Üç boyutlu (3D) dairesel saç örgüler ve geometrik karakteristikleri
The geometric characterization of three dimensional (3D) circular braidings
Yazar: NESRİN ŞAHBAZ KARADUMAN
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR BİLİŞİK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Bu çalışmada yeni bir üç boyutlu (3D) saç örgü önşekil yönteminin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda yeni yöntem geliştirilmiş ve 3D tamamı ile saç örgülü ve çözgü uzantılı saç örgülü önşekiller üretilmiştir. Ayrıca geleneksel dört adımlı yöntem kullanılarak 3D saç örgüler ve çözgü uzantılı saç örgüler üretilmiştir. Üretilen bütün önşekillerin geometrik özellikleri karakterize edilmiştir. Önşekiller sabit adım sayısında kat sayıları arttırılarak ve sabit kat sayısında adım sayıları değiştirilerek üretilmiştir. Üretilen önşekillerin boyut, sıklık, açı (yüzey açısı, saç örgü açısı ve helis açısı), temsili iplik uzunlukları (iplik yüzey uzunluğu, saç örgü iplik uzunluğu, yüzey ark iplik uzunluğu ve toplam iplik uzunluğu) ve Poisson oranları değerleri normal ve açılma koşulları (minimum - maksimum) göz önüne alınarak ölçülmüştür. Ayrıca üretilen bütün önşekil yapıların birim hücreleri ve iplik yörüngeleri tanımlanmıştır.
Yeni geliştirilen ve geleneksel 3D dairesel saç örgülü ve çözgü uzantılı saç örgülü önşekiller farklı adım sayıları kullanılarak üretilmiştir. Bu yöntem ile üretilen 1x1 ve 3x1 adımlı önşekillerde, katlarıyla tamamı ile kesişmeli entegre olmuş bir yapı elde edilmiştir. Ancak 2x1 ve 4x1 adımlı önşekillerde ise katlar arası bağlantılı bir yapı elde edilmemiştir ve bu çift adımlı yapılar, çok katmanlı eş merkezli iç içe geçmiş silindirik (concentric cylinder) yapı formunda kendini göstermiştir. Ayrıca üretilen önşekillerde adım sayısı arttırıldığında uzun atlamalı kesişme şekilleri gözlemlenmiştir.
3D yeni geliştirilen tamamı ile saç örgü yapılarında katman sayısının artması ile dış çapta artış, sıklıkta hafif azalmaya karşın helis açısının dışındaki açı ve iplik uzunluk değerlerinin tümünde artış tespit edilmiştir. Poisson değerlerinde de artma görülmüştür.
3D yeni geliştirilen tamamı ile saç örgü yapılarında adım sayısının artması ile dış çap ve sıklıkta hafif azalmaya karşın saç örgü açısının dışındaki açı değerlerinde bir değişim olmadığı ve Poisson değerlerinde ise tek adımlılarda artma çift adımlılarda ise azalma görülmüştür. 3D yeni geliştirilmiş çözgü uzantılı saç örgü yapılarında da yaklaşık benzer sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, 3D saç örgü yapıların normal koşuldaki geometrik değerleri maksimum ve minimum açılma koşulları arasında bulunmuştur. Bu sonuçlar göstermektedir ki, yeni geliştirilen 3D tamamı ile ve çözgü uzantılı saç örgü önşekiller biyomedikal uygulamalarda kendine yer bulabilir.

Anahtar Kelimeler: 3D dairesel saç örgülü önşekil, düzlem dışı açı, adım sayısı, iplik yörüngesi, önşekil açılma koşulları.

Abstract:
The aim of this study was to develop a new three dimensional (3D) braided preform fabrication method. In this purpose, the new method was developed and 3D fully and axial braided preforms were fabricated. On the other hand, 3D fully and axial braided preforms were produced by using a traditional 4-step method.
Geometric characterization of all developed preform structures were defined. The 3D braided preforms were produced based on defined number of step and number of layers. The measurements on developed 3D braided preforms were performed on outside diameters, angles including surface angle, braiding angle and helix angle, representative yarn lengths including surface yarn length, braiding yarn length, surface arc length and total yarn length and Poisson ratios in which normal and jamming conditions were considered. In addition, a unit cell and yarn orbit of the all 3D braided preforms were defined.
Newly and traditional developed 3D braided fully and axial braided preforms were formed depending on various steps. In 1x1 and 3x1 step preform structure, all interlayer were interconnected and fully integrated structure was resulted. But, in 2x1 and 4x1 step preform structure, each layer was intertwined without interconnecting to the adjacent layer and multilayer concentric cylindrical preform structure was resulted. On the other hand, when the number of steps was increased, long jumped interlaced structure was obtained.
In newly developed 3D fully and axial braided preforms, when the number of layers was increased, the outside diameter increased but the density slightly decreased. However, all angles and yarn lengths increased except helix angle and their Poisson ratios increased. 
In newly developed 3D fully and axial braided preforms, when the number of steps was increased, the outside diameter and density slightly increased. Contrarily, all angles remained unchanged except the braiding angle. It was observed that their Poisson ratios in single step increased whereas their Poisson ratios in double step decreased. The similar results were found in newly developed 3D axial braided preform structures.
It was also found that the geometric properties of 3D braided preform structures were between jamming conditions. The results indicated that the newly developed 3D braided structures can find applications especially in biomedical field.   

Keywords: 3D circular braided preform, out of plane angle, row step, yarn orbit, preform jamming conditions.