Penjelasan Tenun Serat Karbon:Jenis, Kegunaan, dan Manfaat

Jika Anda pernah bertanya-tanya mengapa satu bagian serat karbon terlihat berbeda dari bagian serat karbon lainnya, Anda tidak sendirian. Serat karbon hadir dalam berbagai bentuk dan masing-masing memiliki tujuan berbeda, dan ini bukan hanya sekedar kosmetik.

Serat karbon terbuat dari prekursor seperti poliakrilonitril (PAN) dan rayon. Serat prekursor diolah secara kimia, dipanaskan dan diregangkan, kemudian dikarbonisasi, untuk menghasilkan serat berkekuatan tinggi. Serat-serat ini, atau filamen, kemudian digabungkan menjadi satu ikatan yang diidentifikasi berdasarkan jumlah filamen karbon yang dikandungnya. Peringkat derek yang umum adalah 3k, 6k, 12k, dan 15k. Huruf “k” mengacu pada seribu, jadi derek 3k terbuat dari 3.000 filamen karbon. Derek standar 3k biasanya memiliki lebar 0,125", sehingga banyak serat yang dimasukkan ke dalam ruang kecil. Derek 6k memiliki 6.000 filamen karbon, derek 12k memiliki 12.000 filamen, dan seterusnya. Banyaknya serat berkekuatan tinggi yang digabungkan menjadi satu inilah yang membuat serat karbon menjadi bahan yang kuat.

Tenun Serat Karbon

Serat karbon biasanya hadir dalam bentuk kain tenun, yang membuatnya lebih mudah untuk dikerjakan dan dapat memberikan kekuatan struktural tambahan tergantung pada aplikasinya. Oleh karena itu, ada banyak jenis tenun yang digunakan untuk kain serat karbon. Yang paling umum adalah Satin Polos, Twill, dan Harness, dan kami akan membahas lebih detail untuk masing-masingnya.

Tenunan Polos

Lembaran serat karbon tenunan polos terlihat simetris dengan tampilan gaya kotak-kotak kecil. Pada tenunan ini tali pengikatnya ditenun dengan pola atas/bawah. Jarak yang pendek di antara jalinan memberikan tingkat stabilitas yang tinggi pada tenunan polos. Stabilitas kain adalah kemampuan kain untuk mempertahankan sudut tenun dan orientasi seratnya.  Karena tingkat stabilitas yang tinggi ini, tenunan polos tidak cocok untuk layup dengan kontur yang rumit, dan tidak akan lentur seperti beberapa tenunan lainnya. Umumnya, kain tenun polos cocok untuk lembaran datar, tabung, dan kurva 2D.

Salah satu kelemahan pola tenun ini adalah kerutan yang tajam (sudut yang dibuat serat saat ditenun, lihat di bawah) pada tali pengikatnya karena jarak antar jalinan yang pendek. Kerutan yang keras dapat menciptakan konsentrasi tegangan yang dapat melemahkan bagian tersebut seiring waktu.

Tenunan Kepar

Twill berfungsi sebagai jembatan antara tenunan polos dan tenunan satin yang akan kita bahas selanjutnya. Twill memiliki kelenturan yang baik dan dapat membentuk kontur yang rumit, serta lebih baik dalam menjaga stabilitas kainnya dibandingkan tenunan satin harness, namun tidak sebaik tenunan polos. Jika Anda mengikuti untaian derek dalam tenunan kepar, untaian itu melewati sejumlah derek dan kemudian di bawah jumlah derek yang sama. Pola atas/bawah menciptakan tampilan mata panah diagonal, yang dikenal sebagai “garis kepar”. Jarak yang lebih jauh antara jalinan derek berarti lebih sedikit kerutan dibandingkan dengan tenunan polos dan lebih sedikit potensi konsentrasi tegangan.

kepar 2×2

kepar 4×4

Twill 2×2 kemungkinan merupakan tenunan serat karbon yang paling dikenal di industri. Ini digunakan dalam banyak aplikasi kosmetik dan dekoratif, tetapi juga memiliki fungsionalitas yang hebat, memiliki sifat mampu bentuk yang moderat dan stabilitas yang moderat. Sesuai dengan namanya 2×2, setiap derek akan melewati 2 derek kemudian di bawah dua derek. Demikian pula, Twill 4×4 akan melewati 4 derek, lalu melewati 4 derek. Bahan ini memiliki sifat mampu bentuk yang sedikit lebih tinggi dibandingkan Twill 2×2, karena tenunannya tidak terlalu rapat, namun stabilitasnya juga kurang.

Memanfaatkan Tenun Satin

Tenunan satin dirancang ribuan tahun yang lalu untuk membuat kain sutra dengan kualitas tirai yang sangat baik, sekaligus terlihat halus dan mulus. Untuk komposit, kelangsingan ini berarti ia dapat dengan mudah membentuk dan membungkus kontur yang rumit. Karena kainnya mudah dibentuk, diharapkan stabilitasnya rendah. Tenun satin harness yang umum adalah satin 4 harness (4HS), satin 5 harness (5HS) dan satin 8 harness (8HS). Saat Anda menambah jumlah tenunan satin, sifat mampu bentuk akan meningkat dan stabilitas kain akan menurun.

4HS

5HS

8HS

Nomor pada nama Harness Satin menunjukkan jumlah total derek yang dilewati di bawahnya. Untuk 4HS melewati 3 derek lalu under 1. Untuk 5HS melewati over 4 lalu under 1, dan 8HS melewati over 7 dan under 1.

Spread Tow vs. Standard Tow

Bahan derek yang tersebar dapat menjadi kompromi yang baik antara penggunaan bahan searah dan bahan tenun standar. Saat penarik serat menenun ke atas dan ke bawah untuk membuat kain, kekuatannya berkurang karena adanya kerutan pada penarik. Saat Anda menambah jumlah filamen pada derek standar, dari 3k menjadi 6k misalnya, derek menjadi lebih besar (lebih tebal) dan sudut crimp menjadi lebih keras. Salah satu cara untuk menghindari hal ini adalah dengan menyebarkan filamen ke dalam derek yang lebih luas, ini disebut derek menyebar dan ada beberapa manfaat yang diperoleh dengan melakukan hal ini.

Derek menyebar menawarkan sudut crimp yang lebih kecil dibandingkan tenunan derek standar dan dapat mengurangi cacat crossover dengan meningkatkan kehalusan. Sudut crimp yang lebih rendah akan menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi. Bahan derek menyebar juga lebih mudah untuk dikerjakan dibandingkan bahan satu arah dan masih memiliki pencegahan tarikan serat yang cukup baik.

Sebarkan Tenunan Polos Derek

Sebarkan Tenunan Kepar Derek

Satu Arah

Sesuai dengan namanya uni yang artinya satu, semua seratnya berorientasi pada arah yang sama. Hal ini memberikan manfaat kekuatan tinggi pada kain uni-arah (UD). Kain UD tidak ditenun, tidak ada jalinan serat dengan crimping yang dapat melemahkan strukturnya. Sebaliknya, ada serat kontinu yang meningkatkan kekuatan dan kekakuan. Manfaat lainnya adalah kemampuan untuk menyesuaikan layup dengan kontrol yang lebih baik terhadap karakteristik kinerja. Rangka sepeda adalah contoh bagus bagaimana kain UD dapat digunakan untuk menyempurnakan performa. Rangka harus kokoh dan kokoh di area braket bawah untuk menyalurkan tenaga pengendara ke roda, namun rangka juga harus memiliki kepatuhan dan kelenturan agar tidak memukul pengendara. Dengan bahan UD Anda dapat memilih arah serat yang tepat untuk mendapatkan kekuatan yang Anda perlukan.

Salah satu kelemahan utama UD adalah kemampuan kerjanya. UD cenderung mudah hancur selama proses layup karena tidak memiliki serat yang saling bertautan untuk menyatukannya. Jika serat-serat tersebut ditempatkan secara tidak tepat, maka hampir tidak mungkin untuk mengubah orientasinya kembali dengan benar. Komponen permesinan yang dibuat dengan kain UD juga dapat menyebabkan masalah. Jika ada serat yang tertarik ke atas di tempat fitur dipotong, serat yang lepas tersebut dapat tertarik ke seluruh bagian. Biasanya, jika material UD dipilih untuk layup, lapisan material tenun digunakan sebagai lapisan pertama dan terakhir untuk membantu kemampuan mesin dan ketahanan komponen. Hal ini dilakukan untuk penghobi rangka drone hingga produksi komponen roket. Jika Anda menikmati postingan ini atau memiliki pertanyaan tambahan, silakan tinggalkan komentar di bawah.   Sumber dan Situs Referensi:https://store.acpsales.com/products/3495/woven-fabric-style-guide