康考迪亚大学的研究人员开发出一种制造方法，能够从平坦的碳纤维复合材料面板生产出用于垂直轴风力发电机的弯曲叶片，省去了通常用于塑形的复杂模具。这项被称为复合材料4D打印的技术，由博士生Emad Fakhimi与康考迪亚复合材料中心教授Suong Van Hoa共同开发。

VAWT正越来越多地安装在建筑物和城市环境中，但其弯曲叶片传统上依赖复杂模具的专用成型工艺来生产。据校方介绍，这些模具增加了成品叶片的成本、制造时间和重量。

逆向铺层设计方法
为避开基于模具的工艺，研究人员构建了他们所描述的“首创”式逆向设计程序。传统复合材料设计是从选定铺层（即碳纤维层的排列与取向）开始，再观察最终成型的形状。

Fakhimi和Van Hoa的方法则反其道而行之，从目标叶片几何形状出发，反向推导各层需要如何排列和取向才能产生该形状。

在制造过程中，平坦的碳纤维或环氧树脂层压板先被固化，随后在冷却时，借助各层间预先设计的材料性能差异，变形为预定的弯曲形状。

更轻的叶片，更快的旋转
研究人员报告称，最终制成的复合材料叶片与商用铝制涡轮叶片形状高度匹配，同时重量减轻了约80%。在实验室测试中，装配复合材料叶片的涡轮机转速快于装配铝制叶片的涡轮机。

研究人员表示，该方法有望降低制造成本，并拓宽轻量化复合材料结构在可再生能源系统及其他工程领域的应用。这项研究发表于《聚合物复合材料》期刊。