Pesquisadores desenvolveram uma maneira de fabricar um novo tipo de asa que pode mudar sua forma em voo para veículos aéreos não tripulados (UAVs) de forma barata e eficiente usando um novo processo de impressão 4D, segundo eles.
Pesquisadores da Universidade Concordia, em Montreal, Canadá, desenvolveram uma nova maneira de fabricar o que é chamado de asas morphing “compliant trailing edge (ACTE)” para drones. Eles estão de olho na tecnologia experimental para substituir a aba de asa articulada comumente usada por uma asa ACTE, que está presa ao corpo da asa principal do UAV, mas pode dobrar até 20 graus, disseram os pesquisadores.
Como a maioria das indústrias, a aviação busca cortar custos devido ao aumento dos preços dos combustíveis, mas também manter aeronaves de qualidade e eficiência comercial em meio a preocupações ambientais e outras. Os UAVs – talvez mais conhecidos por seus usos nas forças armadas e por fornecer vídeo para mídia social, entretenimento e esportes – são um setor em crescimento dessa indústria e têm as mesmas preocupações daqueles que constroem aeronaves maiores.
Especificamente, o estudo – liderado pelo professor na Universidade Concordia, curso de Engenharia Mecânica, Industrial e Aeroespacial, Suong Hoa – usou impressão 4D com materiais compostos para desenvolver a nova asa, que poderia ser aplicável em certos tipos de UAVs e fornecer um design de asa aprimorado com custo-benefício, disse ele.
“Nosso artigo mostra que um UAV usando esse tipo de asa pode suportar uma boa quantidade de carga para veículos de pequeno ou médio porte”, explica Hoa, que também é diretor do Concordia Center for Composites, em comunicado à imprensa.
A impressão 4D Composta vai além da impressão 3D
A impressão 4D é uma evolução da impressão em que os materiais não são apenas usados para imprimir um objeto em 3D, mas alguns dos materiais podem mudar de forma ou mover-se em reação a certos estímulos.
Nesse tipo de impressão, a impressão inicial é feita em uma superfície plana que é então exposta ao estímulo, o que provoca uma reação e altera a forma da superfície do objeto impresso. O “4D”, neste caso, refere-se à configuração alterada do material uma vez plano.
No entanto, a impressão 4D com compósitos assume uma nova complexidade, apontaram os pesquisadores. Em vez de usar a substância macia normalmente usada em impressoras 3D e 4D, a impressão 4D composta depende de uma combinação de filamentos longos e finos que são mantidos no lugar por uma resina, como explicam os cientistas.
Além disso, cada filamento é minúsculo – apenas 10 mícrons de espessura, ou cerca de 1/10 do diâmetro de um cabelo humano – aumentando a complexidade, disseram eles.
Para imprimir um objeto no processo desenvolvido por Hoa e sua equipe, uma impressora 4D composta primeiro desenrola a mistura filamento-resina em camadas ultrafinas em ângulos de 90 graus entre si. As camadas são então compactadas e curadas em um forno a 180 graus Celsius, após o que são resfriadas a 0 graus Celsius para criar um objeto rígido, mas não quebradiço.
Design experimental
Esse processo permitiu que os pesquisadores fabricassem uma seção de material com uma curvatura uniforme que eles pudessem encaixar entre as superfícies superior e inferior da aba da asa que eles fabricaram. Esta parte é flexível e forte o suficiente para suportar a deformação de 20 graus que uma asa de UAV requer para manobrar habilmente em voo, de acordo com os pesquisadores.
“A ideia é ter uma asa que possa mudar sua forma facilmente durante o voo, o que seria um grande benefício em comparação com aeronaves de asa fixa”, explicou Hoa em comunicado à imprensa.
Os pesquisadores publicaram um artigo sobre seu trabalho na revista Composite Structures.
O processo de impressão composta 4D desenvolvido por sua equipe pode ser aplicado além da fabricação de novas asas de drones, disse Hoa. Além disso, a transportabilidade do produto acabado – plano e fácil de embalar – permite que ele seja enviado até mesmo para áreas remotas, ampliando seu escopo, finalizou o professor.