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3 डी प्रिंटिंग की नई क्षमता: तारे के बीच प्रवास और अंतरिक्ष का विकास

Nov 27, 2020

3 डी कंप्यूटर प्रौद्योगिकी का उपयोग करना, सामग्री के परत-दर-परत संचय द्वारा वस्तुओं के निर्माण की योजक विनिर्माण प्रौद्योगिकी तेजी से अंतरिक्ष उपकरण निर्माण में सबसे आगे होती जा रही है । वैज्ञानिकों का मानना है कि 3डी प्रिंटिंग अलौकिक अंतरिक्ष के विकास में काफी तेजी ला सकती है। 3डी प्रिंटर के "स्पेस मैन्युफैक्चरिंग" को कैसे अनुकूलित करें और मुद्रित घटकों की सुरक्षा में सुधार करें? नैनोस्टेलाइट्स के लिए अल्ट्रा-लाइट ऑप्टिकल सिस्टम बनाने के लिए नई तकनीकों का उपयोग कैसे करें? रूसी विश्वविद्यालयों ("5-100" परियोजना के सदस्यों) के शोधकर्ताओं ने अपने नवीनतम घटनाक्रम पेश किए ।

space discovery

नई विधि के मुख्य फायदों में से एक यह है कि एक 3 डी प्रिंटर एक पारंपरिक कारखाने में बड़ी संख्या में उपकरणों की जगह ले सकता है। नवंबर 2020 में, फोर्ब्स पत्रिका ने उद्यमियों के ध्यान के योग्य पांच क्रांतिकारी नई प्रौद्योगिकियों की सूची में योजक विनिर्माण प्रौद्योगिकी (लैटिन additivus-add से) शामिल किया। लेख के लेखक ने बताया कि एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग टेक्नोलॉजी एयरोस्पेस इंडस्ट्री को भारी लाभ दिलाएगी । इस क्षेत्र में, उत्पाद वजन आमतौर पर परिवहन लागत को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है।


स्पेस 3डी प्रिंटिंग अलौकिक अंतरिक्ष के विकास में काफी तेजी ला सकती है; योजक विनिर्माण प्रौद्योगिकी भी सक्रिय रूप से रॉकेट विनिर्माण उद्योग मर्मज्ञ है ।


30 मई, २०२० को क्रू ड्रैगन अंतरिक्ष यान और फाल्कन 9 रॉकेट के प्रक्षेपण में भाग लेने वाले अंतरिक्ष यात्रियों रॉबर्ट बेकन और डौग हर्ले के हेलमेट 3डी प्रिंटिंग तकनीक का इस्तेमाल करते हुए सिलवाया गया ।


स्पेसएक्स एयरोस्पेस कॉरपोरेशन के प्रमुख एऑन मस्क ने कहा कि 3डी प्रिंटिंग का इस्तेमाल करते हुए टिकाऊ हाई-परफॉर्मेंस इंजन पार्ट्स का निर्माण किया जा सकता है और खर्च किया गया समय और पैसा पारंपरिक विनिर्माण तरीकों का इस्तेमाल करने का केवल एक छोटा सा हिस्सा है । २०१४ में स्पेसएक्स ने पहले 3डी प्रिंटेड कंपोनेंट का निर्माण पहले ही कर लिया था ।


"ब्लू ओरिजिन" एयरोस्पेस कंपनी जेफ बेजोस बीई-4 इंजन घटकों को प्रिंट करने के लिए योजक विनिर्माण प्रौद्योगिकी का उपयोग करती है। अमेरिका (सापेक्षतावादी अंतरिक्ष) और यूनाइटेड किंगडम (ओबेक्स) की युवा रॉकेट कंपनियां भी 3डी प्रिंटर की संभावनाओं का पूरा लाभ उठाने की योजना बना रही हैं ।


3डी-कंपोनेंट्स की सुरक्षा में सुधार

3D Printing For Space

साथ ही, यहां तक कि 3 डी मुद्रित घटकों में सबसे छोटी दोष भी बनाए गए उपकरणों की सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण हैं। नेशनल रिसर्च यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी एमआईएसआईएस (NUST MISIS) के वैज्ञानिकों ने एल्यूमीनियम की 3डी प्रिंटिंग तकनीक में सुधार करने और उत्पाद की कठोरता को १.५ गुना तक बढ़ाने में सफल रहे ।


NUST MISIS शोधकर्ताओं का मानना है कि इस तरह के दोषों का मुख्य जोखिम सामग्री की उच्च porosity है, कारणों में से एक मूल एल्यूमीनियम पाउडर की विशेषताओं है । यह सुनिश्चित करने के लिए कि मुद्रित उत्पाद का माइक्रोस्ट्रक्चर एक समान और घना है, वैज्ञानिकों ने सामग्री की कम छिद्रता सुनिश्चित करने और इसकी कठोरता को १.५ गुना तक बढ़ाने के लिए एल्यूमीनियम पाउडर में कार्बन नैनोफाइबर जोड़ने की एक विधि का प्रस्ताव किया है । अनुसंधान के परिणाम "कंपोजिट कम्युनिकेशंस" पत्रिका में प्रकाशित होते हैं।


NUST MISIS के प्रोफेसर अलेक्जेंडर ग्रूमोव ने कहा: "कार्बन नैनोफाइबर में उच्च थर्मल चालकता होती है, जो उत्पाद संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान चयनात्मक लेजर पिघलने चरण के दौरान प्रिंटिंग परतों के बीच तापमान ढाल को कम करने में मदद करती है। इसलिए, सामग्री माइक्रोस्ट्रक्चर की असंगति लगभग पूरी तरह से समाप्त हो सकती है।


उपयोग किए जाने वाले कार्बन नैनोफाइबर तेल क्षेत्र से जुड़ी गैस को संसाधित करने के उप-उत्पाद हैं। इसकी उत्प्रेरक अपघटन प्रक्रिया के दौरान, उत्प्रेरक द्वारा फैले धातु कणों पर नैनोफाइबर के रूप में कार्बन जमा होता है। वैज्ञानिकों ने यह भी बताया कि संबद्ध गैस आमतौर पर तेल और गैस क्षेत्रों में "निकाल दिया और जला" है, पर्यावरण को नुकसान पहुंचाने के लिए, तो इस नई विधि के उपयोग के महत्वपूर्ण पर्यावरण संरक्षण महत्व है ।


"स्पेस मैन्युफैक्चरिंग" का अनुकूलन करें


एऑन मस्क और अन्य विशेषज्ञों को यकीन है कि 3डी प्रिंटिंग से भविष्य के अंतरिक्ष विकास में मदद मिल सकती है, जैसे मंगल उपनिवेश ।


मंगल ग्रह पर जीवित रहने के लिए, आपको वहां उत्पादन शुरू करने में सक्षम होना चाहिए, और स्थानीय सामग्रियों का सबसे अच्छा उपयोग करें। 3 डी प्रिंटर का उपयोग आधार बनाने और वहां रहने वाले वातावरण का निर्माण करने के लिए किया जा सकता है।


अब भी अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस) के काम में सामग्री हासिल करने की समस्या अभी भी गंभीर है और अगले कार्गो अंतरिक्ष यान के अंतरिक्ष यात्रियों को कई महीने इंतजार करना पड़ता है। कभी-कभी महत्वपूर्ण छोटे हिस्से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं या खो जाते हैं, उदाहरण के लिए, विद्युत संपर्क का प्लास्टिक प्लग अक्सर खो जाता है। इस मामले में, 3 डी प्रिंटर अंतरिक्ष में प्लास्टिक उत्पादों को प्रिंट करके इस समस्या को हल कर सकते हैं। भविष्य में, तारे के बीच उड़ानों के दौरान, उपलब्धता के मुद्दों को और अधिक गंभीर हो जाएगा, और इस तरह के प्रिंटर के लिए मांग अनिवार्य रूप से वृद्धि होगी ।


२०१६ में, नासा ने अंतरिक्ष में बनाया कमीशन के लिए अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक स्थाई 3 डी प्रिंटर स्थापित करने के लिए उपकरण, उपकरण, और कुछ और है कि अंतरिक्ष यात्रियों की जरूरत हो सकती है उत्पादन । इसके बाद कुछ यूरोपीय, चीनी और अन्य कंपनियों ने भी इसी तरह की मशीनों के निर्माण की घोषणा की ।


3डी प्रिंटर विकसित करने वाले शोधकर्ता टॉमस्क यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी (टीपीयू) के वैज्ञानिक ने बताया कि रूस में उत्पादित 3डी प्रिंटर 2021 में अंतरिक्ष में प्रवेश करेगा। इसका लाभ एक अधिक उन्नत मॉड्यूलर प्रणाली है जो उपकरण उन्नयन और रखरखाव का एहसास कर सकती है। इसलिए, जब 3 डी प्रिंटिंग सामग्री सरल प्लास्टिक से सुपरस्ट्रक्चर या समग्र सामग्री में स्विच करती है, तो इंजीनियरों को आज अपने अमेरिकी सहयोगियों की तरह नए प्रिंटर का निर्माण नहीं करना होगा और फिर उन्हें आईएसएस तक पहुंचाना होगा।


टीपीयू की आधुनिक उत्पादन प्रौद्योगिकी विज्ञान और उत्पादन प्रयोगशाला के प्रमुख वासिली फेडोरोव ने कहा: "अब, 3 डी प्रिंटर का कार्य लेआउट अंतिम चरण में है । आईएसएस को भेजे गए उपकरणों में मशीनरी, मौसम और अन्य भारों के लिए सख्त प्रतिरोध है। माँग। इसके अलावा, यह सुनिश्चित करने के लिए कि 3 डी प्रिंटर अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बिल्कुल सुरक्षित है। अब, यह सब निरीक्षण किया जा रहा है, और परीक्षण और निरीक्षण की एक श्रृंखला किया गया है । इसके साथ ही प्रिंटर के लिए विशेष रूप से स्थापित सॉफ्टवेयर में सुधार किया गया है ।


नैनोस्टेलाइट्स के लिए अल्ट्रा-लाइट ऑप्टिकल सिस्टम बनाएं


3डी प्रिंटिंग की संभावना समारा विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों को विवर्तक प्रकाशिकी के साथ नैनोसेटेलाइट के लिए एक अद्वितीय अल्ट्रा-लाइट ऑप्टिकल सिस्टम बनाने की अनुमति देती है। शोधकर्ताओं का कहना है कि अंतरिक्ष में प्रवेश करने के लिए डिफ्रेक्टिव ऑप्टिक्स के साथ यह दुनिया का पहला लेंस होगा।


ऑप्टिकल सिस्टम का मूल विश्वविद्यालय में विकसित प्लेन डिफ्रेक्टिव लेंस है, जिसमें अनूठी विशेषताएं हैं। इस लेंस पर आधारित लेंस आधुनिक लंबी दूरी के लेंस के लेंस प्रणाली की जगह है, और इसकी विशेषताओं हल्के वजन (ऑप्टिकल घटकों के साथ १०० ग्राम से कम वजनी) और छोटे आकार हैं ।


लेंस एक अभिनव बायोनिक आकार खोल है और सबसे अच्छी तकनीक के साथ बनाया गया है वजन को कम करने के लिए, जबकि शक्ति विशेषताओं को बनाए रखने । अंतरिक्ष यान घटकों की जटिल बाहरी आकार और आंतरिक संरचना SLM280HL चयनात्मक लेजर फ्यूजन उपकरण पर मुद्रित 3 डी हैं।


वैज्ञानिकों के अनुसार, जितना संभव हो घटकों के वजन को कम करने के लिए, इसकी आंतरिक संरचना में टोपोलॉजी अनुकूलन किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप विशेष शहद ब्लॉक जोड़े गए हैं। इस हिस्से का आकार 70×80×100 मिमी है। योजक विनिर्माण प्रौद्योगिकी के उपयोग के कारण, इसका वजन पारंपरिक तरीकों द्वारा निर्मित समान भागों की तुलना में लगभग 40% हल्का है।


समारा विश्वविद्यालय में इंजन उत्पादन प्रौद्योगिकी के शिक्षण और अनुसंधान कार्यालय में एसोसिएट प्रोफेसर विटाली स्मेलोव ने कहा: "लेंस शेल AlSi10Mg एल्यूमीनियम अलॉय पाउडर से बना है । रूस में उत्पादित अलॉय रूस और विदेश दोनों में एक उच्च प्रतिष्ठा प्राप्त है । एयरोस्पेस और विमानन के क्षेत्र में, वजन मुख्य विशेषता है, और उद्योग इस संकेतक को कम करने की कोशिश कर रहा है ।


वैज्ञानिकों ने मूल संरचना के बहु-चरण टोपोलॉजी अनुकूलन का प्रदर्शन किया, कई रूपों को प्राप्त किया और विश्लेषण किया।


समारा विश्वविद्यालय के शोधकर्ता एंटोन अगापोविच ने कहा: "हमने CADFEM सीआईएस टोपोलॉजी ऑप्टिमाइजेशन और एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग टेक्नोलॉजी के क्षेत्र में विशेषज्ञों के साथ सहयोग किया है और विश्व एयरोस्पेस उद्योग आधुनिक आवश्यकताओं की जरूरतों को पूरा करने के लिए एक नए प्रकार की संरचना प्राप्त करने के लिए बहुत काम किया है ।


वैज्ञानिकों के मुताबिक, इसी तरह के उत्पाद, जैसे क्यूबसैट छिपकली इमेजर (छिपकली इमेजर) के लेंस, लागत २३,००० यूरो, और ऑप्टिकल सिस्टम वे विकसित कर रहे है की कीमत बहुत कम हो जाएगा ।


"5-100" राष्ट्रीय "शिक्षा" परियोजना के ढांचे के भीतर लागू योजना के लिए रूसी विश्वविद्यालयों को अपनी वैज्ञानिक अनुसंधान क्षमता में वृद्धि और वैश्विक शिक्षा सेवा बाजार में अपनी प्रतिस्पर्धी स्थिति में सुधार करने में मदद करना है ।