بڑی خبر! انیگما، نانجنگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی، اور لسبن یونیورسٹی کی مشترکہ کامیابی: بایومیمیٹک دندانے دار ساختیں سی ایم ٹی-وا ایم انکونیل 625 کی ہم آہنگ طاقت اور لچک کو بہتر بناتی ہیں۔

روایتی طور پر، سی ایم ٹی-واام (CMT-WAAM) کے ذریعے تیار کردہ انکونیل 625 اکثر غیر یکسان مائکروسٹرکچر، مقامی تناؤ کی ت concentration، اور اعلیٰ مضبوطی اور اچھی لچک دونوں کو یکجا حاصل کرنے کی مشکل جیسے چیلنجز کا شکار ہوتا ہے۔ اس چیلنج کو دور کرنے کے لیے، نانجنگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کی ایک ٹیم نے حیاتیاتی نمونہ (بائومیمیٹک) دانتوں والی ساخت کے ڈیزائن کی حکمت عملی پیش کی ہے۔ جس میں ہندسی ساخت اور مائکروسٹرکچرل خصوصیات کو منسلک طور پر کنٹرول کیا جاتا ہے، اس طریقہ کار سے مواد کی کارکردگی میں بہتری لائی جاتی ہے تاکہ ڈی فارمیشن کو یکساں طور پر ایڈجسٹ کیا جا سکے۔

ذاتی تحقیقی پس منظر کی روشنی میں، نانجنگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کی ایک مشترکہ ٹیم، جس میں لزبن یونیورسٹی (پرتگال) اور انیگما سمیت شراکت دار شامل ہیں، نے بین الاقوامی جرنل 'مواد کی سائنس اور انجینئرنگ اے' (Materials Science & Engineering A) میں ایک تازہ ترین تحقیقی مقالہ شائع کیا ہے جس کا عنوان ہے: 'سی ایم ٹی-واام (CMT-WAAM) انکونیل 625 میں حیاتیاتی طرزِ تعمیر (بائو-ان اسپائرڈ) زگ زگ ہیٹرو سٹرکچر کے ذریعے مضبوطی اور لچک کے درمیان ہم آہنگی کو بہتر بنانا'۔ https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.150464اس کام میں، نانجنگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے اسکول آف میٹیریل سائنس اینڈ انجینئرنگ کے ڈاکٹر شین جیاجیا اور ماسٹر طالب علم ہان یانجون مشترکہ پہلے مصنفین ہیں؛ وانگ کیہونگ، زھانگ یونگ (جو اسی اسکول سے تعلق رکھتے ہیں) اور لزبن یونیورسٹی کے جوائو پیڈرو اولیویلیا پروفیسران مشترکہ متعلقہ مصنفین ہیں۔ اس تحقیق نے بایو-انسپائرڈ زِگ زَیگ ہیٹرو سٹرکچر کے ذریعے سی ایم ٹی-واام انکونیل 625 کی مضبوطی اور لچک کے درمیان ہم آہنگی کو بڑھانے کے آلیہ کو منظم طریقے سے واضح کیا ہے۔

1. تحقیق کا پس منظر اور اہمیت

سی ایم ٹی-واام خودکار واeldنگ کی اعلیٰ جمع کرنے کی کارکردگی کو سرد دھات کے منتقل کرنے کے عمل کے کم حرارتی ان پُٹ کے ساتھ جوڑتا ہے، جو بڑے پیمانے پر دھاتی اجزاء کی تیز رفتار تیاری کے لیے مثالی ہے۔ نکل پر مبنی ایلوئز جیسے انکونیل 625 کے لیے، یہ ٹیکنالوجی تیاری کی کارکردگی میں بہتری اور تیاری کے اخراجات کو کم کرنے میں قابلِ ذکر فوائد فراہم کرتی ہے۔

تاہم، اصلی تیاری کے دوران جمنے کے عمل کے دوران متعدد حرارتی سائیکلز، بین الطریقہ دوبارہ پگھلانا اور راستہ منصوبہ بندی مجموعی طور پر دانہ کی شکل و صورت، بلوریاتی رجحان اور مقامی تناؤ/کشیدگی کے تقسیم کو متاثر کرتے ہیں۔ روایتی عمل کے دریافت کے اعداد و شمار کی بہترین صورت میں استعمال کرنے پر انحصار کرنا اکثر اوقات اعلیٰ مضبوطی اور اعلیٰ لچک دونوں کو ایک ساتھ حاصل کرنا مشکل بنادیتا ہے۔ اس لیے، مائیکرو سٹرکچر کی ڈیزائن کے ذریعے مواد کے ڈی فارمیشن کے رویے کو فعال طور پر تنظیم اور کنٹرول کرنا WAAM سے تیار کردہ ملاوٹوں کی مجموعی کارکردگی کو بہتر بنانے کا ایک اہم طریقہ بن گیا ہے۔

قدرت میں سلسلہ وار ڈھانچے، جیسے سمندری کھوپڑیاں، ہڈیاں اور دندانے دار رابطہ سطحیں، اکثر "ہندسیاتی آپس میں گھسنے، تناؤ کے تقسیم، اور دراڑوں کے موڑنے" جیسے طریقوں کے ذریعے بہترین نقصان برداشت کرنے کی صلاحیت حاصل کرتے ہیں۔ اس حیاتیاتی نقل کی ڈیزائن فلسفہ سے متاثر ہو کر، اس تحقیق میں CMT-WAAM انکونیل 625 میں ایک زِگ زَگ ڈھانچہ تشکیل دیا گیا ہے، جو اضافی طور پر تیار کردہ ملاوٹوں کی مضبوطی اور لچک دونوں کو یکجا طور پر بہتر بنانے کے لیے ایک نیا مائیکرو ساختی ڈیزائن کا نقطہ نظر فراہم کرتا ہے۔

شکل 1: حیاتیاتی متاثر زِگ زَگ ساخت کے ڈیزائن کا منصوبہ

2۔ تجرباتی تفصیلات

اس تحقیق میں، انکونیل 625 ملاوٹ کے نمونوں کو CMT-WAAM عمل کے ذریعے جمع کیا گیا، اور آلہ کے راستے کی منصوبہ بندی کے ذریعے جگہی لہروں والی دندانے دار ساخت تشکیل دی گئی۔ اس حکمت عملی کے ذریعے بین الطریقہ سطح کے درمیان واحد مسطح رابطہ سطح ختم کر دی گئی ہے، بلکہ بڑے پیمانے پر ہندسیاتی اور مائیکروسکوپی ساختی دونوں سطحوں پر قابل کنٹرول ساختی اکائیاں تشکیل دی گئی ہیں۔

انکونیل625 ایلوئے کی ساختی ڈیزائن کے اثرات کو مائکرو سٹرکچر اور خصوصیات پر جامع طور پر ظاہر کرنے کے لیے، اس تحقیق میں ایک متعدد سطحی کردارِ تشخیص (مُلٹی اسکیل کریکٹرائزیشن) کا طریقہ استعمال کیا گیا ہے: مائکرو سٹرکچر کی ترقی کا تجزیہ آپٹیکل مائکروسکوپی، اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی اور الیکٹران بیک اسکیٹر ڈفراکشن جیسی تکنیکوں کے ذریعے کیا جاتا ہے؛ میکانی خصوصیات کا اندازہ کشیدگی کے ٹیسٹ اور فریکٹوگرافک تجزیہ کے ذریعے لگایا جاتا ہے؛ اور مقامی رجحان کے فرق، ڈس لوکیشن سٹرکچرز اور ڈیفارمیشن کی خصوصیات کو یکجا کرکے، مواد میں طاقت اور شدیدیت کے مشترکہ بہتری کے عمل کو مزید واضح کیا گیا ہے۔

شکل 2: جمع آوری کی حکمت عملی

3۔ نتائج اور تبصروں کا احاطہ

3.1 حیاتیاتی متاثر زِگ زَگ سٹرکچر کی تعمیر

روایتی سیدھے راستے یا یکسان طبقاتی ساخت کے مقابلے میں، زِگ زَگ ساخت ہندسیات میں دورہ دورہ موڑ اور واسطہ کی لہرداری پیدا کرتی ہے، جس کے نتیجے میں مواد کے اندر مختلف مقامی ڈی فارمیشن کے رد عمل والے علاقوں کی تشکیل ہوتی ہے۔ کشیدگی کے بوجھ کے تحت، ان مختلف علاقوں کے درمیان باہمی قید اور مشترکہ ڈی فارمیشن پیدا ہوتی ہے، جس سے مقامی تناؤ کی تراکیز کو منتشر کرنے میں مدد ملتی ہے۔

اس ساختی ڈیزائن کی کلید صرف جماع کے راستے کو تبدیل کرنے میں نہیں بلکہ راستے کی وجہ سے پیدا ہونے والی مائیکرو سٹرکچرل تبدیلیوں اور ہندسی لہرداریوں کے ذریعے ڈی فارمیشن کے طریقہ کار کو مشترکہ طور پر منظم کرنے میں ہے۔ اس طرح، مواد اپنی مجموعی بوجھ برداشت کرنے کی صلاحیت برقرار رکھتے ہوئے زیادہ مستحکم ورک ہارڈننگ کا رویہ حاصل کر سکتا ہے۔

3.2 مائیکرو سٹرکچرل خصوصیات

میکرو سٹرکچرل تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ CMT-WAAM عمل کے دوران حرارت کا اندراج، بین الطریقہ دوبارہ پگھلانا اور راستے کی تبدیلیاں مجموعی طور پر دانے کی شکل اور مقامی میکرو سٹرکچرل تقسیم کو متاثر کرتی ہیں۔ زِگ زَگ ساخت والے علاقوں میں میکرو سٹرکچرل فرق ڈیفورمیشن کے لیے بنیاد فراہم کرتا ہے، جس سے ڈیفورمیشن کے دوران تناؤ کی متنوع تقسیم اور ڈس لوکیشن کے اکٹھے ہونے کے رویے میں اضافہ ہوتا ہے۔

یہ قابل غور بات ہے کہ زِگ زَگ ساخت کا مطلب ضعیف انٹرفیس کا اضافہ نہیں ہے۔ مناسب طریقے سے ڈیزائن کردہ زِگ زَگ انٹرفیس جیومیٹرک انٹر لاکنگ اور میکرو سٹرکچرل مسلسلی کے ذریعے لوڈ ٹرانسفر کی صلاحیت کو بڑھا سکتا ہے، جس سے انٹرفیس پر جلدی ناکامی کے خطرے کو کم کیا جا سکتا ہے۔

شکل 3: حیاتیاتی مشابہت پر مبنی زِگ زَگ ساخت میں میکرو سٹرکچرل خصوصیات کا اسکیمیٹک

3.3 کمرے کے درجہ حرارت پر میکانی خصوصیات

مکینیکل خصوصیات کے ٹیسٹوں سے پتہ چلتا ہے کہ حیاتیاتی طور پر متاثر شدہ زِگ زَگ ساخت سی ایم ٹی- وی اے اے ایم انکونیل 625 کی طاقت اور لچک کے تعاون کو مؤثر طریقے سے بہتر بناتی ہے۔ روایتی یکساں ساخت کے مقابلے میں، زِگ زَگ ساخت مقامی کشیدگی کے ہم آہنگی اور کام کے سخت ہونے کی صلاحیت میں اضافے کے ذریعے پلاسٹک عدم استحکام کو دور تک موخر کرتی ہے، جس سے مجموعی طور پر بہتر مکینیکل خصوصیات حاصل ہوتی ہیں۔

طاقت اور لچک کا تعاونی بہتری اس تحقیق کا ایک اہم نکتہ ہے۔ کشیدگی کے دوران، زِگ زَگ ساخت کشیدگی کے ترقی کے راستے کو تبدیل کر سکتی ہے، جس سے مواد کے مختلف علاقوں کو مشترکہ طور پر پلاسٹک کشیدگی میں حصہ لینے کی اجازت دی جاتی ہے، اس طرح مقامی علاقوں میں جلدی کے نقصان کے مرکزی ہونے سے گریز کیا جاتا ہے۔

شکل 4: سی ایم ٹی- وی اے اے ایم انکونیل 625 میں طاقت اور لچک کی تعاونی بہتری

3.4 کشیدگی کا مکینزم

مکینزم کا تجزیہ ظاہر کرتا ہے کہ زِگ زَگ ساخت مقامی تناؤ کے مزید پیچیدہ تقسیم کو جنم دے سکتی ہے اور زِگ زَگ ساخت کے اندر نرم اور سخت علاقوں کے درمیان تعاونی ڈی فارمیشن کو فروغ دے سکتی ہے۔ ڈی فارمیشن کے دوران، ہندسی طور پر لہردار علاقوں اور ان کے ملحقہ مائیکرو سٹرکچرل علاقوں کے درمیان باہمی پابندیاں پیدا ہوتی ہیں، جس کے نتیجے میں ڈی سلوکیشن کی افزائش، واپسی کا تناؤ مضبوطی (بیک اسٹریس اسٹرینگتھننگ)، اور بہتر کارکردگی کی سختی (ورک ہارڈننگ کی صلاحیت) کو فروغ ملتا ہے۔

یہ مکینزم مواد کو خارجی لوڈنگ کے تحت اب صرف یکساں پلاسٹک ڈی فارمیشن پر انحصار کرنے کے بجائے، متعدد علاقوں کے ہم آہنگ تعاون کے ذریعے تناؤ کو سنبھالنے کی اجازت دیتا ہے۔ نتیجتاً، مواد اچھی شکل پذیری (ڈکٹیلٹی) برقرار رکھتا ہے جبکہ طاقت میں اضافہ کرتا ہے، جو سی ایم ٹی- وی اے اے ایم نکل پر مبنی ایلائیز میں ساخت اور خصوصیات کے یکجا ڈیزائن کے لیے ایک اہم بنیاد فراہم کرتا ہے۔

شکل ۵: حیاتیاتی الہام یافتہ زِگ زَگ ساخت کے ذریعے ڈی فارمیشن کے رویے کو کنٹرول کرنے کے مکینزم کا منصوبہ

۴۔ نتیجہ

یہ مطالعہ سی ایم ٹی-ڈبلیو اے اے ایم انکونیل 625 ایلوئے کی تیاری میں بایومیمیٹک سٹرکچرل ڈیزائن کے تصور کو متعارف کراتا ہے اور ایک نئی حکمت عملی پیش کرتا ہے جس کا مقصد دانتوں کی شکل کی ساخت کے ذریعے طاقت اور لچک کے درمیان ہم آہنگی کو بڑھانا ہے۔ یہ حکمت عملی صرف عملی پیرامیٹرز کو بہتر بنانے پر مبنی روایتی نقطہ نظر سے منحرف ہوتی ہے، اور اس کے بجائے سٹرکچرل یونٹس کے ڈیزائن کے ذریعے مواد کے ڈیفارمیشن کے رویے کو فعال طور پر کنٹرول کرنے پر زور دیتی ہے۔

تحقیقی نتائج سے ظاہر ہوتا ہے کہ دانتوں کی شکل کی ساخت مقامی کشیدگی کے تقسیم کو بہتر بنا سکتی ہے، مختلف علاقوں کے درمیان من coordinated ڈیفارمیشن کی صلاحیت کو بڑھا سکتی ہے، اور مواد کی ورک ہارڈننگ کی صلاحیت کو فروغ دے سکتی ہے۔ یہ مکینزم ایڈیٹو مینوفیکچرڈ ایلوئز میں عام طور پر پایا جانے والا مقامی کشیدگی کے مرکوز ہونے کا مسئلہ کم کرنے میں مدد دیتا ہے، جس کے نتیجے میں طاقت اور لچک کے درمیان بہتر تطابق حاصل ہوتا ہے۔

یہ کامیابی نہ صرف WAAM نکل-پر مبنی سبز کے مضبوطی کے آلات کے تحقیق کو بہتر بناتی ہے بلکہ ہوائی جہاز اور خلائی اداروں، توانائی کے آلات، اور پیچیدہ بڑے پیمانے کے دھاتی اجزاء کی اعلی کارکردگی والی اضافی ساخت کے لیے نئے ڈیزائن کے خیالات اور فنی حوالہ جات بھی فراہم کرتی ہے۔

5۔ ریسرچ پیپر کا لنک

ریسرچ پیپر کا عنوان: CMT-WAAM انکونیل 625 میں حیاتیاتی متاثرہ زِگ زَگ ہیٹرو سٹرکچر کے ذریعے طاقت اور لچک کے درمیان ہم آہنگی کو بہتر بنانا

جرنل: مواد کی سائنس اور انجینئرنگ A

مصنف: ی۔ جے۔ ہان، جے۔ جے۔ شین، بی۔ ایچ۔ ژانگ، ایس۔ وائی۔ یوان، وی۔ دونگ، ی۔ چینگ، ایل۔ ایل۔ وو، ی۔ پینگ، جے۔ پی۔ اولیویرا، ی۔ ژانگ، کے۔ ایچ۔ وانگ

DOI:

https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.150464