3Dweefstructuren

3Dweefstructuren zijn driedimensionale geweven materialen waarin vezels in drie ruimtelijke richtingen worden verweven. In tegenstelling tot traditionele 2D-weefsels lopen garens niet alleen langs lengte- en breedterichtingen, maar ook door de dikte van het materiaal. Daardoor ontstaat een door de dikte heen versterkt geheel, en kan het weefsel hogere weerstand bieden tegen bepaalde belastingen en delaminatie.

Ontwerp en typologie: 3D-weefsels kunnen orthogonale netwerken bevatten waarin vezels in x-, y- en z-richtingen loodrecht op elkaar liggen, of hoekinterlock-varianten (zoals angle-interlock) die lagen aan elkaar verbinden via verticale garens. Doordat vezels door de dikte heen aanwezig zijn, kunnen de eigenschappen anisotroop zijn en kunnen porositeit en doorvoeren worden afgestemd op specifieke toepassingen, waaronder filtratie en biomedische scaffolds.

Toepassingen en voordelen: 3D-weefstructuren worden toegepast als wapening in vezelversterkte polymeren (composites) in de luchtvaart, auto-industrie en sportuitrusting, waar ze delaminatie verminderen en slagvastheid verhogen. Ze dienen ook als structurele onderdelen in bouwmaterialen en als ondersteunende scaffolds in de geneeskunde en als filtratiematerialen. Voordelen zijn onder meer hogere sterkte in de dikte en betere schadebestendigheid.

Productie en uitdagingen: Het produceren van 3D-weefsels vereist gespecialiseerde weefmachines en processen die vezels in drie richtingen positioneren. Dit leidt tot hogere productiekosten en complexere fabricage. Onderzoeksdomeinen richten zich op automatisering, CAD-ontwerp van 3D-weefpatronen en optimalisatie van vezelorientatie om prestaties en betaalbaarheid te verbeteren.