Migliorare le ali di droni grazie alla stampa 4D

stampa 4D
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I ricercatori della Concordia University, in Canada, hanno presentato un nuovo metodo, la stampa 4D, per rendere le ali dei droni meno costose da produrre e più efficienti in volo.

Contenere le spese e migliorare l’efficienza complessiva del mercato dei veicoli aerei è uno degli obiettivi della ricerca aeronautica. L’Università di Concordia, in Canada, ha trovato un metodo per rendere le ali dei droni più economiche ed efficienti, usando una tecnica sperimentata da loro stessi, nota come stampa 4D di compositi.

La tecnologia sperimentale sostituisce il lembo dell’ala incernierato usato comunemente con un lembo attaccato al corpo dell’ala principale che però può piegarsi fino a 20 gradi.

“Il nostro studio mostra che un veicolo senza pilota (UAV) che usa questo tipo di ala può sostenere una buona quantità di carico per veicoli di piccole o medie dimensioni” afferma Suong Hoa, direttore del Concordia Center for Composites.

La stampa 4D composita che crea oggetti rigidi

La stampa 4D è simile alla stampa 3D tranne per il fatto che cambia i materiali da una posizione all’altra. Il materiale separato viene utilizzato perché reattivo a uno stimolo particolare: acqua, freddo o calore, per esempio.

La stampa iniziale viene eseguita su una superficie piana che viene quindi esposta allo stimolo, provocando una reazione e modificando la forma della superficie. La quarta dimensione si riferisce alla configurazione alterata del materiale in origine piano.

La stampa 4D composita è più complessa. Invece di impiegare una sostanza morbida e simile a un impasto comunemente usata dalle stampanti 3D e 4D, si basa su una combinazione nerboruta di filamenti lunghi e fini tenuti in posizione da una resina. Ogni filamento ha uno spessore di soli 10 micron, circa 1/10 del diametro di un capello umano.

La stampante composita 4D srotola la sua miscela di filamento-resina in strati ultrasottili ad angoli di 90 gradi l’uno dall’altro. Gli strati vengono quindi compattati insieme e polimerizzati in un forno a 180 gradi Celsius, quindi raffreddati a zero gradi, creando un oggetto rigido ma non fragile.

In questo modo è possibile creare una sezione di materiale con una curvatura uniforme inserita tra le superfici superiore e inferiore del lembo alare. È flessibile e abbastanza forte da sostenere la deformazione di 20 gradi richiesta dall’ala per la manovrabilità del volo.

“L’idea è quella di avere un’ala che possa cambiare facilmente la sua forma durante il volo, una fatto che rappresenterebbe un grande vantaggio rispetto agli aerei ad ala fissa” spiega Suong Hoa.