20 নভেম্বর, 2023-এ, MIT-এর গবেষকরা একটি উদ্ভাবনী তাপ চিকিত্সা পদ্ধতি তৈরি করেছেন যা 3D প্রিন্টেড ধাতব পণ্যগুলির শক্তিকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে, যা তাদেরকে চরম উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে আরও প্রতিরোধী করে তোলে। এই প্রযুক্তিগত অগ্রগতি বিদ্যুৎ উৎপাদনের গ্যাস টারবাইন এবং এমনকি জেট ইঞ্জিনে ব্যবহারের জন্য উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ব্লেড এবং ভ্যান তৈরির জন্য নতুন সম্ভাবনার দ্বার উন্মুক্ত করে। এটি ধাতব পণ্য শিল্পের জন্য একটি বড় অগ্রগতি, কারণ এখন ধাতব অংশগুলির গুণমান এবং নির্ভরযোগ্যতাকে ত্যাগ না করেই অত্যাশ্চর্য নির্ভুলতার সাথে 3D প্রিন্ট করা সম্ভব।
3D প্রিন্টেড সুপারঅ্যালয়ের একটি পাতলা রড একটি জলের স্নান থেকে টেনে আনা হয় এবং একটি ইন্ডাকশন কয়েলের মধ্য দিয়ে যায়, যেখানে এটি এমন তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয় যা এর মাইক্রোস্ট্রাকচার পরিবর্তন করে, উপাদানটিকে আরও স্থিতিস্থাপক করে তোলে।
গ্যাস টারবাইন ব্লেড সাধারণত ঐতিহ্যগত ঢালাই প্রক্রিয়া ব্যবহার করে তৈরি করা হয়। নির্মাতারা গলিত ধাতুকে জটিল ছাঁচে ঢেলে দেয়, এটিকে দিকনির্দেশকভাবে দৃঢ় করার অনুমতি দেয়, তারপরে চূড়ান্ত ধাতব অংশগুলি শেষ করতে বিভিন্ন ধরণের মেশিনিং সরঞ্জাম ব্যবহার করে। বিদ্যুৎ কেন্দ্রে বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে এবং জেট ইঞ্জিনের জন্য থ্রাস্ট প্রদান করতে ব্লেডগুলিকে অবশ্যই অত্যন্ত গরম গ্যাসে উচ্চ গতিতে ঘুরতে সক্ষম হতে হবে।
যাইহোক, 3D প্রিন্টিংয়ের মাধ্যমে টারবাইন ব্লেড তৈরিতে আগ্রহ বাড়ছে, এটি একটি পদ্ধতি যা পরিবেশগত এবং খরচ-কার্যকর এবং নির্মাতাদের আরও জটিল এবং শক্তি-দক্ষ ব্লেড জ্যামিতি তৈরি করতে দেয়। দুর্ভাগ্যবশত, একটি বড় বাধা অতিক্রম করতে হবে: হামাগুড়ি।
ক্রীপ হল ধাতুগুলির স্থায়ী যান্ত্রিক চাপ এবং উচ্চ তাপমাত্রার মধ্যে স্থায়ীভাবে বিকৃত হওয়ার প্রবণতা। পূর্ববর্তী গবেষণায় পাওয়া গেছে যে 3D প্রিন্টিং প্রক্রিয়া দশ থেকে শত মাইক্রন আকারের সূক্ষ্ম কণা তৈরি করে। যদিও খালি চোখে সবেমাত্র দৃশ্যমান, এই মাইক্রোস্ট্রাকচারটি হামাগুড়ি দেওয়ার জন্য বিশেষভাবে সংবেদনশীল।
"ব্যবহারিক পরিপ্রেক্ষিতে, এর অর্থ গ্যাস টারবাইনগুলির পরিষেবা জীবন কম হবে বা কম জ্বালানী সাশ্রয়ী হবে," ব্যাখ্যা করেন জাচারি কর্ডেরো, এমআইটি-তে অ্যারোনটিক্স এবং অ্যাস্ট্রোনটিক্সের বোয়িং ক্যারিয়ার ডেভেলপমেন্ট প্রফেসর৷
এই সমস্যাটি সমাধান করার জন্য, কর্ডেরো এবং সহকর্মীরা একটি নতুন তাপ চিকিত্সা পদক্ষেপ যুক্ত করে 3D মুদ্রিত অ্যালয়গুলির গঠন উন্নত করার একটি উপায় খুঁজে পেয়েছেন। এই পদ্ধতিটি মুদ্রিত উপাদানের সূক্ষ্ম দানাকে বৃহত্তর "কলামার" দানায় রূপান্তরিত করে, একটি শক্তিশালী মাইক্রোস্ট্রাকচার যা উপাদানের মধ্যে ক্রিম কমিয়ে দেয়। শস্য "স্তম্ভ" সর্বাধিক চাপের অক্ষের সাথে সারিবদ্ধ।
নতুন গবেষণার লেখকরা দাবি করেছেন যে একটি নতুন তাপ চিকিত্সা পদ্ধতি গ্যাস টারবাইন ব্লেডের শিল্প 3D মুদ্রণকে বিপ্লব করতে পারে।
কর্ডেরো বলেছেন: "অদূর ভবিষ্যতে, আমরা আশা করি যে গ্যাস টারবাইন নির্মাতারা তাদের ব্লেড এবং ভ্যানগুলিকে বৃহৎ সংযোজক উত্পাদন প্ল্যান্টে প্রিন্ট করবে এবং তারপরে আমাদের তাপ চিকিত্সা ব্যবহার করে সেগুলিকে পোস্ট-প্রসেস করবে৷ 3D প্রিন্টিং নতুন শীতল স্থাপত্যকে সক্ষম করবে যা থার্মাল দক্ষতা উন্নত করবে৷ টারবাইন, যার ফলে কম জ্বালানী পোড়ানোর সময় একই পরিমাণ বিদ্যুৎ উৎপাদন করে এবং শেষ পর্যন্ত কম কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গত হয়।"
দিকনির্দেশক পুনঃক্রিস্টালাইজেশন সেটআপ। গরম অঞ্চলের মাধ্যমে কুল্যান্ট থেকে নমুনাটি সরান। গরম অঞ্চলের সামনে খাড়া তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট একটি উচ্চ স্থানচ্যুতি ঘনত্ব বজায় রাখে যা পুনঃক্রিস্টালাইজেশন সামনের দিকে নিয়ে যায়।
উচ্চ তাপমাত্রার সংকর ধাতুগুলির দিকনির্দেশক পুনর্নির্মাণ
এমআইটি টিমের নতুন পদ্ধতি হল দিকনির্দেশনামূলক পুনঃক্রিস্টালাইজেশনের একটি রূপ, একটি তাপ চিকিত্সা যা একটি উপাদানকে একটি গরম অঞ্চলের মধ্য দিয়ে সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রিত গতিতে স্থানান্তরিত করে, উপাদানটির অনেকগুলি মাইক্রোস্কোপিক দানাকে বৃহত্তর, শক্তিশালী, আরও টেকসই ইউনিফর্ম স্ফটিকের মধ্যে মিশ্রিত করে।
গবেষকরা একটি 3D মুদ্রিত সুপারঅ্যালোয়ের দিকনির্দেশক পুনঃক্রিস্টালাইজেশন ব্যবহার করেছেন, যা সাধারণত গ্যাস টারবাইনে ঢালাই এবং ব্যবহৃত হয়। তারা রড-আকৃতির 3D প্রিন্টেড নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালোয়ে পদ্ধতিটি পরীক্ষা করেছিল, যা সরাসরি ইন্ডাকশন কয়েলের নীচে একটি কক্ষ-তাপমাত্রার জলের স্নানে নিমজ্জিত ছিল। তারা ধীরে ধীরে প্রতিটি রডকে পানি থেকে টেনে আনে এবং বিভিন্ন গতিতে কয়েলগুলি নিয়ন্ত্রণ করে, 1,200 এবং 1,245 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় রডগুলিকে তীব্রভাবে গরম করে।
তারা দেখতে পেল যে একটি নির্দিষ্ট গতিতে (2.5 মিমি/ঘন্টা) এবং একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় (1,235 ডিগ্রি সেলসিয়াস) রড টানলে একটি খাড়া তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট তৈরি হয় যা মুদ্রিত উপাদানের সূক্ষ্ম-দানাযুক্ত মাইক্রোস্ট্রাকচারে একটি রূপান্তর ঘটায়।
"বস্তুটি ছোট ছোট কণা হিসাবে শুরু হয় যাকে স্থানচ্যুতি বলা হয়, ভাঙা স্প্যাগেটির মতো," কর্ডেরো ব্যাখ্যা করেন। "যখন আপনি উপাদান গরম করেন, তখন এই ত্রুটিগুলি অদৃশ্য হয়ে যায় এবং পুনরায় কনফিগার হয় এবং শস্য বৃদ্ধি পায়।" আমরা ত্রুটিযুক্ত উপাদান এবং ছোট শস্য গ্রহণ করে শস্যকে দীর্ঘায়িত করতে থাকি, একটি প্রক্রিয়া যাকে পুনঃক্রিস্টালাইজেশন বলা হয়।
অবশেষে, অপটিক্যাল এবং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে তাপ-চিকিত্সা করা রডগুলির পরীক্ষা নিশ্চিত করেছে যে 3D প্রিন্টেড ধাতব অংশগুলির পৃষ্ঠের মাইক্রোস্কোপিক দানাগুলি "কলামার" দানায় স্থাপন করা হয়েছিল, যার ফলে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত ক্রিপ বৈশিষ্ট্যগুলি হয়েছে৷ রড নমুনার অঙ্কন গতি এবং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে, মুদ্রিত কণা নির্দিষ্ট মাপ এবং অভিযোজন অর্জন করতে পারে। নিয়ন্ত্রণের এই স্তরটি টারবাইন নির্মাতারা স্বাগত জানাতে পারে। এই অগ্রগতি শুধুমাত্র পদার্থ বিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ মাইলফলকই চিহ্নিত করে না বরং শিল্প জুড়ে উদ্ভাবনের নতুন পথও খুলে দেয়।