एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग किन सामग्री विकास लाभों को लाती है?

तकनीक और सामग्री विज्ञान में हाल की प्रगतियों ने नए अवसरों को जन्म दिया है, जिसमें योगात्मक निर्माण (एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग) की लोकप्रियता दिन-प्रतिदिन बढ़ रही है। इसका एक उदाहरण एनिग्मा-डीईडी (Enigma-DED) में देखा जा सकता है, https://www.enigma-ded.com/)जो उन्नत योगात्मक निर्माण तकनीक में एक अग्रणी है। वे डीईडी तकनीकों (डायरेक्टेड एनर्जी डिपॉजिशन मेथड) का उपयोग करते हैं और योगात्मक निर्माण उद्योग में इनके उपयोग को फैलाते हैं। 3डी प्रिंटर्स के उपयोग से सामग्री विज्ञान उद्योग में आने वाली क्रांति सामग्रियों के यांत्रिक गुणों के सतही संशोधन में सहायता करती है, जिससे वैज्ञानिक सामग्रियों के गुणों, संरचना और उपयोगों को बदल सकते हैं। योगात्मक निर्माण में उपयोग की जाने वाली तकनीकों में नई सामग्रियों के संशोधन और विकास के लिए तेज़ी से वृद्धि हो रही है। ये नई सामग्रियाँ विभिन्न उद्योगों में असीमित संभावनाओं के साथ उपयोग के लिए उपलब्ध हैं।

सामग्रियों को संशोधित करने के लिए अभूतपूर्व अवसर।

एडिटिव निर्माण को एक अत्यधिक नवाचारी और उन्नत प्रौद्योगिकि के रूप में एक उचित प्रतिष्ठा प्राप्त है, मुख्य रूप से इसकी असाधारण क्षमता और नए सामग्री निर्माण को क्रांतिकारी बनाने की संभावना के कारण। सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में नई सामग्री के निर्माण, अनुसंधान और संशोधन को उनका उपयोग करने के साधन की कमी के कारण सीमित किया गया था। वर्षों तक, पारंपरिक निर्माण ने सामग्रियों के लिए एक समान दृष्टिकोण का उपयोग किया। इस दृष्टिकोण ने पारंपरिक निर्माण में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के मिश्रण को कठिन बना दिया। पारंपरिक सामग्री विज्ञान में उपयोग की जाने वाली नई दृष्टिकोण की रणनीतियों ने इस क्षेत्र को क्रांतिकारी बना दिया है और इस क्षेत्र में नए अवसर प्रदान किए हैं।

आज, योगात्मक निर्माण में सुधार और परिवर्तन लगातार किए जा रहे हैं। योगात्मक निर्माण का एक महत्वपूर्ण लाभ यह है कि यह विभिन्न धातुओं की जटिल और घने व्यवस्थाओं को कैसे संभालता है और निर्माण कार्यप्रवाह को सरल बनाता है। इसके अतिरिक्त, धातुओं का संकरीकरण नवाचारी इंजीनियरिंग सामग्री डिज़ाइन के लिए द्वार खोलता है।

एनिग्मा-डीईडी को योगात्मक निर्माण के एक उदाहरण के रूप में लीजिए; यह नवीन इंजीनियरिंग सामग्री प्रणालियों, जिन्हें "कार्यात्मक रूप से ग्रेडेड सामग्री" कहा जाता है, का एक ही टुकड़े में उत्पादन करने में सक्षम है। इनमें कठोरता, ऊष्मा प्रतिरोधकता और ऊष्मीय और/या विद्युत चालकता जैसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक और कार्यात्मक गुणों की ढाल के रूप में भिन्न-भिन्न डिग्रियाँ प्राप्त की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, एक मध्य भाग में बाहरी ओर लचीले धातु के आवरण के साथ ऊष्मा प्रतिरोधक सिरेमिक क्रोड हो सकता है। यह व्यक्तिगत डिज़ाइन दृष्टिकोण अत्यधिक चुनौतीपूर्ण और विशिष्ट इंजीनियरिंग लक्ष्यों को पूरा करता है, जैसे कि एयरोस्पेस उद्योग और चिकित्सा उपकरणों में—विशेष रूप से हल्के, मज़बूत और जैव-अनुकूल धातुओं में। योगात्मक निर्माण हमें पारंपरिक निर्माण प्रक्रियाओं और सामग्रियों के पिंजरे से मुक्त करता है।

एक नए इंजीनियरिंग सामग्री के विकास के साथ आने वाली डिज़ाइन और पुनरावृत्ति प्रक्रियाएँ अक्सर जटिल और कठिन होती हैं। आमतौर पर, ये प्रक्रियाएँ उत्पाद इंजीनियरिंग के लंबे चक्रों से भरी होती हैं, जिनमें समय की बर्बादी और श्रम-घनत्व वाले चक्र शामिल होते हैं। एडिटिव निर्माण त्वरित प्रोटोटाइपिंग और मांग के अनुसार परीक्षण प्रक्रियाओं के माध्यम से इन समय की बर्बादी और श्रम-घनत्व वाले चक्रों को समाप्त कर देता है, जिससे कार्यप्रवाह अत्यधिक उत्पादक बन जाता है।

एनिग्मा-डीईडी में, हम एडिटिव निर्माण का उपयोग नए धातु या सिरेमिक सामग्रियों के प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए करते हैं—जो कि सामान्यतः सप्ताहों में होने वाला कार्य अब केवल कुछ दिनों में पूरा हो जाता है—और हम यह कार्य छोटे निर्माण बैचों में करते हैं। हम सामग्रियों के प्रदर्शन का परीक्षण ताकत, संक्षारण प्रतिरोध और तापीय स्थिरता के आधार पर करते हैं। इसके अतिरिक्त, हम सामग्रियों के संशोधित संरचनाओं को त्वरित रूप से डिज़ाइन कर सकते हैं और उन्हें निर्मित कर सकते हैं।

त्वरित पुनरावृत्ति की यह क्षमता डिज़ाइन की कमियों को शुरुआत में ही पहचानने और कुशल संशोधनों को शामिल करने में सहायता करती है। एनिग्मा-डीईडी के डीईडी जैसी उन्नत 3डी प्रिंटिंग तकनीकों की सहायता से किसी सामग्री के विकास के पूर्ण चक्र के लिए आवश्यक समय को काफी कम किया जाता है। त्यागी गए प्रोटोटाइप कच्चे माल के नुकसान का कारण बनते हैं, लेकिन 3डी प्रिंटिंग के माध्यम से यह नुकसान कम किया जाता है, जो सामग्री विकास चक्र की कुल लागत को भी कम करता है।

योगात्मक निर्माण अपनी आंतरिक संरचना पर नियंत्रण के माध्यम से सामग्रियों के प्रदर्शन में वृद्धि करता है

किसी सामग्री का प्रदर्शन कारकों के संयोजन का परिणाम है: उसके गुण, उसकी संरचना, और उस संरचना की सूक्ष्म एवं जालिका स्तर पर वास्तुकला। इस ज्ञान के आधार पर, एनिग्मा-डीईडी में हम 3डी मुद्रण का उपयोग धातु 3डी मुद्रण प्रणालियों के डिज़ाइन और निर्माण के लिए करते हैं, जिन्हें अंतिम उपयोगकर्ता स्वयं नियंत्रित कर सकता है, जिससे सामग्रियाँ बनती हैं। इस नियंत्रण के साथ, हम बंधित दानों वाले उन्नत और जटिल सूक्ष्म संरचनाएँ बना सकते हैं, जो पारंपरिक विधियों से निर्मित धातुओं की तुलना में शक्ति में ३०% की वृद्धि करती हैं।

एडिटिव निर्माण का एक प्रमुख लाभ धातु संरचनाओं की सुग्राहिता पर नियंत्रण रखना है। उदाहरण के लिए, एडिटिव निर्माण ऐसी मजबूत, हल्की धातुओं का उत्पादन कर सकता है जिनमें सूक्ष्म, समान रूप से वितरित छिद्र होते हैं—यह विशेषता ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस क्षेत्रों में वांछनीय है। हालाँकि, धातु संरचनाओं को पूर्णतः ठोस भी डिज़ाइन किया जा सकता है, जो चिकित्सा प्रत्यारोपण और ऐसे एयरोस्पेस घटकों के लिए उपयोगी है जिन्हें पूर्णतः सील किया जाना आवश्यक होता है। इस प्रकार सुग्राहिता पर नियंत्रण सामग्री के प्रदर्शन और कार्यक्षमता में सुधार करता है। एनिग्मा-डीईडी के ग्राहकों के लिए निर्मित हल्की, मजबूत और लचीली संरचनाएँ इन लाभों को प्रदर्शित करती हैं।

एनिग्मा-डीईडी के उपयोग से अधिक प्लास्टिक कचरा टाला जाता है

एनिग्मा-डीईडी कचरा कम करने वाले एडिटिव निर्माण का उपयोग करता है। पारंपरिक निर्माण में, प्रक्रिया के प्रत्येक चरण पर सामग्री का अपव्यय होता है। एनिग्मा-डीईडी में सामग्री का अपव्यय लागत को बढ़ाता है।

अन्य प्रकार के सामग्री परीक्षण के विपरीत, एनिग्मा-डीईडी के परीक्षण में अपशिष्ट का प्रतिशत ५% से कम होता है। अन्य परीक्षण विधियों में अपशिष्ट का प्रतिशत ५०% या उससे अधिक होता है। पुरानी विधियाँ बहुत अधिक सामग्री बर्बाद करती हैं, विशेष रूप से महंगे तत्वों जैसे टाइटेनियम मिश्र धातुओं और उन्नत सिरेमिक्स को। एनिग्मा-डीईडी विधि परीक्षण के बाद परीक्षण के नमूनों को फेंककर धन और अन्य संसाधनों की बचत करती है।

इसके अतिरिक्त, नए धातुओं या सिरेमिक्स के प्रोटोटाइपिंग से योगदान विनिर्माण तक संक्रमण अधिक सुचारु होता है। सामग्री का उपयोग सुसंगत और एकरूप होता है। अक्षमताओं की भरपाई के लिए सामग्री की आवश्यकताओं का अतिमूल्यांकन करने की कोई आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, जब वायु यान घटकों के लिए नई टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उत्पादन किया जाता है, तो कोई भी योगदान विनिर्माण प्रक्रिया सामग्री को काटने की आवश्यकता नहीं रखती है। यह नई सामग्रियों के विकास को संरक्षित करने में सहायता करता है और शोधकर्ताओं के लिए कुल लागत को कम करता है।

वर्षों से, सामग्रियों के विशिष्ट अनुप्रयोगों के क्षेत्र का विस्तार हुआ है

सुपर मिश्र धातुएँ, धातुएँ, और भंगुर सिरेमिक्स उन्नत सामग्री हैं। लंबे समय तक, उन्नत सामग्री के साथ विशिष्ट अनुप्रयोगों को पारंपरिक तरीके से संसाधित करने की आवश्यकता होती थी। अब एडिटिव निर्माण लोगों द्वारा उन्नत सामग्री के संसाधन के तरीके को बदल रहा है।

एनिग्मा-डीईडी भंगुर सिरेमिक्स के साथ काम करने के लिए एडिटिव निर्माण का उपयोग करता है—ऐसी सामग्री जो सामान्य कार्य प्रक्रियाओं के दौरान आमतौर पर दरारें बना लेती हैं। इष्टतम तापमान नियंत्रण, परत-मुद्रित और दरार रोकने वाले तंत्र के माध्यम से, एडिटिव निर्माण इस समस्या का समाधान करता है, और अब भंगुर सिरेमिक्स का उपयोग किया जा सकता है।

इसके अतिरिक्त, योगात्मक निर्माण के द्वारा परमाणु ऊर्जा उद्योग के लिए विकिरण-प्रतिरोधी धातुओं और एयरोस्पेस के लिए ऊष्मा-प्रतिरोधी सुपर-मिश्रधातुओं के डिज़ाइन और उत्पादन की भी सुविधा प्रदान की जाती है। परमाणु ऊर्जा उद्योग में उपयोग की जाने वाली धातुओं से अत्यधिक विकिरण के प्रति लंबे समय तक प्रतिरोध करने की अपेक्षा की जाती है, जबकि एयरोस्पेस में प्रयुक्त सुपर-मिश्रधातुओं को उच्च तापमान पर संचालन के दौरान अपनी संरचनात्मक अखंडता बनाए रखनी होती है और चरम मौसमी परिस्थितियों का सामना करना होता है। योगात्मक निर्माण विशिष्ट सामग्रियों के उत्पादन में उत्पन्न होने वाली विविध समस्याओं का समाधान करता है तथा एयरोस्पेस और चिकित्सा उपकरण निर्माण जैसे विभिन्न क्षेत्रों में मौजूद चुनौतियों का सामना करता है।