Tissage 3D - Procédé et produits

Suite aux premiers essais de tissage interlock 3D des années 80, plusieurs études majeures du domaine ont mis en évidence, entre 1990 et 2000, les nombreux avantages de l’utilisation de tissus 3D, utilisés seuls ou en tant que renforts fibreux pour matériaux composites. Les avantages technologiques et économiques de ces tissus 3D par rapport à d’autres renforts textiles ont été prouvés dans différentes applications de matériaux composites. Cependant, ce type de tissu présente également certains inconvénients en raison de son architecture particulière et son mode de production spécifique.

Différentes classifications précédentes sur les tissus 3D en général ont conduit à des définitions plus ou moins précises par le croisement de critères mélangeant la dimension du produit tissé avec la direction privilégiée de manipulation des fils dans l’espace cartésien.

Des résultats de recherche de la décennie 2010 ont permis d’identifier les avantages et les inconvénients résultant de la multitude d’architectures qui peuvent être conçues et produites, ce qui aboutit à une grande diversité de combinaisons d’entrecroisement entre les fils de chaîne et trame, tant dans le plan qu’à travers l’épaisseur de la structure tissée en 3D.

Des observations expérimentales détaillées sur les matériaux composites fabriqués à partir de tissus 3D ont permis de déterminer l’influence de l’architecture textile sur les propriétés mécaniques et les mécanismes de rupture associés. Ces structures, en raison de leur type de consolidation spécifique à travers l’épaisseur, révèlent des propriétés mécaniques intéressantes, en particulier lorsqu’ils sont utilisés comme renfort fibreux dans des matériaux composites en comparaison avec des structures de tissus laminés. En effet, les tissus 3D, et plus spécifiquement les tissus 3D interlocks chaînes, améliorent la résistance du matériau composite au délaminage grâce à la présence d’un fil de liage dans l’épaisseur de la structure tissée. La résistance aux chocs de la pièce composite est par conséquent plus élevée. Ainsi, la zone endommagée des tissus 3D interlocks chaînes par impact ou choc est réduite en dimensions par rapport à des matériaux composites renforcés de structures de tissus laminés. De plus, les matériaux obtenus semblent être plus résistants à de multiples impacts.

Depuis les années 2000, des travaux de recherche ont également mis en évidence les endommagements causés aux fils pendant le processus de tissage, principalement par l’abrasion entre les fils mais aussi par le contact avec d’autres parties de la machine à tisser. Cet endommagement peut être mesuré et calculé via un coefficient de perte tout au long du processus de production, ce qui nous a permis d’identifier les principales causes de cette dégradation du fil. En conséquence, il est donc recommandé d’adapter le processus de production et la machine à tisser pour minimiser la dégradation des fils pendant la phase de tissage.

Cependant, parmi toutes les études effectuées sur les tissus 3D interlocks chaînes, il est parfois difficile de reconnaître avec précision le type d’architecture utilisé et d’indiquer ensuite quels sont les paramètres produits et/ou procédé qui sont responsables de l’effet obtenu. C’est pourquoi il est nécessaire de dégager une définition générale des tissus 3D interlocks chaînes afin de mieux les décrire et les modéliser géométriquement.