লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং (এএম) প্রযুক্তি, এর উচ্চ উৎপাদন নির্ভুলতা, শক্তিশালী নমনীয়তা এবং উচ্চ মাত্রার স্বয়ংক্রিয়তার সুবিধার কারণে, স্বয়ংচালিত, চিকিৎসা, মহাকাশ ইত্যাদির মতো ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান (যেমন রকেট জ্বালানির নজল, স্যাটেলাইট অ্যান্টেনা ব্র্যাকেট, মানবদেহে প্রতিস্থাপিত যন্ত্রাংশ ইত্যাদি) তৈরিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই প্রযুক্তি উপাদানের গঠন এবং কর্মক্ষমতার সমন্বিত উৎপাদনের মাধ্যমে মুদ্রিত যন্ত্রাংশের সংমিশ্রণ কর্মক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে। বর্তমানে, লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তিতে সাধারণত একটি ফোকাসড গাউসিয়ান বিম ব্যবহার করা হয়, যার কেন্দ্রে শক্তি বেশি এবং প্রান্তে কম থাকে। তবে, এটি প্রায়শই গলিত পদার্থে উচ্চ তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে, যার ফলে পরবর্তীতে ছিদ্র এবং মোটা দানা তৈরি হয়। বিম শেপিং প্রযুক্তি এই সমস্যা সমাধানের একটি নতুন পদ্ধতি, যা লেজার বিমের শক্তির বণ্টন সামঞ্জস্য করে মুদ্রণের দক্ষতা এবং গুণমান উন্নত করে।
প্রচলিত সাবট্র্যাকশন এবং ইকুইভ্যালেন্ট ম্যানুফ্যাকচারিং-এর তুলনায়, মেটাল অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তির কিছু সুবিধা রয়েছে, যেমন—উৎপাদন চক্রের স্বল্প সময়, উচ্চ প্রক্রিয়াকরণ নির্ভুলতা, উচ্চ উপাদান ব্যবহারের হার এবং যন্ত্রাংশের ভালো সামগ্রিক কর্মক্ষমতা। তাই, মেটাল অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তি মহাকাশ, অস্ত্র ও সরঞ্জাম, পারমাণবিক শক্তি, বায়োফার্মাসিউটিক্যালস এবং অটোমোবাইলের মতো শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। বিচ্ছিন্ন স্তূপীকরণের নীতির উপর ভিত্তি করে, মেটাল অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং একটি শক্তির উৎস (যেমন লেজার, আর্ক বা ইলেকট্রন বিম) ব্যবহার করে পাউডার বা তার গলিয়ে ফেলে এবং তারপর লক্ষ্যবস্তু উপাদানটি তৈরি করার জন্য সেগুলোকে স্তরে স্তরে সাজিয়ে রাখে। অল্প পরিমাণে, জটিল কাঠামো বা ব্যক্তিগতকৃত যন্ত্রাংশ উৎপাদনে এই প্রযুক্তির উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে। যে সমস্ত উপাদান প্রচলিত পদ্ধতিতে প্রক্রিয়াজাত করা যায় না বা করা কঠিন, সেগুলোও অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রস্তুত করার জন্য উপযুক্ত। উপরোক্ত সুবিধাগুলোর কারণে, অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তি দেশীয় ও আন্তর্জাতিক উভয় ক্ষেত্রেই গবেষকদের ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। গত কয়েক দশকে, অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তি দ্রুত অগ্রগতি লাভ করেছে। লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং সরঞ্জামের স্বয়ংক্রিয়তা ও নমনীয়তা এবং উচ্চ লেজার শক্তি ঘনত্ব ও উচ্চ প্রক্রিয়াকরণ নির্ভুলতার ব্যাপক সুবিধার কারণে, উপরে উল্লিখিত তিনটি মেটাল অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তির মধ্যে লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তি সবচেয়ে দ্রুত বিকশিত হয়েছে।
লেজার মেটাল অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তিকে আরও দুটি ভাগে ভাগ করা যায়: এলপিবিএফ (LPBF) এবং ডিইডি (DED)। চিত্র ১-এ এলপিবিএফ এবং ডিইডি প্রক্রিয়ার একটি সাধারণ স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম দেখানো হয়েছে। এলপিবিএফ প্রক্রিয়া, যা সিলেক্টিভ লেজার মেল্টিং (এসএলএম) নামেও পরিচিত, একটি পাউডার বেডের পৃষ্ঠে একটি নির্দিষ্ট পথ বরাবর উচ্চ-শক্তির লেজার রশ্মি স্ক্যান করে জটিল ধাতব উপাদান তৈরি করতে পারে। এরপর, পাউডারটি স্তরে স্তরে গলে যায় এবং জমাট বাঁধে। ডিইডি প্রক্রিয়ার মধ্যে প্রধানত দুটি প্রিন্টিং প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত: লেজার মেল্টিং ডিপোজিশন এবং লেজার ওয়্যার ফিডিং অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং। এই দুটি প্রযুক্তিই একযোগে ধাতব পাউডার বা তার সরবরাহ করে সরাসরি ধাতব যন্ত্রাংশ তৈরি এবং মেরামত করতে পারে। এলপিবিএফ-এর তুলনায় ডিইডি-র উৎপাদনশীলতা বেশি এবং উৎপাদন ক্ষেত্রও বৃহত্তর। এছাড়াও, এই পদ্ধতিতে সুবিধাজনকভাবে কম্পোজিট উপাদান এবং ফাংশনালি গ্রেডেড উপাদানও প্রস্তুত করা যায়। তবে, ডিইডি দ্বারা প্রিন্ট করা যন্ত্রাংশের পৃষ্ঠের গুণমান প্রায়শই খারাপ হয় এবং লক্ষ্য উপাদানটির মাত্রিক নির্ভুলতা উন্নত করার জন্য পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন হয়।
বর্তমান লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়ায়, ফোকাসড গাউসিয়ান বিম সাধারণত শক্তির উৎস হিসেবে ব্যবহৃত হয়। তবে, এর অনন্য শক্তি বন্টনের (কেন্দ্রে বেশি, প্রান্তে কম) কারণে, এটি উচ্চ তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট এবং গলিত পুলের অস্থিতিশীলতা সৃষ্টি করতে পারে। ফলে প্রিন্ট করা অংশগুলোর গঠনগত মান খারাপ হয়। এছাড়াও, যদি গলিত পুলের কেন্দ্রের তাপমাত্রা খুব বেশি হয়, তবে এটি কম গলনাঙ্কের ধাতব উপাদানগুলোকে বাষ্পীভূত করে ফেলবে, যা এলবিপিএফ (LBPF) প্রক্রিয়ার অস্থিতিশীলতাকে আরও বাড়িয়ে তোলে। তাই, ছিদ্রতা বৃদ্ধির সাথে সাথে প্রিন্ট করা অংশগুলোর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং ক্লান্তিজনিত আয়ু উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। গাউসিয়ান বিমের অসম শক্তি বন্টন লেজার শক্তির কম ব্যবহার দক্ষতা এবং অতিরিক্ত শক্তি অপচয়ের কারণও হয়। উন্নত প্রিন্টিং গুণমান অর্জনের জন্য, গবেষকরা লেজার শক্তি, স্ক্যানিং গতি, পাউডার স্তরের পুরুত্ব এবং স্ক্যানিং কৌশলের মতো প্রসেস প্যারামিটারগুলো পরিবর্তন করে গাউসিয়ান বিমের ত্রুটিগুলো পূরণের উপায় অন্বেষণ শুরু করেছেন, যাতে শক্তি সরবরাহের সম্ভাবনা নিয়ন্ত্রণ করা যায়। এই পদ্ধতির অত্যন্ত সংকীর্ণ প্রসেসিং উইন্ডোর কারণে, নির্দিষ্ট ভৌত সীমাবদ্ধতাগুলো আরও অপ্টিমাইজেশনের সম্ভাবনাকে সীমিত করে। উদাহরণস্বরূপ, লেজারের শক্তি এবং স্ক্যানিং গতি বৃদ্ধি করে উচ্চ উৎপাদন দক্ষতা অর্জন করা যায়, কিন্তু এর ফলে প্রায়শই প্রিন্টিংয়ের গুণমান হ্রাস পায়। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, বিম শেপিং কৌশলের মাধ্যমে লেজার শক্তির বণ্টন পরিবর্তন করে উৎপাদন দক্ষতা এবং প্রিন্টিংয়ের গুণমান উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করা সম্ভব হয়েছে, যা লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তির ভবিষ্যৎ উন্নয়নের দিক হতে পারে। বিম শেপিং প্রযুক্তি বলতে সাধারণত ইনপুট বিমের ওয়েভফ্রন্ট বণ্টনকে এমনভাবে সমন্বয় করাকে বোঝায়, যার মাধ্যমে কাঙ্ক্ষিত তীব্রতা বণ্টন এবং প্রসারণ বৈশিষ্ট্য অর্জন করা যায়। মেটাল অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তিতে বিম শেপিং প্রযুক্তির প্রয়োগ চিত্র ২-এ দেখানো হয়েছে।
লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং-এ বিম শেপিং প্রযুক্তির প্রয়োগ
ঐতিহ্যবাহী গাউসিয়ান বিম প্রিন্টিং এর ত্রুটিসমূহ
মেটাল লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তিতে, লেজার রশ্মির শক্তি বন্টন মুদ্রিত অংশের গুণমানের উপর একটি উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। যদিও মেটাল লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং সরঞ্জামগুলিতে গাউসিয়ান রশ্মি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে, অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়ায় এগুলির কিছু গুরুতর অসুবিধা রয়েছে, যেমন—অস্থির মুদ্রণ গুণমান, কম শক্তি ব্যবহার এবং সংকীর্ণ প্রসেস উইন্ডো। এর মধ্যে, মেটাল লেজার অ্যাডিটিভ প্রক্রিয়ার সময় পাউডারের গলন প্রক্রিয়া এবং গলিত পুলের গতিশীলতা পাউডার স্তরের পুরুত্বের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। পাউডার ছিটকে পড়া এবং ক্ষয় অঞ্চলের উপস্থিতির কারণে, পাউডার স্তরের প্রকৃত পুরুত্ব তাত্ত্বিক প্রত্যাশার চেয়ে বেশি হয়। দ্বিতীয়ত, বাষ্প স্তম্ভটি প্রধান পশ্চাৎমুখী জেট স্প্ল্যাশের কারণ হয়। ধাতব বাষ্প পেছনের দেয়ালে ধাক্কা খেয়ে স্প্ল্যাশ তৈরি করে, যা গলিত পুলের অবতল অংশের সাথে লম্বভাবে সামনের দেয়াল বরাবর ছড়িয়ে পড়ে (চিত্র ৩-এ দেখানো হয়েছে)। লেজার রশ্মি এবং স্প্ল্যাশের মধ্যে জটিল মিথস্ক্রিয়ার কারণে, নির্গত স্প্ল্যাশগুলি পরবর্তী পাউডার স্তরগুলির মুদ্রণ গুণমানকে গুরুতরভাবে প্রভাবিত করতে পারে। এছাড়াও, গলিত পুলে কীহোল তৈরি হওয়াও মুদ্রিত অংশের গুণমানকে গুরুতরভাবে প্রভাবিত করে। প্রিন্ট করা অংশের অভ্যন্তরীণ ছিদ্রগুলো প্রধানত অস্থিতিশীল লকিং হোলের কারণে সৃষ্টি হয়।
বিম শেপিং প্রযুক্তিতে ত্রুটি গঠনের প্রক্রিয়া
বিম শেপিং প্রযুক্তি একই সাথে একাধিক মাত্রায় কার্যক্ষমতার উন্নতি ঘটাতে পারে, যা গাউসিয়ান বিম থেকে ভিন্ন। গাউসিয়ান বিম অন্যান্য মাত্রার কার্যক্ষমতা বিসর্জন দিয়ে কেবল একটি মাত্রার কার্যক্ষমতা বৃদ্ধি করে। বিম শেপিং প্রযুক্তি গলিত পুলের তাপমাত্রা বণ্টন এবং প্রবাহের বৈশিষ্ট্য নির্ভুলভাবে সমন্বয় করতে পারে। লেজার শক্তির বণ্টন নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে, একটি স্বল্প তাপমাত্রার তারতম্যসহ অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল একটি গলিত পুল পাওয়া যায়। যথাযথ লেজার শক্তি বণ্টন ছিদ্রতা (porosity) এবং স্পাটারিং ত্রুটি (sputtering defects) দমন করতে এবং ধাতব যন্ত্রাংশে লেজার প্রিন্টিংয়ের মান উন্নত করতে সহায়ক। এটি উৎপাদন দক্ষতা এবং পাউডারের ব্যবহারে বিভিন্ন উন্নতি সাধন করতে পারে। একই সাথে, বিম শেপিং প্রযুক্তি আমাদের আরও বেশি প্রক্রিয়াকরণ কৌশল প্রদান করে, যা প্রক্রিয়া নকশার স্বাধীনতাকে ব্যাপকভাবে প্রসারিত করে এবং এটি লেজার অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং প্রযুক্তিতে একটি বৈপ্লবিক অগ্রগতি।
পোস্ট করার সময়: ২৮-ফেব্রুয়ারি-২০২৪
