AT512060B1 - Verfahren zum herstellen einer musterstruktur - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Gewebes mit Hilfe einer Computergesteuerten Webmaschine, wobei ein Gewebemuster mit einer quadratischen Grundfigur, die einem Kreuzungspunkt von Fäden entspricht, im Gewebe mehrfach angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Computer-Steuerung derart erfolgt, dass an einer quadratischen Ausgangsfigur, die sich aus mehreren quadratischen Grundfiguren, also mehreren Kreuzungspunkten von Fäden, zusammensetzt, in einer Seiten-Mitte ein randseitiger Rotationspunkt festgelegt wird, um den drei Kopien dieser Ausgangsfigur sukzessive um 90°, 180° und 270° gedreht und fächerartig hintereinander positioniert werden, um eine zusammengesetzte Figur zu erhalten, welche dann als Ausgangsfigur für eine entsprechende nachfolgende fächerartige Zusammensetzung ihrer sukzessiv gedrehten Kopien um 90°, 180° und 270° festgelegt wird, um so iterativ beliebig große Figuren aus Kreuzungspunkten von Fäden entsprechend dem Gewebe zu entwickeln, wobei im Gewebe die Fäden einander aperiodisch und asymmetrisch oberhalb und unterhalb kreuzen.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gewebes mit Hilfe einer Com¬puter-gesteuerten Webmaschine, wobei ein Gewebemuster mit einer quadratischen Grundfigur,die einem Kreuzungspunkt von Fäden entspricht, im Gewebe mehrfach angeordnet wird.

[0002] Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren wie vorstehend angegeben vorzuschlagen, mitdem inhomogene Gewebematerialien, mit aperiodischen Unterschieden in der Webdichte,hergestellt werden können.

[0003] Hierzu sieht die Erfindung ein Verfahren, wie vorstehend angegeben, mit den Merkma¬len vor, dass die Computer-Steuerung derart erfolgt, dass an einer quadratischen Ausgangsfi¬gur, die sich aus mehreren quadratischen Grundfiguren, also mehreren Kreuzungspunkten vonFäden, zusammensetzt, in einer Seiten-Mitte ein randseitiger Rotationspunkt festgelegt wird,um den drei Kopien dieser Ausgangsfigur sukzessive um 90°, 180° und 270° gedreht und fä¬cherartig hintereinander positioniert werden, um eine zusammengesetzte Figur zu erhalten,welche dann als Ausgangsfigur für eine entsprechende nachfolgende fächerartige Zusammen¬setzung ihrer sukzessiv gedrehten Kopien um 90°, 180° und 270° festgelegt wird, um so iterativbeliebig große Figuren aus Kreuzungspunkten von Fäden entsprechend dem Gewebe zu ent¬wickeln, wobei im Gewebe die Fäden einander aperiodisch und asymmetrisch oberhalb undunterhalb kreuzen. Dabei ist es für eine einfache Durchführung weiters vorteilhaft, wenn dieAusgangsfiguren jeder Iteration im Uhrzeigersinn gedreht werden; und/oder wenn der zentraleöstlichste, d.h. am weitesten rechte Punkt der Ausgangsfiguren als Rotationspunkt festgelegtwird.

[0004] Mit der vorgeschlagenen Vorgangsweise können inhomogene gewebte textile Materia¬lien erhalten werden, bei denen die aperiodischen Unterschiede in der Webdichte entsprechen¬de aperiodische Textilkonzentrationen ergeben. Auf diese Weise kann ein Gewebematerialerhalten werden, welches in Folge der Inhomogenität nur schwer in einem Reissvorgang ausei¬nandergerissen werden kann, im Gegensatz etwa zu bekannten Geweben, insbesondere ausSeide.

[0005] Die Erfindung beruht dabei auf einer nachfolgend noch näher erläuterten geometrischenMethode, der Methode der sog. induktiven Rotation (IR) oder kurz IR-Methode. Ein Ausgangs¬punkt hiefür ist die sog. Parkettierung, vgl. beispielsweise US 4 133 152 A, wo ein Satz vonPrototeilen ("tiles") von vorgegebener Gestalt zum Zusammensetzen eines Flächenbelagsverwenden wird. Beim vorliegenden Verfahren wird über diese bekannte Parkettierungsmetho¬de noch hinausgegangen und mittels Iteration von Ausgangsfiguren unter Drehung der Aus¬gangsfiguren sowie nachfolgender zusammengesetzter Figuren eine aperiodische Musterher¬stellung ermöglicht.

[0006] Im Einzelnen sind an sich drei verschiedene rekursive Methoden - IR-Methoden - denk¬bar, um aperiodische, asymmetrische Muster zu erzeugen, wobei jeweils von einer einzigenAusgangsfigur ausgegangen wird.

[0007] Diese grundsätzliche Vorgangsweise sowie weiters die spezielle Vorgangsweise im Falldes erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft nochweiter erläutert.

[0008] Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung: [0009] Fig. 1A eine Grund- oder Ausgangsfigur für eine Drei-Schritt-IR-Methode, wie sie bei der Erfindung angewandt wird; [0010] Fig. 1B verschiedene Stufen bei Anwendung dieser Drei-Schritt-Methode, ausgehend von der Grundfigur (Ausgangsfigur) gemäß Fig. 1A;

[0011] Fig. 1C die wiederholte Anwendung der induktiven Rotation gemäß Fig. 1B zur Erzielung komplexerer Gebilde; [0012] die Fig. 2A bis 2C zu Vergleichszwecken entsprechende Darstellungen einer Ausgangs¬ figur sowie von Stufen einer Anwendung einer anderen, nämlichZwei-Schritt-1 R-Methode; [0013] die Fig. 3A bis 3C zur weiteren Erläuterung entsprechende Darstellungen bei Anwen¬ dung einer Fünf-Schritt-IR-Methode; [0014] Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig.1 C, wobei die Ausgangsfigur für die Drei-

Schritt-Methode in mit unterschiedlichen Pfeilen angegebene Teileunterteilt ist, um so das erzielbare Muster - auch im Hinblick auf dieAsymmetrie und Aperiodizität beim vorliegenden Webverfahren -besser erkenntlich zu gestalten; [0015] Fig.5 ausgehend von einem Teil einer Ausgangsfigur gemäß der Drei-

Schritt-Methode nach Fig.1 und Fig.4 unter zusätzlicher Veranschau¬lichung eines Webknotens; [0016] Fig. 6 die die zusammengesetzte Ausgangsfigur gemäß Fig. 4 und 5 in

Verbindung mit einem Satz von Vier-Webknoten als Ausgangsfigurfür die Gewebeherstellung; und [0017] Fig. 7 einen Ausschnitt aus einem gemäß der Drei-Schritt-IR-Methode hergestellten textilen Gewebe.

[0018] Grundsätzlich können drei IR-Methoden wie folgt genannt werden: [0019] 1. Die Drei-Schritt IR-Methode, die ausgehend von einer einzigen quadratischen Aus¬gangsfigur (= Start-Prototeil) eine Rotation in drei Schritten ausführt: 90°, 180° und 270°; s. Fig.1 und 4.

[0020] 2. Die Zwei-Schritt IR-Methode, die ausgehend von einer einzigen sternförmigen Aus¬gangsfigur (= Start-Prototeil) eine Rotation in zwei Schritten ausführt: 120°und 240°; s. Fig.2.

[0021] 3. Die Fünf-Schritt IR-Methode, die ausgehend von einer einzigen sechseckigen Aus¬gangsfigur (= Start-Prototeil) eine Rotation in fünf Schritten ausführt: 60°, 120°, 180°, 240° und300°; s. Fig. 3.

[0022] Der Start-Prototeil, d.h. die Ausgangsfigur, ist jeweils mit Sub-Teilen strukturiert, die beider Drehung nicht invariant sind, um aperiodische, asymmetrische ebene Muster oder Parkettie¬rungen rekursiv zu erzeugen. Für jede Iteration des rekursiven Prozesses wird ein Drehpunktgewählt, um den die Ausgangsfigur, z.B. gemäß Fig. 1A, 2A bzw. 3A in zwei, drei oder fünfSchritten gemäß der jeweils angewandten IR-Methode gedreht wird. Zufolge einer präzisenÜberlappung der Figuren erzeugt die IR-Methode gleichzeitig eine zweite, parallele, verdeckte,aperiodische und asymmetrische Parkettierung, die sog. Hintergrund- Parkettierung, die exaktdahinter liegt und unterschiedlich zu der im Vordergrund sichtbaren Parkettierung ist.

[0023] Die vorgenannten IR-Methoden werden nachfolgend noch mehr im Detail beschrieben,um deren geometrische und praktische Anwendungen durch Entwickeln von Beispielen darzu¬stellen und um die Grundsätze der IR-Methoden besser zu erläutern. Die nachfolgenden Defini¬tionen und Beispiele sind lediglich Spezialfälle, die jeweilige IR-Methode anzuwenden, z.B. miteiner Rotation im Uhrzeigersinn und einer Rotationsachse im zentralen östlichsten Punkt der(Ausgangs-)Figur; die IR-Methode kann aber auch z.B. unter Anwendung der Rotation gegenden Uhrzeigersinn oder Definition der Rotationsachse als der zentrale westlichste Punkt derFiguren ausgeführt werden.

[0024] Als Resultat werden unterschiedliche Parkettierungen bzw. Muster erzeugt, die ähnlicheaperiodische und asymmetrische Strukturen aufweisen. FORMALE DEFINITIONEN: [0025] Seien a, b, c Figuren, X=(x,y) Rotationsachse, w eine ganze Zahl; [0026] für a, X, w definiere [0027] 0[a,X,w]: = drehe a um X im Uhrzeigersinn um w Grad.

[0028] Für Figuren a, b definiere [0029] a U b : = Figur b wird hinter der Figur a positioniert.

[0030] Für alle Figuren a, b, c gilt: [0031] (a U b) U c = a U (b U c) = a U b U c.

[0032] Bei der Drei-Schritt IR-Methode (s. Fig. 1A - 1C und Fig. 4) ist die Ausgangs- oderGrundfigur (= Prototeil) der Rekursion R eine quadratische Figur Q, s. Fig. 1A; ohne Einschrän¬kung der Allgemeinheit soll Q die Seitenlänge = 2 mit dem Zentrum o = (0,0) haben und ausvier quadratischen Sub-Teilen mit Seitenlänge = 1 gebildet sein, die bei Drehung nicht invariantsein sollen.

[0033] Für n=0 setze R(0) := Q (R - Rekursion).

[0034] Für jede Iteration der Rekursion R ist der Rotationspunkt als der zentrale östlichstePunkt der Grundfigur definiert, d.h. die exakte Mitte der rechten Seite, um die die geklonteGrundfigur 3-mal um sukzessive 90° im Uhrzeigersinn zu drehen und jeweils hintereinander zupositionieren ist, s. Fig. 1B mit den Rekursionen R'(0), R"(0) und R "'(0).

[0035] Für alle ganze Zahlen n >0 gelte: [0036] - X(n) := ( 2Λη -1,0) Rotationspunkt; [0037] - R'(n-1) := 0[R(n-1) ,X(n) ,90], [0038] - R"(n-1) := O[R(n-1),X(n),180], [0039] - R"'(n-1) := O[R(n-1),X(n),270], [0040] - R(n) := R(n-1) U R'(n-1) U R"(n-1) U R’"(n-1).

[0041] Die erste Iteration von R basierend auf Prototeil R(0)= Q resultiert in R(1), wie ausFig. 1B ersichtlich ist.

[0042] Entscheidend ist, dass geklonte (kopierte) Figuren teilweise "hinter" den früheren Figu¬ren liegen und präzise von den vorangegangenen Figuren überlappt werden. Für jede nächsteIteration "n+1" wird der Rotationspunkt analog an der exakten Mitte der rechten Kante seinerFigur definiert, die aus der Iteration "n" resultiert. In Fig. 1C sind die ersten drei Iterationen vonR = Q, R(1), R(2) und R(3), neben der Grundfigur Q veranschaulicht.

[0043] Bei der Zwei-Schritt IR-Methode gemäß Fig. 2 ist die Ausgangsfigur (= Prototeil) derRekursion R eine sternförmige Grundfigur S, s. Fig. 2A; ohne Einschränkung der Allgemeinheithat die Grundfigur S die Seitenlänge s = 1 mit dem Zentrum o = (0,0), und die Grundfigur S wirdaus 6 rhombischen Sub-Teilen mit der Seitenlänge = 1, die bei Drehung nicht invariant sind,gebildet. Für n=0 setze R(0) := S.

[0044] In jeder Iteration der Rekursion R ist die Rotationsachse als östlicher Punkt der Figurdefiniert, um die geklonte Grundfigur 2-mal im Uhrzeigersinn zu drehen und jeweils nach hintenzu positionieren.

[0045] Für alle ganzen Zahlen n >0 gelte: [0046] - X(n) Rotationspunkt = östlicher Punkt der Figur R(n-1): [0047] X (n) : = 1 /2 * ( x (n), y(n)*sqrt(3)) [0048] mit x(2n) = x(2n-2 )+3Λ(η-1 )*5, y(2n) = y(2n-2 )+3Λ(η-1) [0049] und x(2n+1) = χ(2η-1)+3Λ(η+1), y(2n+1) = y(2n-1)+3A(n-1).

[0050] - R’(n-1) := O[R(n-1),X(n),120].

[0051] - R”(n-1) := 0[R (n-1) ,X(n),240].

[0052] R(n) := R(n-1) U R’(n-1) U R”(n-1).

[0053] In der ersten Iteration ist die Rotationsachse am exakten zentralen östlichsten Punkt derAusgangsfigur S angeordnet.

[0054] In Fig. 2B ist gezeigt, wie die erste Iteration der Rekursion R basierend auf dem Grund¬teil R(0)= S über R'(0) und R"(0) zu R(1) führt.

[0055] In Fig. 2C sind zusätzlich zur Grundfigur S (s. Fig.2A) und zur ersten Iteration R(1) zweiweitere Iterationen bzw. Rekursionen R(2) und R(3) dargestellt, wobei jeweils die im vorherge¬henden Schritt erhaltene Figur, als R(1) bzw. R(2), als neue Ausgangsfigur dient.

[0056] Bei der Fünf-Schritt-IR-Methode wird als Ausgangsfigur (= Prototeil) der Rekursion Reine gleichseitige sechseckige Figur H gewählt, s. Fig. 3A; ohne Einschränkung der Allgemein¬heit soll die Figur H die Seitenlänge s = 1 mit dem Zentrum o = (0,0) haben, und sie soll aussechs gleichseitigen Dreiecken mit der Seitenlänge = 1 gebildet sein, die sich bei der Drehungändern können. Für n=0 wird R(0) := H gesetzt.

[0057] Für jede Iteration der Rekursion R, s. Fig. 3B und 3C, ist der Rotationspunkt als derzentrale östlichste Punkt der jeweiligen Ausgangsfigur definiert, um die geklonte Figur im Uhr¬zeigersinn 5 mal um sukzessive 60° zu drehen und jeweils nach hinten zu positionieren.

[0058] Für alle ganzen Zahlen n >0 gelte: [0059] - X(n) := ( 2Λη -1,0 ) Rotationsachse; [0060] - R’(n-1) := O[R(n-1),X(n),60], [0061] - R”(n-1) := O[R(n-1),X(n),120], [0062] - R”’(n-1) := O[R(n-1),X(n),180].

[0063] - R”” (n-1) := O[R(n-1),X(n),240].

[0064] - R.....(n-1) := 0[R(n-1) ,X(n) ,300].

[0065] - R(n) := R(n-1) U R’(n-1) U R”(n-1) U R”’(n-1) U R””(n-1) U R.....(n-1).

[0066] Gemäß Fig. 3B resultiert die erste Iteration der Rekursion R startend mit der GrundfigurH resultiert in R(1). Ausgehend von dieser Figur R(1) werden gemäß Fig. 3C die weiteren Itera¬tionen, nämlich Rekursionen R(2) und R(3), erhalten.

[0067] Die beschriebenen IR-Methoden generieren aperiodische und asymmetrische Muster alsebene Teilungen.

[0068] Von Bedeutung ist für die vorliegende Gewebe-Herstellung die Drei-Schritt-IR-Methode.

[0069] Fig. 4 zeigt nun die ersten drei Iterationen dieser Drei-Schritt-IR-Methode basierend aufeinem Prototeil (Grundfigur) Q, dessen bzw. deren Sub-Teile durch verschiendene Pfeile ange¬geben sind, um die Ausrichtungen der geklonten Figuren durch die Richtung der Pfeile besserals in Fig. 1C identifizieren zu können.

[0070] Dieses Beispiel verdeutlicht die allgemeine Idee der Drei- Schritt-IR-Methode samteinem Anordnungsplan für die Sub-Teile. Trotz der einfachen Iterationsregel entstehen sehrschnell hochkomplexe, nicht-repetitive Muster.

[0071] Diese Drei-Schritt-IR-Methode wird mit Vorteil in einem Verfahren zur Herstellung einesGewebes angewandt, wie nun nachfolgend anhand der Fig. 5 bis 7 erläutert werden soll.

[0072] In Fig. 5 ist ein Subelement oder Sub-Teil (Quadrat mit Seitenlänge 1 entsprechendeinem Faden-Kreuzungspunkt veranschaulicht.

[0073] In Fig. 6 ist ausgehend von einem Grundelement (Q in Fig. 1A) mit vier derartigen Sub-Teilen (einerseits mit Pfeilen gekennzeichnet und andererseits so wie in Fig. 5 veranschaulicht)gezeigt (wobei ein Teil eines Gewebes mit vier Faden- Kreuzungspunkten entsprechend dieserGrundfigur veranschaulicht ist.

[0074] Diese Grundfigur gemäß Fig. 6 wird nun unter Anwendung der Iterationen, wie inFig. 1B, 1C bzw. Fig. 4 veranschaulicht, weiterentwickelt. Im einzelnen zeigt Fig. 7 einen Aus¬schnitt der dritten Iteration R(3), konkret mit einem Netz von Linien (Fäden), die einander aperi¬odisch unterhalb bzw. oberhalb queren.

[0075] Bei Anwendung dieses Musterbildes durch Identifikation der dunklen Linien im Netz alsTextilfäden, die einander im Netz aperiodisch und asymmetrisch oberhalb und unterhalb kreu¬zen, können Gewebe bzw. textile Materialien durch Computer-gesteuerte Webmaschinen her¬gestellt werden.

[0076] Die so gemäß der Drei-Schritt-IR-Methode gewebten textilen Materialien ergeben inho¬mogene Materialien. Aperiodische Unterschiede in der Web-Dichte führen zu entsprechendenaperiodischen Textilkonzentrationen. Die permanente Oszillation von losem und dichtem We¬ben in einer aperiodischen Ordnung bewirkt ein inhomogenes Material, welches nicht leicht miteinem Riss auseinandergerissen werden kann, wie es von Seide bekannt ist. Diese Eigenschaftist zu vergleichen mit der aperiodischen Wirkung des Anti-Blockier-Systems (ABS) bei Kraft¬fahrzeugen beim Abbremsen. Darüber hinaus kann das Netz des Hintergrund-Musters - deszweiten, verdeckten entstandenen Musters - ergänzend kombiniert und als zweite Material¬schicht zur Stärkung verwendet werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines Gewebes mit Hilfe einer Computer-gesteuerten Webma¬schine, wobei ein Gewebemuster mit einer quadratischen Grundfigur, die einem Kreu¬zungspunkt von Fäden entspricht, im Gewebe mehrfach angeordnet wird, dadurch ge¬kennzeichnet, dass die Computer-Steuerung derart erfolgt, dass an einer quadratischenAusgangsfigur, die sich aus mehreren quadratischen Grundfiguren, also mehreren Kreu¬zungspunkten von Fäden, zusammensetzt, in einer Seiten-Mitte ein randseitiger Rotations¬punkt festgelegt wird, um den drei Kopien dieser Ausgangsfigur sukzessive um 90°, 180°und 270° gedreht und fächerartig hintereinander positioniert werden, um eine zusammen¬gesetzte Figur zu erhalten, welche dann als Ausgangsfigur für eine entsprechende nach¬folgende fächerartige Zusammensetzung ihrer sukzessiv gedrehten Kopien um 90°, 180°und 270° festgelegt wird, um so iterativ beliebig große Figuren aus Kreuzungspunkten vonFäden entsprechend dem Gewebe zu entwickeln, wobei im Gewebe die Fäden einanderaperiodisch und asymmetrisch oberhalb und unterhalb kreuzen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsfiguren jederIteration im Uhrzeigersinn gedreht werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale östlichs¬te, d.h. am weitesten rechte Punkt der Ausgangsfiguren als Rotationspunkt festgelegt wird. Hierzu
4. 4 Blatt Zeichnungen