3D அச்சிடுதல் எவ்வாறு பயனுள்ள கப்பல் கட்டுமான பொருள் R&D ஐ ஆதரிக்கிறது?

கப்பல் கட்டுமானப் பொருள் முன்மாதிரியை விரைவாக்குதல்

கடல் சூழலுக்கான துரு எதிர்ப்பு உலோகக் கலவை கூட்டுப் பொருள்களின் விரைவான மீள்வடிவமைப்பு

மரபுவழி கப்பல் கட்டுமானப் பொருள் உருவாக்கம் நீண்ட வார்ப்புச் செயல்முறைகளைச் சார்ந்துள்ளது—அதாவது, ஒவ்வொரு உலோகக் கலவை வகைக்கும் மாதங்கள் ஆகலாம். கூட்டு தயாரிப்பு (Additive manufacturing) இந்த பணிச்செயல்முறையை மாற்றியமைக்கிறது: ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது நிக்கல்-அலுமினியம்-ப்ரோஞ்ச் (NAB) கூட்டுப் பொருள்கள் மற்றும் டுப்ளெக்ஸ் ஸ்டெயின்லெஸ் ஸ்டீல்களின் சிறிய சோதனை மாதிரிகளை வாரங்களில் அல்ல, மணிநேரங்களில் தயாரிக்க முடிகிறது. இது உப்புத் தெளிவு வெளிப்பாடு மற்றும் மின்னணு வேதியியல் பகுப்பாய்வு போன்ற சிமுலேட்டட் கடல் சூழல்களில் பத்துக்கணக்கான கலவைகளை ஒரே நேரத்தில் சோதிக்க வழிவகுக்கிறது—இது வாரங்களில் முடியும். இந்த விரிவான மதிப்பீடு முன்பு நேரம் மற்றும் செலவு கட்டுப்பாடுகள் காரணமாக சாத்தியமற்றதாக இருந்தது.

மீன்பிடி துறையில் உள்ள சேதத்தை எதிர்கொள்வதில் முடுக்கம் மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் உப்புத்தன்மை, வெப்பநிலை சாய்வுகள் மற்றும் நுண்ணுயிரியல் செயல்பாடுகள் அதிகமாக தனிப்பயனாக்கப்பட்ட பொருள் பதில்களை தேவைப்படுத்துகின்றன. கலவை மற்றும் நுண்கட்டமைப்பு மாறுபாடுகளின் வழியாக விரைவான மீண்டும் மீண்டும் சோதனைகளை மேற்கொள்வதன் மூலம், பொறியாளர்கள் சிறந்த துருத்தடுப்பு திறன், இயந்திர வலிமை மற்றும் உற்பத்தி செயல்திறன் ஆகியவற்றை முன்பை விட விரைவாக அடைய முடிகிறது. கடல் துறை ஆண்டுதோறும் துரு தொடர்பான செலவுகளுக்காக பத்துக்கணக்கான பில்லியன் டாலர்களை இழக்கிறது (DNV, 2023), எனவே விரைவான கலப்பு உலோக உருவாக்கம் செயல்திறனுக்காக மட்டுமல்ல, வாழ்க்கைச் சுழற்சியின் பராமரிப்பு மற்றும் மாற்றுச் செலவுகளைக் குறைப்பதற்காகவும் ஒரு முக்கிய முன்னுரிமையாகும். விரைவான முன்மாதிரியாக்கம் வகைப்படுத்தும் சங்கங்களுடனான சான்றிதழ் செயல்முறையையும் எளிதாக்குகிறது, இது ஆய்வகத்திலிருந்து கப்பல் வரையிலான பாதையைக் குறுக்குவதாகும்.

கப்பல் கட்டுமான ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் உண்மையான முன்மாதிரியின் தயாரிப்பு நேரத்தை மாதங்களிலிருந்து நாட்களில் குறைத்தல்

சிக்கலான கப்பல் பாகங்களின் (எ.கா., சுழற்றி தாங்கிகள், ஸ்டேர்ன் குழாய் வீட்டிங்குகள் அல்லது ஹல் ஊடுருளும் பாகங்கள்) உடல் முன்மாதிரியாக்கம் பொதுவாக மாதங்களுக்கு மேல் ஆறு மாதங்களை எடுத்துக்கொண்டது; இது வார்ப்பு தயாரிப்பு, உலோக வார்ப்பு நிறுவனத்தின் வரிசைப்படுத்தல் மற்றும் பல கட்ட இயந்திரத்தின் செயல்முறைகளால் ஏற்பட்டது. CAD மாதிரிகளிலிருந்து நேரடியாக திருத்தப்பட்ட வடிவில் உள்ள பாகங்களை உருவாக்குவதன் மூலம் உலோக 3D அச்சிடுதல் இந்தத் தடைகளை நீக்குகிறது. முன்பு 14 வாரங்கள் எடுத்துக்கொண்ட ஸ்டேர்ன் குழாய் முடிச்சு வீட்டிங், இப்போது 72 மணிநேரத்திற்குள் அச்சிடப்பட்டு, வெப்பச் சிகிச்சை அளிக்கப்பட்டு, முடிவடைகிறது. தொழில் முழுவதும் இந்த தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொண்டதன் விளைவாக, முன்மாதிரிகளை உருவாக்குவதற்கான தாமதம் 90%க்கு மேல் குறைந்துள்ளது (லாய்ட்ஸ் ரெஜிஸ்டர், 2023).

இந்த வேகம் முழுமையான R&D சுழற்சியைச் சுருக்குகிறது, ஒரே கட்டுமானத் திட்டத்திலேயே வடிவமைப்பு செல்லுபடியாக்கம் மற்றும் ஒழுங்குமுறை மதிப்பாய்வை சாத்தியமாக்குகிறது. இது புதிய வடிவமைப்பு சுதந்திரங்களையும் திறக்கிறது: உச்ச அமைப்பு-அதிகரிக்கப்பட்ட (topology-optimized) தாங்கிகள் கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மையை பராமரித்துக் கொண்டே 40% வரை எடையைக் குறைக்கின்றன; உருவியல்-பொருத்தமான (conformal) குளிரூட்டும் சென்றர்கள் இயக்க அமைப்புகளில் வெப்ப மேலாண்மையை மேம்படுத்துகின்றன. இந்த புதுமைகள்—முன்பு வார்ப்பு அல்லது இயந்திரத்தில் வெட்டுதல் போன்ற கட்டுப்பாடுகளால் கட்டுப்படுத்தப்பட்டிருந்தன—இப்போது பெரிய அளவில் சாத்தியமாகின்றன. இதன் விளைவாக, கூட்டு தயாரிப்பு (additive manufacturing) இனி வெறும் முன்மாதிரி (prototyping) கருவியாக மட்டுமே இல்லை—அது கப்பல் கட்டுமான வடிவமைப்பை (naval architecture) மாற்றியமைக்கிறது மற்றும் அடுத்த தலைமுறை கப்பல்களின் நீரில் செலுத்தும் நேரத்தை (time-to-water) வேகப்படுத்துகிறது.

செயல்பாடு-ஒருங்கிணைந்த, உயர் செயல்திறன் கப்பல் கட்டுமான பாகங்களை சாத்தியமாக்குதல்

உள் திரவ சென்றர்களுடன் கூடிய உச்ச அமைப்பு-அதிகரிக்கப்பட்ட கப்பல் உடல் பொருத்துதல்கள்

கூட்டு தயாரிப்பு (Additive manufacturing) செயல்பாட்டை வடிவத்தில் ஒருங்கிணைப்பதற்கு தனித்துவமான ஆதரவை வழங்குகிறது. இப்போது ஹைட்ராலிக் மேனிஃபோல்டுகள், வால்வ் உடல்கள் மற்றும் ஹல் பெனிட்ரேட்டர்களில் திரவ பாதைகளை ஏற்றுமதி செய்யும் கட்டமைப்புகளுக்குள் நேரடியாக உள்ளடக்க முடியும் — இதனால் வெளிப்புற குழாய்கள், பிளான்ஜ் இணைப்புகள் மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய கசிவு புள்ளிகள் அகற்றப்படுகின்றன. டாபாலஜி ஒப்டிமைசேஷன் (topology optimization) மென்பொருள், ஓட்ட திறன் மற்றும் அழுத்த ஒருமைப்பாட்டை பாதுகாத்துக் கொண்டு குறைந்தபட்ச நிறையை நோக்கிய வடிவமைப்பை வழிநடத்துகிறது. போல்ட் அல்லது வெல்ட் செய்யப்பட்ட கூட்டு அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது 40–60% எடை சேமிப்பு வழக்கமாக அடையப்படுகிறது; இது நேரடியாக IMO 2030/2050 சட்ட வரைவுகளால் கட்டாயப்படுத்தப்பட்ட எரிபொருள் திறன் மற்றும் வெளியேற்ற குறைப்பு இலக்குகளுக்கு நேரடியாக பங்களிக்கிறது.

வலிமை-எடை பலன்களை கடல் சார் சான்றிதழ் தேவைகளுடன் சமன் செய்தல்

உயர்-வலிமை அலுமினியம் கலவைகள் மற்றும் நிக்கல்-அடிப்படையிலான சூப்பர் அலாய்கள் எடை-வலிமை விகிதம் மற்றும் துருத்தடுப்புத் தன்மை ஆகியவற்றில் கவர்ச்சிகரமான செயல்திறனை வழங்குகின்றன—ஆனால் அவற்றின் தகுதியைச் சரிபார்ப்பது கண்டிப்பான தேவையை ஏற்படுத்துகிறது. வகைப்படுத்தும் சங்கங்கள், செயல்முறை அளவுருக்களின் (லேசர் சக்தி, ஸ்கேன் வேகம், அடுக்கு தடிமன்) முழுமையான தடமறிதல், பின்-செயலாக்கம் (HIP, வடிவ மாற்ற விடுப்பு), மற்றும் கட்டமைப்பு சோதனைகள் (இழுவிசை, சுழற்சி சோதனை, பிளவு வலிமை) ஆகியவற்றை, கடல் சார்ந்த சுமை மற்றும் சூழல் நிலைகளுக்கு ஏற்றவாறு தேவையாகக் கூறுகின்றன. சான்றிதழ் வழங்குதல் இனி பின்னால் வரும் ஒரு தடையாக இல்லை: அது டிஜிட்டல் திரெட் (digital thread) இல் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளது—வடிவமைப்பு மாதிரியிலிருந்து அச்சிடுதல் பதிவு காப்பகப்படுத்தல் வரை மற்றும் பாதிப்பில்லா மதிப்பீடு (NDE) அறிக்கை வரை. இந்த ஒருங்கிணைந்த அணுகுமுறை, அச்சிடப்பட்ட பாகங்கள் பாரம்பரிய முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட பாகங்களுக்கு ஏற்றவாறே பாதுகாப்பு-முக்கிய தரத்தை நிறைவேற்றுவதை உறுதிப்படுத்துகிறது—ஆனால் துல்லியம் அல்லது துல்லிய வேகத்தை இழக்காமல்.

கப்பல் கட்டுமான வாழ்நாள் முழுவதிலும் கழிவுகளையும் சப்ளை செயின் அபாயங்களையும் குறைத்தல்

3D அச்சிடுதல் பழைமையான கடற்படை மற்றும் வணிக கப்பல் படைகளுக்கான துணைப் பாகங்களின் தளவாட ஏற்பாட்டை அடிப்படையில் மீண்டும் அமைக்கிறது. ஆயிரக்கணக்கான குறைந்த திருப்பு விகிதம் கொண்ட பாகங்களைச் சேமித்தல்—அல்லது கிடைக்காத வார்ப்புகள் காரணமாக கப்பல்களை வீசித் தள்ளுதல்—போன்ற முறைகளுக்கு பதிலாக, இயக்குநர்கள் சான்றளிக்கப்பட்ட பாகங்களின் இலக்கமுறை சேமிப்புகளை வைத்திருக்கின்றனர். ஒரு பழைய தாங்கி, வால்வ் மூடி அல்லது சென்சார் ஹவுசிங் தவறினால், அது சில நாட்களில்—மாதங்களில் அல்ல—இடத்திலேயே அல்லது தகுதியுள்ள சேவை நிறுவனத்தின் மூலம் அச்சிடப்படலாம். இந்த மாதிரி, பழுதுபார்க்க முடியாத சேமிப்புச் செலவுகளை நீக்குகிறது, மிகை உற்பத்தியால் ஏற்படும் துண்டு உலோகம் மற்றும் ஆற்றல் செலவைக் குறைக்கிறது, மேலும் வழங்குநர்களின் தொடர்ச்சியிலான ஆபத்துகளிலிருந்து இயக்கங்களை பிரிக்கிறது. அசல் உருக்குறை நிலையங்கள் மூடப்பட்டிருக்கும் அல்லது வார்ப்புகள் மீண்டும் பயன்படுத்த முடியாத அளவுக்கு சீர்கேடு அடைந்திருக்கும் கப்பல்களுக்கு, இலக்கமுறை கோப்புகள் நிலையான, பதிப்பு கட்டுப்பாட்டுடன் கூடிய மாற்றுகளாகச் செயல்படுகின்றன—மெதுவாக இயங்கும் சேமிப்புகளில் மூலதனத்தை இணைக்காமல் இயக்கத் தயாரிப்பை பாதுகாக்கின்றன.

கப்பல் கட்டுமான ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டை எதிர்காலத்திற்கு தகுதிப்படுத்துதல்: செயற்கை நுண்ணறிவு, உருவாக்கும் வடிவமைப்பு மற்றும் கடற்பயண தரநிலைகள்

DNV GL-ன் 2023 சேர்க்கை முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட கடற்பயண தரத்திற்கான எஃகுகளைத் தகுதிப்படுத்துவதற்கான சட்டம்

2023-இல், DNV கடல் பயன்பாட்டு எஃகுகளைச் சேர்த்து உருவாக்கும் (additively manufactured) தனிப்பயன் தகுதிமிகு வடிவமைப்பை அறிமுகப்படுத்தியது—இது கட்டமைப்பு பயன்பாடுகளுக்கான AM ஐத் தரநிலைப்படுத்துவதில் ஒரு மைல்கல். இந்த வடிவமைப்பு, நுண்ணமைப்பு விளக்கம், உப்பு நீர் சூழல்களில் சோர்வு ஆயுள் மதிப்பீடு, வெல்டிங் தகுதித்தன்மை சோதனை மற்றும் தொகுதி-தொகுதி ஒழுங்குமுறை சரிபார்ப்பு ஆகியவற்றிற்கான தெளிவான நடைமுறைகளை வரையறுக்கிறது. இது ISO/ASTM 52900 உடன் ஒத்துப்போகிறது மற்றும் IACS ஒருங்கிணைந்த தேவை Z17 ஐ நிரப்புகிறது, இதன் மூலம் கப்பல் கட்டுமான நிறுவனங்களுக்கு சான்றிதழ் பெறுவதற்கான சரிபார்க்கப்பட்ட வழியை வழங்குகிறது. தரவு பதிவு, NDE ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் இயந்திர பண்புகளின் வரைபடமாக்கல் ஆகியவற்றிற்கான சிறந்த நடைமுறைகளை குறியிடுவதன் மூலம், DNV-ன் வடிவமைப்பு விரைவான புதுமைகளுக்கும் கடல் பாதுகாப்பு உறுதிப்படுத்தலுக்கும் இடையேயான இடைவெளியை நிரப்புகிறது—இது உலகளாவிய கப்பல் கட்டுமான சூழலமைப்பில் தொழில்துறை நம்பிக்கையையும் ஏற்றுக்கொள்ளுதலையும் விரைவுபடுத்துகிறது.

கேள்விகளுக்கு பதில்கள் பகுதி

கப்பல் கட்டுமானத்தில் சேர்த்து உருவாக்குதல் (additive manufacturing) என்றால் என்ன?

கூட்டுதல் தயாரிப்பு, பொதுவாக 3D அச்சிடுதல் என அழைக்கப்படுவது, டிஜிட்டல் மாதிரிகளிலிருந்து நேரடியாக அடுக்கு அடுக்காக பாகங்களை உருவாக்கும் ஒரு செயல்முறையாகும். கப்பல் கட்டுமானத்தில், இது விரைவான முன்மாதிரித்தலை (rapid prototyping), சிக்கலான வடிவமைப்புகளை உருவாக்குதலை, மற்றும் உயர் செயல்திறன், துரு எதிர்ப்பு கொண்ட பாகங்களை உற்பத்தி செய்தலை சாத்தியமாக்குகிறது.

கூட்டுதல் தயாரிப்பு முன்மாதிரிகளின் தாமத நேரத்தை எவ்வாறு குறைக்கிறது?

மரபுவழி முறைகள் வார்ப்பு, வடிவமைப்பு உருவாக்கம் மற்றும் பல-கட்ட இயந்திர செயல்முறைகளை நம்பியுள்ளன, இவை பெரும்பாலும் மாதங்களை எடுத்துக்கொள்ளும். 3D அச்சிடுதல் இந்த தடைகளை நீக்குகிறது, ஏனெனில் இது நாட்களில் தான் கிட்டத்தட்ட இறுதி வடிவத்தில் உள்ள பாகங்களை நேரடியாக உற்பத்தி செய்கிறது, இதனால் R&D சுழற்சியின் கால அளவு குறிப்பிடத்தக்க அளவில் குறைக்கப்படுகிறது.

வடிவமைப்பு மேம்பாடு செய்யப்பட்ட கப்பல் கட்டுமான பாகங்கள் என்றால் என்ன?

வடிவமைப்பு மேம்பாடு செய்யப்பட்ட பாகங்கள் தேவையான வலிமையை பராமரித்துக்கொண்டே எடையை குறைக்க வடிவமைக்கப்பட்டவை. கூட்டுதல் தயாரிப்பு இந்த வடிவமைப்புகளை சாத்தியமாக்குகிறது, ஏனெனில் இது திரவ வழிகளை உள்ளிணைக்கவோ அல்லது செயல்திறனை பாதிக்காமல் தேவையில்லாத பொருளை அகற்றவோ செய்ய முடிகிறது.

கப்பல் கட்டுமானத்திற்கான கூட்டுதல் தயாரிப்பில் சான்றிதழ் வழங்குதல் என்ன பங்கு வகிக்கிறது?

சான்றிதழ் அச்சிடப்பட்ட பாகங்களுக்கான பாதுகாப்பு-முக்கிய தரத்தை உறுதிப்படுத்துகிறது. இதில் வகைப்பாட்டு சங்கங்கள் மற்றும் அவற்றின் சட்ட வரைவுகளால் தேவையாகக் குறிப்பிடப்பட்ட செயல்முறை அளவுருக்களின் தடமற்ற கண்காணிப்பு, பின் செயலாக்கம் மற்றும் இயந்திர சோதனைகள் ஆகியவை அடங்கும்.

கப்பல் கட்டுமான விநியோகச் சங்கிலிகளில் கழிவுகளைக் குறைக்க 3D அச்சிடுதல் எவ்வாறு உதவுகிறது?

தேவைக்கேற்ப ஸ்பேர் பார்ட்ஸ் தயாரிப்பை இயல்த்துவமாக்குவதன் மூலம், 3D அச்சிடுதல் அரிதாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களின் பெரிய சேமிப்புகளின் தேவையை நீக்குகிறது; இது பழைமையான சேமிப்புகளின் கழிவுகளைக் குறைக்கிறது மற்றும் ஆபரேஷனல் அபாயங்களை வழங்குநர் தொடர்ச்சியிலிருந்து பிரிக்கிறது.