एमआईटी के शोधकर्ताओं ने एक एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीक विकसित की है जो तरल धातु के साथ तेजी से प्रिंट कर सकती है, जिससे कुछ ही मिनटों में टेबल पैर और कुर्सी फ्रेम जैसे बड़े पैमाने पर हिस्से तैयार हो सकते हैं।

उनकी तकनीक, जिसे लिक्विड मेटल प्रिंटिंग (एलएमपी) कहा जाता है, में पिघला हुआ पदार्थ जमा करना शामिल हैअल्युमीनियमएक पूर्वनिर्धारित पथ के साथ छोटे कांच के मोतियों के बिस्तर में।एल्युमीनियम जल्दी से कठोर होकर एक 3डी संरचना में बदल जाता है।

शोधकर्ताओं का कहना है कि एलएमपी तुलनीय धातु योज्य निर्माण प्रक्रिया की तुलना में कम से कम 10 गुना तेज है, और धातु को गर्म करने और पिघलाने की प्रक्रिया कुछ अन्य तरीकों की तुलना में अधिक कुशल है।

तकनीक गति और पैमाने के लिए संकल्प का त्याग करती है।हालाँकि यह उन घटकों को प्रिंट कर सकता है जो आमतौर पर धीमी एडिटिव तकनीकों से बने घटकों की तुलना में बड़े होते हैं, और कम लागत पर, यह उच्च रिज़ॉल्यूशन प्राप्त नहीं कर सकता है।

उदाहरण के लिए, एलएमपी से निर्मित हिस्से वास्तुकला, निर्माण और औद्योगिक डिजाइन में कुछ अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होंगे, जहां बड़ी संरचनाओं के घटकों को अक्सर बेहद बारीक विवरण की आवश्यकता नहीं होती है।इसका उपयोग पुनर्नवीनीकरण या स्क्रैप धातु के साथ तेजी से प्रोटोटाइप के लिए भी प्रभावी ढंग से किया जा सकता है।

हाल के एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने एल्यूमीनियम फ्रेम और टेबल और कुर्सियों के हिस्सों को मुद्रित करके प्रक्रिया का प्रदर्शन किया जो पोस्टप्रिंट मशीनिंग का सामना करने के लिए पर्याप्त मजबूत थे।उन्होंने दिखाया कि कार्यात्मक फर्नीचर बनाने के लिए एलएमपी से बने घटकों को उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रक्रियाओं और अतिरिक्त सामग्रियों के साथ कैसे जोड़ा जा सकता है।

"धातु निर्माण के बारे में हम कैसे सोचते हैं यह एक पूरी तरह से अलग दिशा है जिसके कुछ बड़े फायदे हैं। इसके नुकसान भी हैं। लेकिन हमारी निर्मित दुनिया में से अधिकांश - हमारे आस-पास की चीजें जैसे टेबल, कुर्सियाँ और इमारतें - ऐसा नहीं करती हैंअत्यधिक उच्च रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता है।

आर्किटेक्चर विभाग में एसोसिएट प्रोफेसर और सेल्फ-असेंबली लैब के सह-निदेशक स्काईलार टिबिट्स कहते हैं, "गति और स्केल, और दोहराव और ऊर्जा खपत भी सभी महत्वपूर्ण मीट्रिक हैं।"एक कागजएलएमपी का परिचय।

टिबिट्स इस पेपर में मुख्य लेखक ज़ैन कर्सन एसएम '23 के साथ शामिल हुए हैं, जो अब पीएच.डी. हैं।ईटीएच ज्यूरिख में छात्र;साथ ही किमबॉल कैसर एसएम '22 और जेरेड लॉक्स, एक शोध वैज्ञानिक और प्रयोगशाला सह-निदेशक।यह शोध एसोसिएशन फॉर कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन इन आर्किटेक्चर कॉन्फ्रेंस में प्रस्तुत किया गया था और हाल ही में एसोसिएशन की कार्यवाही में प्रकाशित किया गया था।

महत्वपूर्ण तेजी

धातुओं के साथ मुद्रण की एक विधि जो निर्माण और वास्तुकला में आम है, जिसे वायर आर्क एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (डब्ल्यूएएएम) कहा जाता है, बड़े, कम-रिज़ॉल्यूशन संरचनाओं का उत्पादन करने में सक्षम है, लेकिन ये क्रैकिंग और विकृत होने के लिए अतिसंवेदनशील हो सकते हैं क्योंकि कुछ हिस्सों को प्रक्रिया के दौरान फिर से पिघलाना पड़ता है।मुद्रण प्रक्रिया.

दूसरी ओर, एलएमपी पूरी प्रक्रिया के दौरान सामग्री को पिघलाए रखता है, और पिघलने के कारण होने वाली कुछ संरचनात्मक समस्याओं से बचता है।

रबर के साथ तेजी से तरल मुद्रण पर समूह के पिछले काम का लाभ उठाते हुए, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी मशीन बनाई जो एल्यूमीनियम को पिघलाती है, रखती हैपिघली हुई धातु, और इसे उच्च गति पर नोजल के माध्यम से जमा करता है।बड़े पैमाने के हिस्सों को कुछ ही सेकंड में मुद्रित किया जा सकता है, और फिर पिघला हुआ एल्यूमीनियम कई मिनटों में ठंडा हो जाता है।

"हमारी प्रक्रिया दर वास्तव में बहुत अधिक है, लेकिन इसे नियंत्रित करना भी बहुत मुश्किल है। यह कमोबेश एक नल खोलने जैसा है। आपके पास पिघलाने के लिए बड़ी मात्रा में सामग्री होती है, जिसे पिघलाने में कुछ समय लगता है, लेकिन एक बार जब आप उसे पिघला देते हैं,यह बिल्कुल एक नल खोलने जैसा है। यह हमें इन ज्यामितियों को बहुत तेज़ी से प्रिंट करने में सक्षम बनाता है," करसन बताते हैं।

टीम ने एल्यूमीनियम को चुना क्योंकि इसका उपयोग आमतौर पर निर्माण में किया जाता है और इसे सस्ते और कुशलता से पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।

ब्रेड पाव के आकार के एल्युमीनियम के टुकड़ों को एक इलेक्ट्रिक भट्ठी में जमा किया जाता है, "जो मूल रूप से एक स्केल-अप टोस्टर की तरह होता है," करसन कहते हैं।भट्ठी के अंदर धातु की कुंडलियाँ धातु को 700°C तक गर्म करती हैं, जो एल्यूमीनियम के 660° पिघलने बिंदु से थोड़ा ऊपर है।

एल्यूमीनियम को ग्रेफाइट क्रूसिबल में उच्च तापमान पर रखा जाता है, और फिर पिघली हुई सामग्री को सिरेमिक नोजल के माध्यम से एक पूर्व निर्धारित पथ के साथ एक प्रिंट बेड में गुरुत्वाकर्षण द्वारा खिलाया जाता है।उन्होंने पाया कि जितनी अधिक मात्रा में एल्युमीनियम वे पिघला सकते हैं, प्रिंटर उतनी ही तेजी से चल सकता है।

"पिघला हुआ एल्युमीनियम अपने रास्ते में आने वाली हर चीज को नष्ट कर देगा। हमने स्टेनलेस स्टील नोजल से शुरुआत की और फिर सिरेमिक पर पहुंचने से पहले टाइटेनियम की ओर चले गए। लेकिन सिरेमिक नोजल भी बंद हो सकते हैं क्योंकि नोजल टिप में हीटिंग हमेशा पूरी तरह से एक समान नहीं होती है,"करसन कहते हैं.

पिघले हुए पदार्थ को सीधे एक दानेदार पदार्थ में इंजेक्ट करके, शोधकर्ताओं को एल्यूमीनियम संरचना को आकार लेने के लिए समर्थन मुद्रित करने की आवश्यकता नहीं होती है।

यह कहानी एमआईटी न्यूज़ के सौजन्य से पुनः प्रकाशित की गई है (web.mit.edu/newsoffice/), एक लोकप्रिय साइट जो एमआईटी अनुसंधान, नवाचार और शिक्षण के बारे में समाचार कवर करती है।