3D-strikking: Fremtiden for avanserte tekstiler

Et team av innovative ingeniører har utviklet en ny 3D-sømmaskin som er i stand til å produsere komplekse former og strukturer. Designet deres flytter grensene for beregningsbasert fabrikasjonsforskning og åpner døren for mer slitesterke og kapable tekstiler.

Slik har 3D-printet strikking potensial til å endre måten du tenker på klærne dine, og hvordan det kan påvirke hele tekstilsektoren i årene som kommer.

Vekst i det globale tekstilmarkedet i 2025

Ifølge nyere rapporter, vil tekstilindustrien ha en verdi på over 1.07 billioner dollar innen utgangen av dette året. Denne veksten kan tilskrives flere viktige faktorer. Nylige fremskritt innen digitaltrykk og design, sammen med AI-integrasjon, har hjulpet produsenter med å produsere mer uten å redusere holdbarheten.
Sveip for å bla →

Med tanke på at klærne dine er blant de mest intime tingene dine, er det ikke rart at det forskes så mye på hvordan man kan gjøre dem mer komfortable, slitesterke og rimelige. Dagens mest avanserte tekstiler er i stand til mye mer enn bare å gi litt varme.

Smarte tekstiler

Smarte tekstiler har potensial til å revolusjonere markedet. Disse neste generasjons trådene har integrerte sensorer og andre komponenter som er utviklet for å forbedre funksjonaliteten. For eksempel finnes det spesialbygde skjorter som bruker ledende fibre til å overvåke ytre stimuli som hjerterytme eller temperatur.

Tenk deg nå et idrettslag med spillere i uniformer som gir overvåkingsmuligheter i sanntid. Trenere kan bruke denne teknologien til å se hvilke spillere som er slitne og bytte dem ut før de blir for slitne eller skadet. Den samme teknologien kan fungere for medisinske pasienter, soldater og mange andre applikasjoner.

Hvordan tekstiler lages i dag (og deres begrensninger)

Dagens tekstilproduksjonsstrategier begrenser designere til kun overflateformer. Disse systemene har blitt forbedret gjennom århundrer, og dagens industrielle strikke- og vevemaskiner har flyttet grensene for 2D-strikking til det ytterste.

For tiden er industristandard strikkemaskiner i stand til automatisk å danne en løkke og holde den oppe mens en materarm trær en annen tråd gjennom den. Disse maskinene bruker nålepar som gjør at maskinen kan holde løkken oppe under prosessen. Det er verdt å merke seg at disse maskinene bare støtter vekslende venstre-til-høyre og høyre-til-venstre-passeringer.

Hva er solid strikking?

Solid strikking representerer frontlinjen innen beregningsbasert fabrikasjonsforskning. Den åpner opp den tradisjonelle strikkeprosessen og muliggjør full 3D-design. For å utføre denne oppgaven legger solide strikkemaskiner til minst to ekstra masker.

Disse systemene bruker avanserte algoritmer som gjør det mulig for ingeniører å strikke komplekse 3D-overflater eller netting. Disse komplekse strikkestrukturene åpner døren for nye bruksområder for tekstiler. Tenk deg for eksempel et smart tekstil strikket på en måte som gjør det mulig å legge trykk på sensorer eller dempe fallet ditt.

Disse systemene kan bidra til å drive fremtidens proteser, utvikle unik stoffinfrastruktur og åpne for mer slitesterke klær som kan tilpasse seg visse forhold når det er nødvendig. Solid strikking er fortsatt i utviklingsfasen, og det er flere hindringer ingeniører må overvinne for å oppnå storskala bruk.

Nåværende problemer med solide strikkeprosesser

Et av hovedproblemene med solide strikkedesign er at et enkelt uhell kan føre til at hele prosjektet blir skrinlagt. Avhengig av strekkreftene og mønstrene er det geometriske begrensninger som må overvinnes. Mangel på programvare og kompatible enheter har også begrenset bruken av dette.

For det første finnes det ikke mange plattformer for solide strikkedesign, først og fremst fordi det er veldig vanskelig å programmere garnets fysiske oppførsel. Som sådan er programmering av solide strikkemaskiner et arbeidsintensivt prosjekt som kan ta over 100 timer å fullføre, noe som øker kostnadene og effektiviteten til disse prosjektene.

Inni den 3D-printede strikkestudien

Ocuco Bruk av en rekke nåler for å lage solide strikkede former¹ Studien introduserer en 3D-strikkeprosess som kombinerer et spesialbygd designverktøy, en tilpasset 3D-strikkemaskin og aktuatorer for å skape solid volum ved kun å bruke tråd.

Utviklingen åpner døren for ingeniører til å lage klær som kan strekkes der og når det er nødvendig, eller stivne opp for å gi økt holdbarhet. Disse mekaniske egenskapene bruker volum for å oppnå ekstra funksjonalitet og kan integrere sensorer for å legge til mer kapasitet.

Tilpasset nålemaskin

Forskerne designet og bygde en 6×6-prototype for å demonstrere sin volumetriske utskriftsstrategi. Denne unike enheten integrerer en symmetrisk dobbelkrokdesign med flere senger. I tillegg kan enheten betjene hver av nålene uavhengig ved hjelp av aktuatorer.

Kilde - Carnegie Mellon tekstillaboratorium

Derfra satte teamet seg fore å lage og programmere et tilpasset designkort basert på en Raspberry Pi Pico. Kortets hovedoppgave er å overvåke de 72 motorene som styrer hver nål og krok i systemet. Mer spesifikt har hver kobling åtte motorer.

garn

Når det gjelder å legge til stoff, mates garnet inn i maskinen, og deretter griper to sveipende armer det og mater det til overføringsgriperne. Disse doble griperne sender det deretter til en komprimator, før materen bestemmer optimal spenning og leveringshastighet.

Prosessen

Ingeniørene klarte å overvinne problemet med løkkestabilitet som begrenset tradisjonelle solide strikkeplattformer ved å bruke en kombinasjon av et løkkeoverføringsverktøy, en unik flernålsskuff og en dobbel heklenålsdesign som utnytter den bakre heklen til å fange garnet.

3D-printet strikketest

Teamet utviklet først flere forskjellige 3D-strikkemetoder ved hjelp av deres proprietære designprogramvare. Designene deres integrerte både vertikale og horisontale mønstre for å lage former. Prototypen integrerte et raddesign for å bygge opp strikkingen til forhåndsbestemte former.

Det er verdt å merke seg at teamet testet enheten sin på tvers av flere forskjellige strikketyper. De prøvde spesifikt tradisjonelle strikketyper, horisontale strikketyper og ensfargede strikketyper. Målet deres var å bruke designprogramvaren deres til å lage intrikate design som en dag kunne tilby brukeren ekstra funksjonalitet.

Resultater av 3D-printede strikketest

Testfasen ble avsluttet og ga noen øyeåpnende resultater. For det første beviste teamet at enheten deres pålitelig og konsekvent kunne lage mikrostrukturer som oppsto fra maske-til-maske-forbindelser. Disse solide sydde formene var designet for å justere stivhet og andre viktige aspekter. Imponerende nok var 3D-strikkemaskinen deres i stand til å lage flere avanserte former som tradisjonelle maskiner ikke ville vært i stand til å støtte.

Fordeler med 3D-printet strikketeknologi

Denne forskningen gir tekstilmarkedet en lang liste med fordeler. For det første åpner den døren for videre forskning på utvikling av nøyaktig 3D-utskriftsprogramvare og fabrikasjonsmetoder. Denne prototypen gir uovertruffen fleksibilitet, og muliggjør design med reduserte begrensninger i stingforbindelser.
Sveip for å bla →

Low Cost

Forskernes fokus på å bruke rimelige og lett tilgjengelige komponenter har bidratt til å sikre at designet deres forblir lavkostnadsfritt. Teamet var klokt nok til å bruke modularitet, sammen med proprietær programvare, for å lage en rimelig 3D-utskriftsmetode som støtter solide utskriftsstrukturer og design.

3D-printet strikking – bruksområder og tidslinje i den virkelige verden:

Det finnes mange bruksområder for denne typen tekstilproduksjon. For det første vil det muliggjøre å lage stoffer som strekker seg der de trenger det og gir demping på andre områder. Tenk deg et par jeans med ekstra polstring på visse områder, ganske enkelt ved å bruke stoffets strikkeoppsett i stedet for å legge til ekstra stoff.

Medisinske applikasjoner

Denne formen for heldekkende trykking vil bli integrert i smarte tekstiler i fremtiden. Denne integrasjonen vil forbedre overvåkings- og sikkerhetsfunksjonene for smarte klær ved å muliggjøre sporing i sanntid og andre fremskritt. I tillegg kan visse stingdesign brukes til å gi ekstra beskyttelse til sensorene eller smarte komponentene i disse stoffene.

3D-printet strikketidslinje

Du kan forvente å se denne teknologien på markedet innen de neste fem årene. Teamets beslutning om å bruke lett tilgjengelig materiale fremhever hvor tilgjengelig denne teknologien er og dens lave kostnad. Det er imidlertid fortsatt mange faktorer som ingeniører må korrigere før noen større oppskalering av prosjektet.

For det første er det mye arbeid som må gjøres når det gjelder å forhindre at strikkeløkken lukkes. I tillegg bemerket teamet at dette bare er et bevis på konseptet, og at det fortsatt er behov for forskning for å teste den virkelige skalerbarheten til den nye produksjonsmetoden deres.

3D-printede strikkeforskere

Studien av solid strikking ble satt sammen av François Guimbretière, Victor F. Guimbretière, Amritansh Kwatra og Scott E. Hudson. Disse ingeniørene viste til flere tidligere prosjekter som bidro til å inspirere deres nyeste forskning på solid strikking.

3D-printet strikkefremtid

De neste stegene for teamet er å finne ut hvordan man kan forbedre løkkestyrken. Det nåværende oppsettet er betraktelig bedre enn andre tilnærminger, men trenger fortsatt litt justering for å kunne lage volumetriske design uten feil.

Investering i tekstilmarkedet

Tekstilindustrien er full av konkurrenter som prøver å få et forsprang på konkurrentene på alle mulige måter. Derfor har flere selskaper klart å sikre seg en plass på toppen av markedet ved hjelp av innovative produksjonsprosesser, smart markedsføring og konsekvent støtte til innovative tiltak.

DuPont de Nemours

DuPont de Nemours, med base i Delaware, kom inn på markedet i 1802. Grunnleggeren, Éleuthère Irénée du Pont, startet virksomheten med den hensikt å levere krutt til det amerikanske væpnede styrker. DuPont var svært suksessfull med dette prosjektet, som førte til at selskapet vokste til å bli den største kruttleverandøren til det amerikanske væpnede styrker på den tiden.

Tidlig på 1900-tallet snudde selskapet seg mot kjemi og materialvitenskap. Denne manøveren ble etterfulgt av en rekke innovative produkter, inkludert oppfinnelsen av neopren syntetisk gummi, det første ekte syntetiske stoffet, nylon, teflon og mange andre.

I 2017 fusjonerte selskapet med Dow Chemical. Bare tre år senere ble imidlertid firmaet delt inn i tre separate enheter basert på deres fokus. DuPont fokuserte nærmere bestemt på spesialprodukter, Dow jobbet med materialvitenskap, og Corteva skapte landbrukskjemikalier.

Selv om DuPont fortsatt er en referanse for materialinnovasjon, bringer nye aktører som Shima Seiki og Arkema 3D-strikking og additiv tekstilfabrikasjon nærmere kommersiell virkelighet.

Siste nytt og resultater for DuPont de Nemours (DD)-aksjen

3D-printet strikking – Konklusjon

Muligheten til å lage volumetriske strikkeformer kommer til å føre til mange interessante utviklinger, som avanserte sikkerhetsklær og mer. Disse 3D-formede designene er bare toppen av isfjellet, og i de kommende månedene kan du forvente å se denne enheten lage mer komplekse strikkeplagg som flytter grensene for kunsten til nye høyder.

Lær om andre kule fremskritt innen 3D-printing Her.

Referanser

^{1. François Guimbretière, Victor F Guimbretière, Amritansh Kwatra og Scott E Hudson. 2025. Bruk av en rekke nåler for å lage solide strikkede former. I Proceedings of the 38th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST '25). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Artikkel 100, 1–11. https://doi.org/10.1145/3746059.3747759}