其是，对于直角的平织，以及对于竖直偏置，特别地如果选择三 面角，则使得编织具有细线连续性的直角棱柱角。优选地，对于编
部(elementary fold )。更一^:地，本发明涉及这才羊的编织的初步4斤 叠部，其包括通过棱线彼此相连的至少三个面以形成封闭角，并且 其编织绰纱在各面中并且在棱线的位置处(优选地平行于棱线)是 连续的，并且对于编织整个物品来说，绵纱线老p是连续的。
根据本发明的折叠部可以是直角棱柱角，并且尤其是在树脂的 注入之后用作用于制造复合角配件的加强纺织品；其还可以是半平 ^亍六面体，例如，订寻其切开可以产生三面角，该三面角用作用于角 配件的力口强。同样地，本发明涉及这样的角配件。
参照附图并根据以下的描述，本发明的其他特征和优点将被更 清晰;也显现，4又以举例iJi明方式给出附图和描述，它们不是限制性的。
图3A至图3E示出了根据本发明实施例的编织的各步骤。 图4A和图4B示出了根据本发明的编织的两种替代方案。图5示出了通过才艮据本发明的编织所获得的另一个物件。
才艮才居本发明，可以制造三维编织纟斤叠部，其在折叠部的每个相 邻面之间具有细线连续性。这尤其允许在仅有编织步骤的情况下形 成一个以上的角。
才艮据本发明的方法基于已编织好的织件2在编织步骤中相对于 经纱线的偏置；偏置优选沿垂直于网的方向执行，对于水平 编织有利的是向下的。
在优选的实施例中，才艮据本发明的方法涉及编织图2中所示的 角配4牛10，即，编织包才舌三个正交平面12、 14、 16的直角对麦4主角， 这三个正交平面4要照长度分别为X、 Y、 Z的三条4菱线z相连，这三条对菱线由 线x、 y、 z的共端点。这种形式对应于包括与三面角的三个面相对 应的三个矩形部分12、 14、 16的正方形，其为平整的并通过4安照 棱线z 裂开。显然地，可以选4奪其4也角。
为了进行编织，选4奪三个面中的 一个面来进行初始编织方文置 经纱线以形成正方形的这个吾P分，例^^安照平面xy的 面12:网20的宽度X对应于一条棱线 由单才艮连续的经纱线形成。
首先进行编织以形成第一面12:图3A。才艮据织法，并且当示 出为直角的情况下，将(初级)绵纱线相继插在经纱线的 上方和下方；这有利地通过形成适合的编织4炎口来完成。然而，/人该步-骤开始，形成另外两个面中的一个16。因此，并
不是在网20边界位置处停止4吏用纬纱线,而是 使它们沿着比连接另外的面14、 16的棱线z的长度要长的长度d 的 一侧延伸；绵纱线妄合至冲匡架(frame ) 26,有助 于将其保持在适当位置。有利地，相同的纬纱线,并且绵纱线，炜纱线在 钩子周围回转。
结果是图3B中所示的形态，其包括在平面xy上的直角编织的 第一面12,该第一面^C经纱线姿照轴线x定向且具有 预定长度，并且该第一面沿着第二侧延伸长度d且由纬纱线环 绕，其按照轴线y定向且与经纱线正交。有利地，Y吏用相同的 绰纱线,并且在每个端部的位置处具有连续性，即在框架26的 位置处以及与将来的棱线的自由边缘的位置处具 有连续性。
因此，同时编织另外的两个面14、 16:形成与正方形的第二部 分16相对应的第二网30的初级，，纬纱线从这里开始净皮:视为 是次级经纱线上的同时，将 由次级投梭在该网30上进行编织。
为了形成角18和浮凸(inrelief)棱线的编织，第一面12相对于网20、 30的平面xy具有偏 置。有利地，这个步骤通过在覆盖至少第一面12的棱线y
的边缘的表面(且优选地第一面的整个表面)上的推力来完成。编 织的缩减(即，每厘米的细线的数目)导致降低深度，例如，每厘 米缩减4条细线厘米。这允i午在编织时最优化地 i殳置沿方向z4乘作的细线的平面xy正交的分量，并 且该分量可在次级投才炎穿过之前或者一旦次级招:梭已穿过时完成。 例如，如图3C中所示，在第一种情况下，次级才殳梭32插入到形成 在两个网20、 30的一个中的编织4炎口中，此处具体i也形成在第一 经纱线之间，沿投梭所在的方向投梭达到两个网之间的角18的 位置。优选地，^吏用与用于形成面12的细线相连的相同的纬纱 线。尽管不是必须的，^f旦一旦穿过该第二面14就可以^真充(cram ) 投梭32。
由于在棱线、 16 之间具有连续性，因此絆纱线在第一次穿过后具有足以形成次 级投梭的剩余长度。事实上，玮纱线此后与以上述规定角度定 位的另一个网30交织。这里，也可以在已经编织的面12上填充才殳 梭32。
在所示框架中继续使第一面12按照轴线z降低，以形成直角 棱柱角，4又才是供4要照轴线z的一个分量，^旦当然可以对此进行^f奮改。 平行地进行投梭32的填充；这是为什么仅在如果需要的情况下才 执行两个前述填充的原因优选地，在投梭32已穿过两个网20、 30时填充投梭，从而使细线的规则性最优化，并且一旦完成了高度 偏置，则成形就变得理想了。
结果(图3D)是这样的形态其包括第一面12以及在第一面 12的细线中的一个的上方的具有限定角度的编织细线; 因此，形成了两个棱线闭合，且使垂 直的细线连续形成第三一菱线z的初步成品。
重复该过程，每次按照经纱缩减量而降低第一面的厚度，以获 得直角棱柱角。应该注意的是，根据一种替代方案，该过程包括高度上的偏置，
或者在次级招j炎32穿过之前降低经编织的第一面12:例如，在图 3B中所示的步艰《的4立置处，当完成面12的编织时在该面上i殳置4偉 力装置，使网20、 30的面12偏置且偏置高度与编织的缩减量相对 应，此后使次级投梭32进入悬垂的网20、 30中，因此填充该次级 投梭。该实施例可以优选地按照编织梭口的形成模式以及棱线位置 处的预定角。
在适当的切开后，得到的结果是图3E中所示的初步折叠部40, 其中4皮此正交的三个面42、 44、 46在汇合于角48的三条冲麦线z的位置处相连并被编织，编织綷纱50平行于棱线z，并且绵纱线之间是连续的。
在才艮才居本发明的方法中，可以通过在面12的另一侧上继续编 织初《及经纱线A)而闭合三个或四个角；也可以相只于 于最初的网20而形成面对前述网30的次《及经纱线B )。
如果形成四个角(图3G)，则可以通过使4殳梭32—旦穿过四 个面后则自身返回而^f呆留其中一个角18敞开，或者也可以通过侵: 绋纱遵循相同的方向来闭合这个角18。
特别地，可以形成包括底部62和三个连续的正交面64、 66、 68的结构60。这特别地有利于形成角配件10:此后，平行于两个 相对的面64、 68将所形成的结构60切成两份，从而形成两个顶角 70、 70:参见图5。对于具有四个面和一个底部的半平4亍六面体， 提供了相同的选择。
尽管关于直角棱柱角进行了描述，但其他可能性也是可行的。 具体地，可以使第一面12倾斜地偏置，以形成4皮此非正交的面12、14、 16,例如，形成4兌角对麦锥。也可以在第一面12上不以直角;l也
才艮据所得到的角40的用途，具体地，当石灰纤维细线(carbon thread)用于加强复合结构时，优选地，乂人编织方法开始到结束， 绰纱线是连续的。有利地，在存在包括梭子的插入系统或 者基于梭子的系统的情况下，使绵纱的插入机械化，以确保细线的 连续性。
类似地，优选的是，对于不同面，每个投梭的填充梳是一体的， /人而一旦整个角完成就开始进4亍才乘作。因此，绵纱线相对于第一面 的平行定向^皮最优化。
由于根据本发明的方法，制造用于根据图2的角配件10的初 步4斤叠部40，其中尺寸大约是400 x 220 x 200 mm,并且石友纤维细 线条细丝。
更一般地，根据本发明的方法产生一个角或者多个角，由于非 直线插入，因此其细线可以是连续的。这是特别有利的，原因在于 现有的三维才几器4又产生致密的(立方体的、圓柱形的)或成形 的形态(T、 H、 E…)在此，这是关于产生具有二维壁的三维形 态。此外，该系统响应了细线连续性方面的需求。并且，4姿照轴线 z的移动汇合成三维一斤叠部的形式，因此4及大;也有助于在其编织步 骤中进行制造。
1.一种用于制造具有二维壁的三维结构(40)的编织方法，所述三维结构包括第一面(42)、第二面(44)和第三面(46)，所述三个面通过汇合于角(48)的三条棱线z)彼此相连，并且其中，编织纬纱(50)的细线)之间是连续的，所述方法包括以下步骤a.放置用于编织所述第一面(42)的经纱线)；b.用初级纬纱线)，所述纬纱线)的边缘上延长，从而形成用于所述第二面(46)的次级经纱线)，c.一旦编织了所述第一面，则将次级纬纱线)插入到初级经纱线)中并插入到次级经纱线)中，以所述顺序进行或者以相反顺序进行，从而获得围绕所述第一面(12)形成角(48)的连续细线)，d.沿包含所述第一面(12)的网(20、30)的法向分量(z)的方向偏置大于或等于由所述次级纬纱线)所形成的织物的厚度(12)的距离，e.重复后两个步骤(c、d)以形成所述第二面和第三面。
2. 根据权利要求1所述的方法，包括， 一旦编织了所述第一面(12 )，并且在插入形成角(18 )的所述第二股线 )之前， 在包含所述第一面(12)的网(20、 30)的法向分量(z)的 方向上偏置大于或等于由所述第二股线 )所形成的织物的 厚度(12)的距离。
3. 根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述结构(60 ) 包括第四面和第二角，并且其中，在所述第三步骤c.中，通过 将所述次级炜纱线)插入到初级经纱线)中、接 着插入到次级经纱线 )中、然后插入到所述第一面(12 ) 的另一侧上的初乡及经纱线吏所述次级绰纱线. 才艮据;f又利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述结构(60 ) 包括另外的面和另外的角，所述方法还包括，在所述第二步骤 b.中，使得所述次级绵纱线)的另一 侧上延伸，并且其中，在所述第三步骤c.中，通过爿寻所述次级 绵纱线)插入到次级经纱线)中、接着插入到初 级经纱线)中、然后插入到所述第一面(12)的另一 侧上的次《及经纱线)中，所述次级炜纱线)也 形成所述另外的角。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，按照直角织 法进4亍所述第一面(12)的编织。
6. 4艮据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述第一面(42)相对于所述网(20、 30)的偏置包4舌至少在所述第一面 (12)的棱线y)的位置处的且优选地在整个表面上 施力o的4fi力。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，相对于所述网(20、 30) 的平面向下以直角施加所述推力。
8. 根据权利要求1至7所述的方法，其中，每条纬纱线所述的方法，其中，所述初级绵纱线 )与 所述第次级绵纱线)以及与所述经纱线)，所述 三个面通过边纟彖;波此相连，以形成具有三个相邻;f菱线)，其中，所述三个面(42、 44、 46)净皮 编织，并且编织细线)在所述三个面之间是连续的，并且 所述绵纱线是连续的以用于编织整个物件。
11. 根据权利要求10所述的折叠部，其中，所述三个面(42、 44、 46)形成直角对菱柱角。
12. 才艮据权利要求10至11所述的折叠部，其中，所述编织绵纱(50 ) 平^亍于所述对麦线所述的折叠部，还包括至少一个第四面， 所述细线在所述四个面之间是连续的。
14. 一种角配件(10 )，包括根据权利要求10至13的折叠部以及 注入其中的^f对脂。
一种用于直接制造具有二维壁且具有角的三维结构的新型编织方法，其无需在两条棱线之间进行缝合或其他组装。通过将纬纱线)转变成经纱线以制成至少一个面来进行编织。该方法特别适于编织用于角配件型的复合结构的加强件。
发明者乔治·察尔瓦里什基, 多米尼克·吉塔尔, 朱利安·查尔斯, 格扎维埃·勒格朗, 菲利普·布洛, 马蒂厄·皮亚纳 申请人:法国空中客车公司
技术研发人员：格扎维埃.勒格朗;马蒂厄.皮亚纳;乔治.察尔瓦里什基;朱利安.查尔斯;菲利普.布洛;多米尼克.吉塔尔
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