Coraz większy segment przemysłu lotniczego stanowią bezzałogowe statki powietrzne UAV. W związku z trudnościami finansowymi trapiącymi konwencjonalne lotnictwo od kilku lat producenci dronów rosną w siłę, a stosowane przez nich technologie są ciągle doskonalone. Nad udoskonaleniem UAV pracuje między innymi prof. Suong Hoa z Gina Cody School of Engineering na kanadyjsko-irańskim uniwersytecie Concordia. Opiera się na kompozytach 4D, które są płaskie po wydrukowaniu, a następnie pod wpływem aktywacji, np. w postaci podwyższonej temperatury, zmieniają kształt. Proces ten przebiega w sposób zakodowany w strukturze materiału, jest w pełni odwracalny i powtarzalny.
Korzystając z tej technologii opracowano studium wykonalności skrzydeł zmieniających kształt, wyposażonych w adaptacyjną krawędź spływu (ang. adaptive compliant trailing edge – ACTE). Chodzi o to, aby zastąpić tradycyjną klapę, poruszającą się na zawiasach, integralną częścią skrzydła, która mogłaby odchylać się o 20°.
fot. S. Hoa et al., Development of a new flexible wing concept for Unmanned Aerial Vehicle using corrugated core made by 4D printing of composites, Composite Structures Volume 290, 15 June 2022, 115444
W opracowanej metodzie wytwarzania materiałów 4D używa się drukarek wykorzystujących filament o średnicy 10 mikronów i żywice. Ultracienkie warstwy filamentu ułożone są między sobą pod kątem 90°. Następnie wydruk wygrzewa się w piecu o temperaturze 180 °C i schładza do 0 °C. Otrzymany przedmiot jest elastyczny, ale w żadnym wypadku nie jest kruchy. W ten sposób wytwarzane jest skrzydło o pofałdowanym rdzeniu, który poddanyaktywacji wygina się, zmieniając profil skrzydła.
Skrzydło wykonane opracowaną metodą zostało poddane podstawowym testom wytrzymałościowym. Badania wykazały, że kompozyt 4D wytrzymuje obciążenia na poziomie występującym w niewielkich bezzałogowcach.
concordia.ca
