康考迪亚大学的研究人员开发出一种制造方法，无需使用传统成型所需的复杂模具，即可从平板碳纤维复合材料板生产出垂直轴风力涡轮机（VAWT）的弯曲叶片。

这项技术被描述为复合材料4D打印，由博士生Emad Fakhimi和康考迪亚复合材料中心的Suong Van Hoa教授共同开发。

VAWT越来越多地安装于建筑物和城市环境中，但其弯曲叶片传统上采用依赖复杂模具的专门成型工艺生产。

据该大学称，这些模具增加了成本、制造时间和成品叶片的重量。

为了避免基于模具的工艺，研究人员构建了他们所称的首个此类「逆」设计流程。

传统复合材料设计从选定的铺层（碳纤维层的排列和取向）开始，并观察由此产生的形状。

Fakhimi和Van Hoa的方法则反向操作，从所需的叶片几何形状出发，逆向计算以确定层需要如何排列和取向才能生成该形状。

在制造过程中，平直的碳纤维或环氧树脂层压板被固化，然后在冷却过程中变形为目标的弯曲形状，这是各层间工程设计的材料特性差异导致的结果。

研究人员报告称，所得到的复合材料叶片与商业铝制涡轮叶片形状非常接近，而重量减轻约80%。

在实验室测试中，配备复合材料叶片的涡轮机比配备铝制叶片的涡轮机旋转得更快。

研究人员表示，这种方法可以降低制造成本，并扩大轻质复合材料结构在可再生能源系统及其他工程应用中的使用。

该研究已发表在期刊《聚合物复合材料》上。