艺术院设计师测试3D打印机制造管状织物结构

曼彻斯特城市大学艺术学院的设计师马克比克罗夫特在他最近发表的论文“数字交织,选择性激光烧结3D打印机使用尼龙粉末纬编管状结构织物”中探索了3D打印机在工业针织领域的潜力。

3D打印机非常适合这种类型的纺织品制造，特别是在制造不同尺寸的管状形式时使用选择性激光烧结（SLS）。 3D打印机的使用也适用于服装的生产，因为该技术已经为时尚领域提供了很多东西，从连衣裙到泳衣再到鞋子等等。

在基于CAD的程序的帮助下，针织制造商可以轻松地创建具有适当弹性的循环和延伸的交叉结构。 “通过3D打印机基于针织的结构，可以嵌入针织物的拉伸和柔韧性的固有特性，同时利用用于打印的材料的机械特性，”比克罗夫特说。

虽然以前对3D打印机针织结构的研究已经进行过，但它主要涉及的是非连续的连接几何形状。在这里，比克罗夫特研究了3D打印机打印连续纤维类型几何形状的使用，并测试了单面和双面结构。对每个结构的评估包括检查它们处理压缩和扩展的程度，以及总体灵活性。

尼龙SLS历来被认为是一种极好的组合，它具有良好的机械性能，良好的标签质量等。一些SLS 3D打印机（但不是实验中使用的打印机）也可以处理聚氨酯塑料（TPU），尤其是Iris van Herpen和Julia Koerner以3D时尚为例。比克罗夫特研究的针织结构在EOS Formiga P110上进行3D打印，尼龙PA12作为选定材料，除了散粉外不需要额外的支撑，并提供所需的稳定性和强度。

手动压缩管用于评估测试

“一旦3D打印出来，每个管子都经过测试，以确定它们的压缩和伸长长度，这是通过用手将每根管子压缩到最小长度而不会使环变形并记录测量来实现的，”比克罗夫特说。 “然后用手将每根管子伸展到最大长度而没有环的变形，然后记录这个测量结果。”

在此之后，通过在最小直径为25cm且最大直径为55cm的纸板锥形结构上手动拉伸每个管来测试每个管的拉伸能力。将锥体上的拉伸重复10次以测试每个管的拉伸和回复性质。 最后，通过手动弯曲和折叠手动操作每个管，以测试整体灵活性和返回原始形式的能力。

压缩，伸展，拉伸和折叠

压缩，伸展，拉伸和折叠

结构显示压缩后恢复良好，并具有适当的灵活性（我们很想知道这个属性能持续多久）。 比克罗夫特对这项研究感到鼓舞，并表示它展示了3D打印管状针织结构的潜力。

“然而，这项研究的局限性在于缺乏适用于测试3D打印机纺织品结构的标准或定义的测试程序，”比克罗夫特总结道：“作者正计划进行进一步的研究，以测试这些打印结构在受控实验室环境中的耐久性，以测试拉伸强度，伸长率和断裂点的载荷。”

这项研究表明，SLS是一种合适的制造工艺，可以使用尼龙（PA12）粉末实现柔性管状针织结构。对其他柔性粉末材料（如TPU）的进一步研究将有助于测试材料的机械性能，结合针织结构的拉伸和柔韧性的固有特性。这样就可以在尼龙（PA12）和TPU之间进行比较研究。