RECHERCHE : Une nouvelle méthode d’impression 4D permet de générer des pales d’éoliennes plus légères et qui tournent plus rapidement
Le professeur Suong Van Hoa, Centre de recherche sur les composites de l’Université Concordia
Une nouvelle technique mise au point par des chercheurs de l’Université Concordia pourrait rendre les petites éoliennes plus légères, moins coûteuses et plus faciles à fabriquer.
Grâce à un procédé appelé impression 4D de composites, le doctorant Emad Fakhimi, et Suong Van Hoa, professeur au Centre de recherche sur les composites de l’Université Concordia, ont fabriqué des pales courbes destinées à des éoliennes à axe vertical à partir de panneaux plats de composites à fibres de carbone.
Les éoliennes à axe vertical sont de plus en plus utilisées pour les bâtiments et en milieu urbain. Toutefois, leurs pales incurvées sont généralement fabriquées à l’aide de procédés de formage spécialisés nécessitant des moules complexes qui ajoutent au coût, au temps de fabrication et au poids du produit final.
Pour remédier à ce problème, les chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode de conception « inversée », la première du genre. Plutôt que de partir d’une superposition particulière – c’est-à-dire la disposition et l’orientation des couches de fibres de carbone – et d’observer la forme qui en résulte, ils ont commencé par définir la géométrie souhaitée de la pale, puis ont travaillé à rebours pour déterminer comment les couches devaient être disposées et orientées afin de l’obtenir.
Au cours du processus de fabrication, des stratifiés plats en carbone ou en époxy sont durcis, puis se déforment naturellement pour prendre des formes courbes en refroidissant, ces formes étant le résultat des différences soigneusement calculées dans les propriétés des matériaux d’une couche à l’autre.
Les pales ainsi obtenues présentent une forme très similaire à celle des pales en aluminium disponibles dans le commerce tout en ayant un poids de 80 % inférieur. De plus, au cours d’essais en laboratoire, les éoliennes munies de ces pales en composite tournaient plus vite que celles dotées de pales en aluminium. Cette approche pourrait permettre de réduire les coûts de fabrication et d’utiliser des structures composites légères pour les systèmes d’énergie renouvelable et d’autres applications en génie.
L’étude a été publiée dans la revue Polymer Composites.
Lisez l’article cité : « Development of Vertical Wind Turbine Blades Using 4D Printing of Composites »