Bilah turbin angin 80% lebih ringan terbuat dari panel datar menggunakan teknologi pencetakan 4D baru
Para peneliti di Universitas Concordia telah mengembangkan cara baru untuk membuat turbin angin kecil, yang dapat membuatnya lebih ringan, lebih murah, dan lebih mudah dibuat. Studi terbaru mereka menjelaskan metode pencetakan 4D yang mengubah panel serat karbon datar menjadi bilah melengkung untuk turbin angin sumbu vertikal, tanpa memerlukan cetakan yang rumit. Ph.D. kandidat Emad Fakhimi dan Profesor Suong Van Hoa dari Concordia Center for Composites memimpin proyek ini. Pendekatan mereka dapat mempermudah pembuatan bilah untuk turbin angin di atap dan kota serta meningkatkan kinerjanya. Metode desain baru menghilangkan kebutuhan akan cetakan yang rumit Turbin angin sumbu vertikal menjadi lebih umum di perkotaan karena bekerja dengan baik dalam mengalihkan angin dan mudah dipasang pada bangunan. Namun membuat bilah melengkung masih sulit. Manufaktur tradisional menggunakan proses pembentukan khusus dan cetakan khusus untuk mencapai bentuk yang diinginkan. Cetakan ini membuat produksi lebih mahal, memakan waktu lebih lama, dan menambah bobot ekstra pada bilahnya. Untuk mengatasi masalah ini, tim Concordia mengembangkan proses desain “terbalik” yang baru. Daripada memulai dengan tata letak serat karbon dan melihat bentuk pembuatannya, mereka memulai dengan menentukan bentuk bilah yang mereka inginkan. Mereka kemudian bekerja mundur untuk mencari tahu bagaimana tepatnya mengatur dan memposisikan lapisan serat karbon sehingga bilahnya akan mendapatkan bentuk yang tepat selama pembuatan. Panel komposit datar berubah menjadi bilah melengkung. Metode baru ini menggunakan pencetakan 4D, yang berarti bahan dapat berubah bentuk setelah dibuat. Tim memulai dengan lembaran komposit karbon datar atau epoksi. Setelah proses pengawetan dan pendinginan, lembaran-lembaran ini ditekuk dengan sendirinya menjadi bentuk lengkung yang diperlukan. Hal ini terjadi karena lapisan-lapisan yang berbeda pada komposit dirancang dengan sifat yang berbeda-beda. Dengan merencanakan lapisan-lapisannya terlebih dahulu, tim dapat membuat bilah turbin tanpa memerlukan langkah-langkah pembentukan tambahan. Metode produksi yang disederhanakan menghilangkan kebutuhan akan cetakan yang berat sekaligus mempertahankan bentuk bilah yang tepat yang diperlukan agar turbin dapat bekerja dengan baik. Bilah yang ringan menghasilkan kinerja yang lebih kuat. Pengujian menunjukkan bahwa bilah komposit yang sudah jadi memiliki bentuk yang sangat mirip dengan bilah turbin aluminium komersial. Keuntungan terbesar datang dari bobotnya. Bilah komposit 80% lebih ringan dibandingkan bilah aluminium sejenis, sehingga lebih mudah dibuat dan dipasang. Uji laboratorium juga menunjukkan kinerja turbin yang lebih baik. Turbin dengan bilah komposit berputar lebih cepat dibandingkan dengan bilah aluminium, yang menunjukkan bahwa desain yang lebih ringan dapat membantu menghasilkan lebih banyak energi dalam kondisi serupa. Potensi penerapan di luar energi angin Para peneliti yakin pendekatan manufaktur dapat memangkas biaya produksi turbin angin kecil dan membantu lebih banyak orang menggunakan teknologi energi terbarukan yang ringan. Karena metode ini menggunakan manufaktur sederhana dan material komposit, metode ini juga dapat digunakan untuk proyek teknik lain yang memerlukan komponen melengkung dan ringan. Selain energi terbarukan, pendekatan desain terbalik ini dapat membantu para insinyur membuat komponen komposit yang kompleks dengan langkah yang lebih sedikit, menggunakan lebih sedikit material, dan menurunkan biaya. Karena semakin banyak industri yang mencari struktur yang lebih ringan dan efisien, proses baru ini dapat menjadi alternatif praktis dibandingkan metode tradisional berbasis cetakan. Studi ini dipublikasikan di jurnal Polymer Composites.
Diterbitkan : 2026-07-03 13:36:00
sumber : interestingengineering.com
