三维针刺技术研究进展

陈小明， 李晨阳， 李 皎， 谢军波， 张一帆， 陈 利

(1. 天津工业大学 纺织科学与工程学院, 天津 300387； 2. 天津工业大学 先进纺织复合材料 教育部重点实验室, 天津 300387； 3. 天津工业大学 机械工程学院, 天津 300387)

立体织物增强复合材料主要包括三维编织复合材料、三维机织复合材料、缝合复合材料和三维针刺复合材料等，由于其优异的层间性能，在航空航天、国家防御和轨道交通等高技术领域得到较为广泛的应用[1]。

三维针刺是立体织物的低成本制备技术，网胎中的短切纤维通过刺针带入到织物的厚度方向，提升了织物的层间强度，且由于其自动化程度高、交货周期短、成本低，一直以来都是国内外的热点研究内容。1988年，Olry提出了平板织物均匀化成型技术[2]，经过30多年的发展，三维针刺技术从平板针刺成型逐渐发展到复杂异型曲面的针刺成型；面对针刺损伤问题和针刺织物厚度方向上缺乏贯穿性连续纤维等不足，低损伤针刺成型技术和多组元混杂结构等新结构的针刺成型也得到了研究人员的广泛关注；同时，三维针刺复合材料在实验表征、理论分析和数值模拟方面也得到了广泛研究，为其产业化应用奠定了重要的基础。为了更好地了解三维针刺技术的研究情况，本文阐述了三维针刺技术的最新进展，并对现有三维针刺技术发展水平和面临的挑战进行了总结，以期为三维针刺技术的发展提供参考。

1 三维异型针刺成型装备

为了满足航空航天、国家防御等领域材料降成本的迫切需求，异型三维针刺织物的应用日益广泛，异型织物针刺成型装备技术近年来也得到了快速发展，现有的针刺异型装备主要包括回转体针刺成型装备和自由曲面织物针刺成型装备。……