Rajutan 3D: Struktur, Teknik, dan Aplikasi dalam Tekstil Modern

3D knitting alias perajutan tiga dimensi adalah metode revolusioner dalam manufaktur tekstil dimana sebuah produk dibuat secara langsung di mesin rajut tanpa perlu dipotong atau dijahit. Struktur 3D dapat dirajut, ditenun, dan dikepang untuk menciptakan produk yang utuh tanpa jahitan.

Metode ini sukses mendominasi industri rajutan komersil yang digunakan dalam manufaktur tekstil, furnitur, serta industri mode. Seperti halnya topi, jumper, helm, pelek roda, dan sarung sofa.

Struktur Rajutan 3D

Perkembangan dan penggunaan teknologi rajut bentuk 3D semakin pesat di bidang tekstil teknis. Selama beberapa dekade terakhir, berbagai tekstil rajut 3D telah diciptakan berkat perkembangan mesin rajut berteknologi tinggi.

Baik rajut pakan maupun lungsin digunakan untuk mengembangkan tekstil 3D. Struktur rajut 3D yang paling umum digunakan meliputi struktur tubular, struktur jaring, struktur spacer, dan DOS. Struktur-struktur ini dapat diwujudkan dengan berbagai metode menggunakan teknologi 3D knitting.

1.       Multiaksial – beberapa lapisan benang vertikal, horizontal, dan diagonal di kedua arah disatukan oleh struktur rajutan lungsin, terutama menggunakan serat kaca atau karbon. Metode ini sering digunakan untuk memperkuat material komposit.

2.       Spasial – diproduksi menggunakan sistem CAD/CAM datar atau melingkar , yang menghasilkan kain dengan bentuk kompleks yang mirip dengan produk akhir. Kain-kain tersebut dirajut pada sejumlah jarum kerja tertentu yang bertambah dan berkurang untuk menghasilkan bentuk produk.

Bentuk tersebut biasanya didefinisikan sebagai benda 3D, dan terdiri dari berbagai bentuk seperti tabung, bola, kerucut, piramida, dan polihedron. Penggunaan metode ini memiliki beberapa keterbatasan seperti hilangnya kekuatan di beberapa area, tetapi masalah tersebut dapat diatasi dengan memasukkan benang lungsin dan benang pakan.

3.       Kain Sandwich dan Spacer – ini adalah dua kain terpisah yang dihubungkan oleh benang atau lapisan rajutan; ketebalan kain ditentukan oleh lapisan penghubung. Kain spacer diproduksi pada mesin rajut lungsin sedangkan kain sandwich dibuat pada mesin rajut pakan. Lapisan penghubung bisa tunggal atau ganda; satu lapisan diproduksi pada satu lapisan (jersey) atau dua lapisan (rib), dan memiliki benang penghubung tegak lurus atau sedikit miring untuk memisahkan kain. Sifat ini menciptakan garis lurus atau tampilan V.

4.       Dalam kasus lapisan penghubung ganda, mereka dirajut secara terpisah pada lapisan dan kain ini dapat dibentuk menjadi berbagai bentuk menggunakan cetakan interior dan eksterior. Cetakan eksterior menciptakan bentuk komposit yang diinginkan dan cetakan interior menggunakan busa poliuretan untuk menciptakan bentuk internal yang dibutuhkan. Cetakan ini kemudian diatur dengan resin untuk membantu mereka mempertahankan bentuk secara permanen.

Inovasi Teknologi Rajutan 3D

Teknologi rajut telah digunakan selama berabad-abad dalam memproduksi kain untuk kebutuhan sandang. Sifat unik dari konstruksi rajutan membuatnya dapat direkayasa untuk memenuhi persyaratannya dalam berbagai aplikasi. Potensi untuk memproduksi atau membentuk pakaian secara langsung, memungkinkan penggunaan teknologi rajut 3D dalam produksi tekstil non-sandang.

Dorongan akan penciptaan tekstil teknis menggunakan 3D knitting mendorong produsen dalam mengembangkan serta menerapkan teknologi canggi. Kini, mesin rajut telah dimodifikasi sedemikian rupa agar bisa menghasilkan produk dengan struktur rajutan yang halus, rumit atau kompleks yang sulit dilakukan secara manual. Rajutan pakan melingkar dan datar serta rajutan lungsin telah dikembangkan dalam produksi tekstil rajutan 3D.

·         Rajutan pakan melingkar:

Terdapat dua jenis mesin rajut pakan melingkar: jersey tunggal dan jersey ganda. Mesin rajut melingkar jersey tunggal memiliki silinder dengan satu set jarum yang tersusun vertikal dalam bentuk melingkar. Selain silinder, mesin rajut melingkar jersey ganda memiliki dial dengan satu set jarum lain, yang tersusun horizontal dalam bentuk melingkar.

Susunan khusus ini memungkinkan mesin rajut melingkar untuk memproduksi kain tubular dengan mudah. ​​Di bidang pakaian, kain tubular perlu dibelah menjadi bentuk planar untuk pemrosesan selanjutnya. Mesin rajut melingkar dengan silinder berdiameter kecil telah digunakan untuk memproduksi struktur tubular berdiameter kecil untuk aplikasi medis. Mesin rajut melingkar jersey ganda juga dapat digunakan untuk memproduksi jenis struktur 3D lainnya: kain spacer.

·         Rajutan pakan datar:

Merajut pakan datar terkomputerisasi adalah teknologi paling serbaguna dalam merajut 3D. Elemen-elemen kunci yang esensial untuk pengembangan tekstil rajut 3D meliputi jarum, alas jarum, mekanisme rak, kereta dan cam, pembawa benang, sistem take-down, mekanisme pemasangan benang, sinker, dan penekan jahitan.

Dengan menggunakan mesin rajut datar terkomputerisasi, hampir semua struktur rajutan 3D dapat diwujudkan, termasuk struktur tubular, struktur bentuk jaring, struktur spacer, dan struktur berorientasi arah (DOS). Fitur-fitur utama rajut datar terkomputerisasi meliputi penggunaan elektronik untuk pemilihan jarum individual, transfer loop, variasi jahitan, beberapa pembawa benang, menahan sinker pada alas jarum, penekan jahitan, dan rol take-down penggerak motor.

Kemampuan ini memberikan peluang untuk merajut satu sisi atau dua sisi, transfer loop, memvariasikan jumlah loop dalam lebar atau kedalaman, merajut dari pilihan benang pada pilihan jarum dan merajut berbentuk.

·         Rajutan lungsin:

Proses memasukkan benang dan membentuk simpul secara bersamaan terjadi pada setiap jarum pada batang jarum selama siklus rajutan yang sama dalam rajutan lungsin. Fitur ini memungkinkan mesin rajut lungsin untuk menghasilkan kain rajut lungsin dengan biaya rendah, produktivitas tinggi, dan variasi struktur yang luas. Mesin Raschel batang jarum ganda  telah digunakan untuk menghasilkan kain tubular dan kain spacer, sementara mesin Raschel multiaksial telah digunakan untuk menghasilkan kain DOS.

Seiring perkembangan teknologi rajutan 3D dengan mesin, perangkat lunak, dan integrasi material yang canggih, teknologi ini memiliki potensi besar untuk mengubah manufaktur tekstil menjadi industri yang lebih berkelanjutan, efisien, dan inovatif.