3D பிரிண்டிங் எவ்வளவு பிரபலமடைந்து வருகிறது என்பதை நீங்கள் கவனித்திருக்கிறீர்களா? சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு சிறிய பிளாஸ்டிக் பொம்மைகளையும் கருத்துக் மாதிரிகளையும் மட்டுமே தயாரித்து வந்த நிலையில், இப்போது அதனால் வீடுகள், பற்கள், ஏன் மனித உறுப்புகளைக் கூட அச்சிட முடிகிறது! அதன் வளர்ச்சி ஒரு ராக்கெட்டைப் போன்றது.
ஆனால், அதன் பிரபலம் இருந்தபோதிலும், 3D அச்சிடுதல் உண்மையிலேயே தொழில்துறை உற்பத்தியில் முன்னிலை வகிக்க விரும்பினால், அது பிளாஸ்டிக் மற்றும் ரெசின்கள் போன்ற எளிதில் கிடைக்காத பொருட்களை மட்டுமே சார்ந்திருக்க முடியாது. செயல்விளக்க மாதிரிகளை உருவாக்குவதற்கு இது உகந்ததுதான், ஆனால் கடுமையான சூழல்களைத் தாங்கக்கூடிய உயர்-வெப்பநிலை பாகங்கள் அல்லது அதிக வலிமை கொண்ட, தேய்மானத்தை எதிர்க்கும் துல்லியமான கருவிகளை உருவாக்கும்போது, பல பொருட்கள் உடனடியாகப் பொருத்தமற்றதாகிவிடுகின்றன.
இங்குதான் இன்றைய கட்டுரையின் நமது கதாநாயகன் வருகிறார்—அலுமினா தூள்பொதுவாக “கொரண்டம்” என்று அழைக்கப்படும் இந்தப் பொருள், எளிதில் வளைந்து கொடுப்பதல்ல; இது அதிகக் கடினத்தன்மை, அரிப்பு எதிர்ப்பு, உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு மற்றும் சிறந்த மின்காப்பு போன்ற உள்ளார்ந்த கடினமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. பாரம்பரியத் தொழில்களில், இது ஏற்கனவே வெப்பத்தடுப்புப் பொருட்கள், தேய்ப்புப் பொருட்கள், பீங்கான்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் ஒரு பழம்பெரும் பொருளாக விளங்குகிறது.
ஆகவே, ஒரு பாரம்பரியமான, “கடினமான” மூலப்பொருள், அதிநவீன “டிஜிட்டல் நுண்ணறிவு உற்பத்தி” தொழில்நுட்பத்துடன் இணையும்போது எத்தகைய தீப்பொறிகள் வெளிப்படும் என்பதே கேள்வி. அதற்கான பதில்: ஒரு அமைதியான மூலப்பொருள் புரட்சி நடந்துகொண்டிருக்கிறது.
II. ஏன் அலுமினா? அது ஏன் வழக்கத்தை மீறுகிறது?
3D அச்சிடுதல் ஏன் இதற்கு முன்பு செராமிக் பொருட்களுக்கு முன்னுரிமை அளிக்கவில்லை என்பதை முதலில் விவாதிப்போம். யோசித்துப் பாருங்கள்: பிளாஸ்டிக் அல்லது உலோகத் தூள்களை லேசர்களைப் பயன்படுத்தி உருக்கி இணைக்கும்போது அல்லது பிதுக்கும்போது, அவற்றைக் கட்டுப்படுத்துவது ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது. ஆனால் செராமிக் தூள்கள் எளிதில் உடையக்கூடியவை மற்றும் உருக்குவது கடினம். லேசர்கள் மூலம் அவற்றை உருக்கி இணைத்து, பின்னர் வடிவமைக்கும்போது, செயல்முறைக்கான கால அளவு மிகவும் குறுகியதாக இருப்பதால், அவை எளிதில் விரிசல் மற்றும் உருக்குலைவுக்கு உள்ளாகின்றன. இதன் விளைவாக, உற்பத்தி அளவு மிகவும் குறைவாக உள்ளது.
அப்படியானால், அலுமினா இந்தப் பிரச்சனையை எப்படித் தீர்க்கிறது? அது முரட்டு பலத்தை நம்பி இருப்பதில்லை, மாறாக “புத்திசாலித்தனத்தை” நம்பி இருக்கிறது.
முப்பரிமாண அச்சிடும் தொழில்நுட்பம் மற்றும் மூலப்பொருள் உருவாக்கங்களின் ஒருங்கிணைந்த பரிணாம வளர்ச்சியில்தான் மைய முன்னேற்றம் அடங்கியுள்ளது. பைண்டர் ஜெட்டிங் மற்றும் ஸ்டீரியோலித்தோகிராஃபி போன்ற தற்போதைய பிரதான தொழில்நுட்பங்கள், ஒரு “வளைவு அணுகுமுறையைப்” பயன்படுத்துகின்றன.
பைண்டர் ஜெட்டிங்: இது மிகவும் புத்திசாலித்தனமான ஒரு உத்தி. லேசர் மூலம் அலுமினியம் ஆக்சைடு தூளை நேரடியாக உருக்கும் பாரம்பரிய முறைகளைப் போலல்லாமல், இந்த முறையில் முதலில் அலுமினியம் ஆக்சைடு தூளின் ஒரு மெல்லிய அடுக்கு பூசப்படுகிறது. பின்னர், ஒரு துல்லியமான இன்க்ஜெட் பிரிண்டரைப் போல, பிரிண்ட் ஹெட் விரும்பிய பகுதியில் ஒரு சிறப்பு "பசையை" தெளித்து, தூளை ஒன்றாகப் பிணைக்கிறது. இவ்வாறு அடுக்கு அடுக்காகப் பூசப்படும் தூளும் பசையும் இறுதியில் ஒரு ஆரம்ப, வடிவமைக்கப்பட்ட "பச்சை உடலை" உருவாக்குகிறது. இந்தப் பச்சை உடல் இன்னும் திடமாக இல்லாததால், பீங்கான்களைப் போலவே, இதுவும் ஒரு உயர்-வெப்பநிலை உலையில் இறுதி "தீப்பரிசோதனைக்கு" உள்ளாகிறது—அதுவே சின்டரிங். சின்டரிங்கிற்குப் பிறகே துகள்கள் உண்மையாகவே உறுதியாகப் பிணைக்கப்பட்டு, பாரம்பரிய பீங்கான்களின் இயந்திரவியல் பண்புகளை நெருங்கும் நிலையை அடைகின்றன.
இது பீங்கான்களை நேரடியாக உருக்குவதில் உள்ள சவால்களைத் திறமையாகத் தவிர்க்கிறது. இது, முதலில் 3D பிரிண்டிங் மூலம் ஒரு பாகத்தை வடிவமைத்து, பின்னர் பாரம்பரிய நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி அதற்கு உயிரோட்டத்தையும் வலிமையையும் ஊட்டுவதைப் போன்றது.
II. இந்த “முன்னேற்றம்” உண்மையில் எங்கே வெளிப்படுகிறது? செயலில்லாத பேச்சு வெறும் வெற்றுப் பேச்சு.
இதை ஒரு திருப்புமுனை என்று அழைத்தால், அதில் உண்மையான திறமை இருக்க வேண்டும், இல்லையா? உண்மையில், 3D அச்சிடுதலில் அலுமினியம் ஆக்சைடு தூளின் முன்னேற்றம் என்பது வெறுமனே "ஆரம்பத்திலிருந்து" உருவானது அல்ல, மாறாக, முன்பு தீர்க்க முடியாத பல சிக்கல்களைத் தீர்த்து, உண்மையாகவே "நல்லதிலிருந்து மிகச் சிறந்தது" என்ற நிலையை எட்டியுள்ளது.
முதலில், இது 'சிக்கலான தன்மை' என்பதை 'விலையுயர்ந்த தன்மை' என்பதற்கு ஒத்ததாகக் கருதும் எண்ணத்தை நீக்குகிறது. பாரம்பரியமாக, சிக்கலான உள் ஓட்ட வழிகளைக் கொண்ட முனைகள் அல்லது வெப்பப் பரிமாற்றிகள் போன்ற அலுமினா செராமிக்ஸ்களைப் பதப்படுத்துவது, அச்சு உருவாக்கம் அல்லது இயந்திர வேலைப்பாடுகளைச் சார்ந்துள்ளது. இது செலவு மிக்கதாகவும், அதிக நேரம் எடுப்பதாகவும் இருப்பதுடன், சில கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதையும் சாத்தியமற்றதாக்குகிறது. ஆனால் இப்போது, நீங்கள் வடிவமைக்கக்கூடிய எந்தவொரு சிக்கலான கட்டமைப்பையும் நேரடியாக, 'அச்சு இல்லாமல்' உருவாக்க 3D பிரிண்டிங் அனுமதிக்கிறது. நம்பமுடியாத அளவிற்கு எடை குறைந்த, ஆனால் மிகவும் வலிமையான, உள் உயிரி-அனுபவ தேன்கூடு அமைப்பைக் கொண்ட ஒரு அலுமினா செராமிக் பாகத்தைக் கற்பனை செய்து பாருங்கள். விண்வெளித் துறையில், இது எடையைக் குறைப்பதற்கும் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் ஒரு உண்மையான 'மாய ஆயுதம்' ஆகும்.
இரண்டாவதாக, இது "செயல்பாடு மற்றும் வடிவத்தின் ஒரு கச்சிதமான ஒருங்கிணைப்பை" அடைகிறது. சில பாகங்களுக்கு சிக்கலான வடிவவியல்களும், உயர்-வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, தேய்மான எதிர்ப்பு மற்றும் மின்காப்பு போன்ற சிறப்புச் செயல்பாடுகளும் தேவைப்படுகின்றன. உதாரணமாக, குறைக்கடத்தித் துறையில் பயன்படுத்தப்படும் செராமிக் பிணைப்புக் கரங்கள் எடை குறைவாகவும், அதிவேக இயக்கத் திறனுடனும், முற்றிலும் நிலைமின் எதிர்ப்பு மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்புத் திறனுடனும் இருக்க வேண்டும். முன்பு பல பாகங்களை ஒன்றிணைக்க வேண்டியிருந்த ஒன்று, இப்போது அலுமினாவிலிருந்து ஒரே, ஒருங்கிணைந்த பாகமாக நேரடியாக 3D-அச்சிடப்படுகிறது. இது நம்பகத்தன்மையையும் செயல்திறனையும் கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது.
மூன்றாவதாக, இது தனிப்பயனாக்கத்தின் ஒரு பொற்காலத்தைத் தொடங்கி வைக்கிறது. இது குறிப்பாக மருத்துவத் துறையில் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது. மனித எலும்புகள் பெரிதும் வேறுபடுகின்றன, மேலும் முந்தைய செயற்கை எலும்புப் பொருத்திகள் நிலையான அளவுகளைக் கொண்டிருந்ததால், அறுவை சிகிச்சையின் போது மருத்துவர்கள் அவற்றையே பயன்படுத்த வேண்டிய கட்டாயம் ஏற்பட்டது. இப்போது, ஒரு நோயாளியின் CT ஸ்கேன் தரவைப் பயன்படுத்தி, நோயாளியின் உடலமைப்புடன் கச்சிதமாகப் பொருந்தக்கூடிய நுண்துளைகள் கொண்ட அலுமினா செராமிக் பொருத்தியை நேரடியாக 3D பிரிண்ட் செய்வது சாத்தியமாகியுள்ளது. இந்த நுண்துளை அமைப்பு எடை குறைவாக இருப்பது மட்டுமல்லாமல், எலும்பு செல்கள் அதனுள் வளரவும் அனுமதிக்கிறது. இதன் மூலம் உண்மையான "எலும்பு ஒருங்கிணைப்பு" (osseointegration) ஏற்பட்டு, அந்தப் பொருத்தி உடலின் ஒரு பகுதியாக மாறுகிறது. இத்தகைய தனிப்பயனாக்கப்பட்ட மருத்துவத் தீர்வு இதற்கு முன்பு கற்பனை செய்ய முடியாததாக இருந்தது.
III. எதிர்காலம் வந்துவிட்டது, ஆனால் சவால்கள் ஏராளம்.
நிச்சயமாக, நம்மால் வெறும் வாய் வார்த்தைகளால் மட்டும் பேச முடியாது. 3D அச்சிடுதலில் அலுமினா தூளின் பயன்பாடு, மகத்தான ஆற்றலையும் சில ஆரம்பக்கால சவால்களையும் கொண்ட, வளர்ந்து வரும் ஒரு “அதிசயக் குழந்தையைப்” போலவே இன்னும் இருக்கிறது.
செலவு அதிகமாகவே உள்ளது: 3D அச்சிடுதலுக்கு ஏற்ற உயர் தூய்மை கொண்ட கோள வடிவ அலுமினா தூள் இயல்பாகவே விலை உயர்ந்தது. அதனுடன், பல மில்லியன் டாலர் மதிப்புள்ள சிறப்பு அச்சிடும் உபகரணங்கள் மற்றும் அதனைத் தொடர்ந்த உருக்குதல் செயல்முறையின் ஆற்றல் நுகர்வு ஆகியவற்றையும் சேர்க்கும்போது, ஒரு அலுமினா பாகத்தை அச்சிடுவதற்கான செலவு அதிகமாகவே இருக்கிறது.
உயர் செயல்முறைத் தடைகள்: கூழ்மத் தயாரிப்பு மற்றும் அச்சிடும் அளவுருக்களை அமைப்பது முதல், அச்சிட்ட பின் பிணைப்பு நீக்கம் மற்றும் உருகுதல் வளைவுக் கட்டுப்பாடு வரை, ஒவ்வொரு படிக்கும் ஆழ்ந்த நிபுணத்துவமும் தொழில்நுட்பத் தேர்ச்சியும் தேவைப்படுகிறது. விரிசல், உருக்குலைவு மற்றும் சீரற்ற சுருக்கம் போன்ற சிக்கல்கள் எளிதில் ஏற்படலாம்.
செயல்திறன் நிலைத்தன்மை: அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் ஒவ்வொரு தொகுதியிலும் வலிமை மற்றும் அடர்த்தி போன்ற முக்கிய செயல்திறன் குறிகாட்டிகள் சீராக இருப்பதை உறுதி செய்வது, பெரிய அளவிலான பயன்பாடுகளுக்கு ஒரு முக்கியமான சவாலாகும்.