Utiliser la réactivité des matériaux
L’impression 4D est semblable à l’impression 3D, à la différence qu’elle change de matériau d’un endroit à l’autre. On utilise un matériau différent parce qu’il est réactif à un stimulus particulier : l’eau, le froid ou la chaleur, par exemple. L’impression initiale se fait sur une surface plane qui est ensuite exposée au stimulus, provoquant une réaction et modifiant la forme de la surface. La quatrième dimension fait référence à la configuration modifiée du matériau initialement plat.
L’impression 4D de composites est plus complexe. Plutôt que d’utiliser une substance molle, semblable à de la pâte, communément utilisée par les imprimantes 3D et 4D, elle mise sur une combinaison de filaments longs et fins maintenus par une résine. Chaque filament ne fait que 10 microns d’épaisseur, soit environ 1/10e du diamètre d’un cheveu humain. L’imprimante 4D de composites déroule le mélange filament-résine en couches ultrafines, à des angles de 90 degrés les unes par rapport aux autres. Les couches sont ensuite compactées et durcies dans un four à 180 °C, puis refroidies à 0 °C, créant ainsi un objet à la fois rigide et incassable.
Comme l’expliquent les auteurs de l’article, ce procédé permet de créer une section de matériau à la courbure uniforme qui est prise en sandwich entre les surfaces supérieure et inférieure du volet de l’aile. Ce matériau est suffisamment souple et résistant pour supporter la déformation de 20 degrés dont l’aile a besoin pour sa manœuvrabilité en vol.
« L’idée est d’avoir une aile qui peut changer de forme facilement pendant le vol, ce qui serait un grand avantage par rapport aux avions à ailes fixes », explique M. Hoa.
Selon lui, la technologie 4D de composites présente un grand potentiel pour toutes sortes d’applications. La transportabilité de ses produits est un avantage majeur.
« Comme il est plat, il est facile de l’emballer pour l’envoyer dans des régions éloignées, du Grand Nord canadien à l’espace. »
Consultez l’article cité : « Development of a new flexible wing concept for Unmanned Aerial Vehicle using corrugated core made by 4D printing of composites. »