3D Dokuma Teknolojisiyle Geliştirilen Katlanabilir Kanatlara Peter Dornier Vakfı Ödülü

Doğa bir rol model, 3 boyutlu dokuma teknolojisi anahtar: Dr. Patrick Meyer ve Dr. Michael Vorhof, katlanabilir uçak kanatları üzerindeki çalışmalarından dolayı 2025 Peter Dornier Vakfı Ödülü’ne layık görüldü.

Uçaklarda katlanabilir uçlu uzun kanatlar, yakıt tüketimini azaltma ve havacılığı daha sürdürülebilir hale getirme potansiyeline sahip. Disiplinlerarası bir araştırma ekibi, Venüs sinekkapanı bitkisinden ilham alan yeni bir çözüm geliştirdi: Yenilikçi 3D dokuma teknolojisiyle üretilen, fiber kompozit malzemeden yapılmış serbestçe hareket edebilen kanat uçları. Tekstil teknolojisi, havacılık ve biyoniği öncü bir şekilde birleştiren bu çalışmalarıyla, TU Braunschweig’den Patrick Meyer ve TU Dresden’den Michael Vorhof, Temmuz ortasında 2025 Peter Dornier Vakfı Ödülü’ne layık görüldü.

Daha uzun uçak kanatları, aerodinamik sürtünmeyi azaltarak yakıt tüketimini düşürdüğü için ticari uçakların verimliliğini ve sürdürülebilirliğini artırabiliyor. Sorun şu ki: Uzun kanatlı uçaklar, havalimanlarında, örneğin taksi yollarında veya kapılarda, mekânsal kısıtlamalarla karşılaşıyor. Temmuz ayına kadar TU Braunschweig Mekanik ve Adaptronik Enstitüsü’nde araştırma asistanı olarak çalışan ve şu anda Lufthansa Technik’te geliştirme mühendisi olarak çalışan Dr. Patrick Meyer, “Bu yüzden kanat uçlarını basitçe katlıyoruz.” diyor.

Katlanabilir kanat ucu fikri yeni değil: Örneğin Boeing, en son modeli 777X için yere indirildiğinde katlanabilir kanatlar kullanmayı tercih etti. Airbus da hareketli kanat uçları üzerinde çalışma yürütüyor. Ancak Meyer’e göre, katlanabilir kanat ucu konseptinde daha da fazla potansiyel var: “Özelleştirilebilir mekanik özelliklere sahip basınç kontrollü aktüatörler kullanılarak kanat uçları çok işlevli kontrol yüzeylerine dönüştürülebilir.” Bu konseptin ilham kaynağı ise doğa.

Etçil Bitki İlham Kaynağı Oldu

Venüs sinekkapanı temelde bir hidrolik sistem gibi çalışıyor: Bir böcek tuzağa düştüğü anda, bitki hücre duvarlarındaki basıncı özel olarak değiştirerek yapraklarını bir saniyeden çok daha kısa sürede kapatıyor. Bu nastik hareketler, esasen TU Braunschweig ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki araştırma çalışmalarına dayanan, henüz yeni bir teknoloji olan “PACS”ın (Basınçla Etkilenen Hücresel Yapılar) temelini oluşturuyor.  Meyer, “Prensip olarak PACS, Venüs sinekkapanının mekaniğinin teknik bir kopyasıdır ve sağlam ancak kolay manevra kabiliyetine sahip kanat uçlarının ihtiyaç duyduğu özelliklere tam olarak sahiptir.” ifadelerini kullanıyor.  Kontrol edilebilir kanat uçları fikrini hayata geçirmek için Meyer, TU Dresden Tekstil Makineleri ve Yüksek Performanslı Malzeme Teknolojisi Enstitüsü’nden tekstil araştırmacısı Dr. Michael Vorhof ile iş birliği yaptı. Vorhof, “Bitkiler liflerden oluşur; onları kopyalamak istiyorsanız, karmaşık, lif bazlı yapılarını da kopyalamanız gerekir.” diye açıklıyor.

3D Dokuma Sürdürülebilir Havacılığın Önünü Açıyor

Venüs sinekkapanının karmaşık yapısını ve mekanik işleyişini, basınç değişikliğiyle bükülebilen dokuma ve hareketli bir kanat ucuna aktarmak için Vorhof, bu yıl 75. kuruluş yıldönümünü kutlayan makine ve tesis üreticisi Lindauer Dornier GmbH’nin bir dokuma makinesini kullandı.  Vorhof, “Dornier dokuma makinesinin sağlam tasarımı, kompozit uyumlu düzeni ve yüksek hassasiyeti, PACS için gereken karmaşık elyaf yapısını uygulamamızda bize çok yardımcı oldu.” diye konuşuyor. Dokunmuş yarı mamul ürünler, cam elyafı ve poliamid ipliklerden oluşuyor ve termo pres yardımıyla eritilerek elyaf takviyeli plastik bileşen haline getiriliyor. “Bu yöntem, otoklav kullanımından belirgin şekilde daha ucuz,” diye ekliyor Vorhof. Bir Cessna Citation uçağının modeli üzerinde yapılan aeroelastik analizler şunları gösteriyor: Doğadan ilham alan dokuma hafif kanat ucu, uçuş sırasında uygulanan yükleri taşıyabiliyor ve saniyeler içinde yukarı ve aşağı hareket ettirilebiliyor.

Disiplinlerarası Başarı Onurlandırıldı

Havacılık ve uzay ve tekstil teknolojisi alanlarından iki doktora öğrencisi, Temmuz ayında tez çalışmaları kapsamındaki ortak araştırma çalışmaları nedeniyle, her biri 5.000 euroluk Peter Dornier Vakfı Ödülü 2025 ile onurlandırıldı. Lindauer Dornier Dokuma Teknolojisi Merkezi’ndeki ödül töreninde, mütevelli heyeti üyeleri Dr. Bernd Sträter ve Dr. Adnan Wahhoud, çalışmanın özel önemini şu sözlerle vurguladı: “Bunlar, Dornier’in modern 3D dokuma teknolojisinin bilinen süreç parametrelerini kullanarak, havacılığı daha sürdürülebilir hale getirmek için uçak yapımındaki güncel gelişmelerle ilgili pratik uygulamalar geliştiren iki mükemmel tez.”

Peter Dornier Vakfı’nın kurucusunun oğlu ve vakfın danışma kurulunda vakıf ödülü sorumlusu olan Peter D. Dornier, yaklaşık 120 davetliye yaptığı konuşmada şunları vurguladı: “Babam bu disiplinlerarası araştırma çalışmasından çok memnun olurdu, çünkü bu çalışma onun iki temel ilgi alanına, uçak yapımına ve tekstil teknolojisine dayanıyor.

Dornier’in kurucusu, öncü fikirleriyle her iki alanı da şekillendirdi; örneğin, pozitif kontrollü rapier dokuma makinesini geliştirdi ve onu erken bir aşamada fiber kompozit uçak parçaları üretmek için kullanan Fransız cam ve karbon dokumacılarına tedarik etti. 2014 yılında kurulan Kompozit Sistemler bölümünün temelleri böylece 1970’lerde atıldı; bugün bu bölüm, diğer şeylerin yanı sıra, türbin kanatları için 3 boyutlu karbon fiber kumaş üretimi için 3 boyutlu dokuma makinelerini de içeriyor.” diye açıkladı Lindauer Dornier’in uzun süredir Genel Müdürü ve şu anda Denetim Kurulu Başkanı olan Dornier.

Katlanabilir Kanatların Geleceği

İki genç araştırmacı Lindau’daki ödül töreninde duygularını dile getirdi. Meyer; “Peter Dornier Vakfı Ödülü’ne layık görülmek bizim için büyük bir onur. Çünkü bu ödül, tekstil inovasyonlarını havacılıkla birleştirerek bizimkine benzer disiplinlerarası araştırmaları takdir ediyor.” dedi. Meyer, öğrenimi sırasında Dornier Do 228 ile araştırma uçuşlarına da katılmıştı. Konseptin daha da geliştirilmesi amacıyla ödül kazanan araştırmacıların bağlı olduğu enstitüler, devam projeleri ve ilk prototiplerin inşasını planlıyor. Ödül sahibi iki genç; “Her şey yolunda giderse, teknolojimiz ikinci nesil yeni uçak modellerinde kullanılabilir.” diyerek geleceğe dair temkinli bir öngörüde bulundu.

Peter Dornier Vakfı Ödülü

Peter Dornier Vakfı Ödülü’nün fikri, Lindauer Dornier GmbH’nin kurucusu Peter Dornier’e (1917-2002) dayanıyor. Ödül, 2021 yılından bu yana tekstil, film ve kompozit teknoloji ile havacılık alanlarında üstün bilimsel çalışmalar yapan gençlere veriliyor. Tıbbi araştırmaları desteklemek, vakfın amacının bir parçası olduğu gibi, bireylerin yaşamlarının sonuna kadar kendi kararlarını verebildiği ve onurlu bir şekilde yaşayabildiği bir hayat sunan bakımevlerini desteklemek de vakfın hedefleri arasında yer alıyor.