4Dプリンティングにより軽量・高速回転風力タービンブレードを実現 (New 4D-printing method creates lighter, faster-spinning wind turbine blades)

2026-07-02 カナダ・コンコルディア大学

カナダ・コンコーディア大学の研究チームは、4Dプリンティングを利用して、風力発電用ブレードをより軽量かつ高速回転に適した形状へ自律的に変化させる新しい製造手法を開発した。4Dプリンティングは、3Dプリントした材料が温度や湿度などの外部刺激に応じて形状を変化させる技術である。本研究では、この特性を利用してブレード内部構造を最適化し、重量を低減するとともに空力性能を向上させた。その結果、ブレードの回転効率が改善され、発電性能の向上や材料使用量の削減が期待できることを示した。さらに、軽量化によって製造・輸送・設置コストの低減や、運転時にブレードへ加わる荷重の軽減も見込まれる。研究者らは、本技術が風力発電設備の高効率化と長寿命化に寄与するだけでなく、航空宇宙や建築分野など、環境条件に応じて形状を変化させるスマート構造物への応用も期待できるとしている。本研究は、再生可能エネルギーの普及を支える次世代製造技術として注目される成果である。

＜関連情報＞

複合材料の4Dプリンティングを用いた垂直軸風力タービンブレードの開発 Development of Vertical Wind Turbine Blades Using 4D Printing of Composites

Emad Fakhimi, Suong Van Hoa
Polymer Composites Published: 13 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/pc.70998

ABSTRACT

This paper presents the procedure to make vertical wind turbine blades using the technique of 4D printing of composites (4DPC). The blades are made using carbon/epoxy composite materials with a fiber volume fraction of about 60%. Even though the blade has a 3D shape with curvatures, it is made using only a flat mold. The procedure can provide time and cost savings due to the fact that molds of complex curvature are not necessary. At the same time, the material is strong, stiff, and light, giving further savings in weight and subsequent benefits in handling. Testing on wind turbines with original aluminum blades and with composite blades shows that the wind turbines with composite blades run at higher speeds.