क्या 3डी प्रिंटिंग साइकिलिंग अगली बड़ी चीज है?

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क्या 3डी प्रिंटिंग साइकिलिंग अगली बड़ी चीज है?
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कंप्यूटर ड्रॉइंग से ऑब्जेक्ट बनाने वाले सेल्फ-रेप्लिकेटिंग प्रिंटर? विज्ञान कथा नहीं, बल्कि एक वास्तविकता जो निर्माण में क्रांति लाने के लिए तैयार है।

यद्यपि आप शायद यह न सोचें, 1986 एक महत्वपूर्ण वर्ष था। लंदन स्टॉक एक्सचेंज के विनियमन ने पैसे के बारे में हमारे सोचने के तरीके को बदल दिया; चेरनोबिल ने परमाणु ऊर्जा के बारे में हमारे सोचने के तरीके को बदल दिया; टॉप गन ने मूवी साउंडट्रैक के बारे में हमारे सोचने के तरीके को बदल दिया, और सावधानी से ध्यान देने वालों के लिए, चक हल नाम के एक अमेरिकी सज्जन ने निर्माण के बारे में हमारे सोचने के तरीके को बदल दिया।

उस वर्ष 11 मार्च को (शायद रोम की पारंपरिक स्थापना के दस लाख दिन बाद), हल को अमेरिकी पेटेंट संख्या 4, 575, 330 के साथ जारी किया गया था: 'स्टीरियोलिथोग्राफी द्वारा त्रि-आयामी वस्तुओं के उत्पादन के लिए उपकरण'। और इसलिए 3D प्रिंटर का जन्म हुआ।

'चक हल वह आदमी था जिसने यह सब शुरू किया था, ' 3D प्रिंटिंग कंपनी 3T RPD के सेल्स मैनेजर फिल किलबर्न कहते हैं। 'वह उस समय ज़ेरॉक्स के लिए काम कर रहे थे, और एक ठोस त्रि-आयामी मॉडल बनाने के लिए एक-दूसरे के ऊपर स्याही लगाने का विचार आया। उन्होंने इस प्रक्रिया को अपनाया और पहली 3डी प्रिंटिंग कंपनी, 3डी सिस्टम्स की शुरुआत की।'

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शुरुआत में

हल के मूल 3डी प्रिंटर ने एक तरल फोटोपॉलिमर के एक वैट की सतह पर दो-आयामी आकार खींचने के लिए एक पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग किया, एक पदार्थ जो अल्ट्रा-वायलेट किरणों के संपर्क में आने पर ठोस हो जाता है। यह प्रक्रिया बार-बार होती है, एक 3D ऑब्जेक्ट बनाने के लिए 2D परतों का निर्माण। जबकि 3D प्रिंटर में उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं और सामग्री तब से एक लंबा सफर तय कर चुकी हैं, मूल बातें वही रहती हैं।

'अब हम जिन मशीनों का उपयोग करते हैं उनमें लेज़रों का उपयोग होता है,' 3T RPD के IT प्रबंधक मार्टीन हैरिस कहते हैं। 'प्रक्रिया बेहद चतुर है, लेकिन अपने मूल रूप में यह बहुत आसान है: कुछ पाउडर लें और इसे पिघलाएं।तो हमारी मशीनों में आपके पास पाउडर सामग्री का एक बिस्तर होता है, उदाहरण के लिए नायलॉन, जिसे प्रिंटर के कक्ष में उसके पिघलने बिंदु के ठीक नीचे गर्म किया जाता है। लेज़र तब उस घटक के द्वि-आयामी क्रॉस सेक्शन का पता लगाते हैं, जिसे आप पाउडर पर बनाना चाहते हैं, हर बार एक 2D परत को पिघलाते हैं। एक बार एक परत का पता लगाने के बाद, प्रिंटर का बिस्तर नीचे गिर जाता है, मान लीजिए, 120 माइक्रोन [0.12 मिमी], फिर एक री-कोटर आर्म शीर्ष पर पाउडर सामग्री की एक और परत फैलाता है और प्रक्रिया फिर से शुरू होती है, लेजर ट्रेसिंग के साथ अगली परत बाहर।'

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यह प्रक्रिया 'सिन्टरिंग' की विधि पर आधारित है, जहां उच्च तापमान पर एक पाउडर के कणों में परमाणु एक दूसरे में फैल जाते हैं और एक ठोस टुकड़ा बन जाते हैं। लेकिन केवल कुछ प्लास्टिक पर एक लेज़र को लक्षित करना और एक उपयोगी वस्तु के उभरने की अपेक्षा करना पर्याप्त नहीं है।

‘आप जो सबसे पहले करते हैं वह एक 3D CAD [कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन] मॉडल है जिसे आप बनाना चाहते हैं, 'हैरिस कहते हैं।'फिर, बीस्पोक सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके, आप मॉडल को वर्चुअल 3 डी स्पेस में पैक करते हैं जो प्रिंटर बेड के आकार को प्रतिबिंबित करता है। वहां से आप अपनी सभी फाइलों को एसटीएल - स्टीरियोलिथोग्राफी, या त्रिकोणीय फाइलों में सहेजते हैं - और जब आप फाइलें तैयार कर लेते हैं तो आप मूल रूप से उन सभी को उस मोटाई में काट देते हैं जो आप बना रहे हैं। उन सभी स्लाइस की गई फ़ाइलें कंप्यूटर को भेजी जाती हैं जो प्रिंटर को नियंत्रित करती हैं और फिर यह केवल गो दबाने का मामला है, और प्रिंटर इसे प्रिंट करेगा। विडंबना यह है कि इन प्रिंटरों के बहुत सारे हिस्से यहां अन्य प्रिंटरों पर मुद्रित होते हैं, इसलिए वे स्वयं-दोहराने वाले बन गए हैं।'

हैरिस पिछले 13 वर्षों से 3T RPD के साथ जुड़ा हुआ है और, हाल ही में, रेस वेयर की स्थापना की है, एक साइकिल घटक कंपनी जो अपने उत्पादों का निर्माण करती है - प्लास्टिक Garmin माउंट से लेकर टाइटेनियम चेन कैचर तक - 3T RPD के प्रिंटर का उपयोग करके।

‘मैं इसमें शामिल हो गया क्योंकि मैं एक एसआरएम चलाता हूं और मेरे पास ईस्टन टीटी बार की एक जोड़ी है, 'हैरिस कहते हैं। 'जब मैं बार माउंट की तलाश में गया, तो मुझे कुछ भयानक एडाप्टर किट मिल गई, इसलिए मैंने सोचा कि मैं अपना खुद का बनाउंगा।मुझे लगा कि अगर मैं अपने लिए एक बना रहा हूं, तो मैं देखूंगा कि क्या कोई और भी चाहता है, इसलिए मैं एक टीटी फोरम पर गया और आसपास पूछा। जेसन स्वान नामक इस व्यक्ति ने कहा कि वह एक गार्मिन चाहता था, और वह एक सीएडी डिजाइनर था इसलिए उसने मुझे डिजाइन दिया। पहले पुनरावृत्ति से उस संस्करण तक पहुंचने में हमें केवल तीन या चार महीने लगे, जिसे हम अभी बेच रहे हैं।'

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जैसा कि हैरिस इंगित करता है, 3D निर्माण के साथ आने वाली प्रमुख प्रगति में से एक गति और आसानी है जिस पर उत्पादों का उत्पादन और सम्मान किया जा सकता है। अधिक पारंपरिक तरीकों की तुलना में ड्राइंग बोर्ड से तैयार लेख तक की समग्र प्रक्रिया असाधारण रूप से तेज़ है - हालांकि मुद्रित होने वाले उत्पादों की जटिलता और संख्या के आधार पर निर्माण समय में कुछ घंटों से लेकर लगभग एक सप्ताह तक का समय लग सकता है।

‘इंजेक्शन मोल्डिंग जैसी अन्य निर्माण प्रक्रियाओं के विपरीत, 3 डी प्रिंटिंग के साथ कोई टूलिंग नहीं है, 'हैरिस कहते हैं। 'मुझे बस इतना करना है कि सीएडी मॉडल बनाएं, कुछ टेस्ट रन करें, कुछ बदलाव करें और फिर जब मैं इससे खुश हो जाऊं, तो प्रिंट करना शुरू कर दूं।लोगों को इसके आसपास अपना सिर पाने में मुश्किल होती है। वे पूछते हैं कि लीड टाइम क्या है और मैं जवाब दे सकता हूं, "दो या तीन सप्ताह," जबकि वे किसी के यह कहने के आदी हैं, "यह अगले साल की चौथी तिमाही तक तैयार हो जाएगा।"'

रैपिड प्रोटोटाइप

बेशक 3T RPD और रेस वेयर अकेले नहीं हैं; ऐसे अन्य निर्माता और उद्योग हैं जो वर्तमान में 3D प्रिंटिंग का लाभ उठा रहे हैं और सीमाओं को और आगे बढ़ाना चाहते हैं। ऑडी ने आरएसक्यू कॉन्सेप्ट कार बनाने के लिए 3डी प्रिंटिंग रोबोट का इस्तेमाल किया जो फिल्म I, रोबोट में दिखाई दी; सौबर जैसी फॉर्मूला वन टीमें अपनी कारों पर 3डी प्रिंटेड ब्रेक डक्ट्स का उपयोग करती हैं, और हाल ही में, डच आर्किटेक्ट फर्म डस आर्किटेक्ट्स ने पूरे घर को 3डी प्रिंट करने की योजना की घोषणा की। इसलिए, यदि यह सब संभव है (घर कथित तौर पर छह मीटर ऊंचे प्रिंटर पर 'कर्मरमेकर' नामक भागों में बनाया जाएगा), तो बाइक के लिए इसके क्या निहितार्थ हो सकते हैं? एक व्यक्ति जो सोचता है कि वह जानता है, रिडले बाइक, डिर्क वैन डेन बर्क में अनुसंधान और विकास का प्रमुख है।

'हम पिछले दो या तीन वर्षों से छोटे प्रोटोटाइप घटकों को प्रिंट कर रहे हैं, जैसे नूह फास्ट फोर्क के लिए ब्रेक, 'वान डेन बर्क कहते हैं। 'लेकिन इस साल पहली बार [2013] हमने डीन टीटी बाइक के अपने नए संस्करण के विकास के हिस्से के रूप में एक पूरा फ्रेम मुद्रित किया है। यह सवारी या तनाव परीक्षण के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है, लेकिन यह पवन-सुरंग और असेंबली परीक्षण में हवाई परीक्षण के लिए बहुत अच्छा है, जहां हम यह देखने के लिए वास्तविक घटकों के साथ इसे बना सकते हैं कि सब कुछ फिट बैठता है। '

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रेस वेयर की तरह, इस विशेष प्रकार की 3डी प्रिंटिंग - जिसे रैपिड प्रोटोटाइपिंग के रूप में जाना जाता है - रिडले को जल्दी और सस्ते में बदलाव करने की अनुमति देता है। 'डीन ने सुरंग में परीक्षण करने के लिए ट्यूब के आकार के साथ शुरुआत की। फिर हमने पूरे फ्रेम बनाए। हम इनका परीक्षण करते हैं, मूल्यांकन करते हैं, फिर वापस जाते हैं और छोटे बदलाव करते हैं। यह बहुत अच्छी बात है - छोटे बदलाव बहुत तेजी से किए जा सकते हैं। आपको बस एक बटन दबाना है और प्रिंटर के प्रिंटिंग बंद होने का इंतजार करना है।

‘पहले आप एक फ्रेम बनाने के लिए कंप्यूटर और सॉफ्टवेयर का उपयोग करते थे, उस बिंदु तक जहां आप हरी बत्ती देते हैं और फ्रेम निर्माता मोल्ड्स को काटना शुरू कर देते हैं। जबकि 3D प्रिंटिंग सस्ती तकनीक नहीं है, यह निश्चित रूप से एक सांचे को खोलने से सस्ता है, फ्रेम में कुछ गड़बड़ है और फिर से शुरू करना है, 'वान डे बर्क कहते हैं।

तो, अगर 3टी आरपीडी जैसी कंपनियां धातु में प्रिंट कर सकती हैं और रिडले जैसे निर्माता पहले से ही पूरे प्रोटोटाइप बाइक फ्रेम प्रिंट कर रहे हैं, तो हम दोनों को एक साथ क्यों नहीं रख सकते और सवारी करने योग्य बाइक प्रिंट करना शुरू कर सकते हैं?

'एक पूर्ण फ्रेम के लिए यह काफी मुश्किल है क्योंकि जिस तरह से सवारी के दौरान एक फ्रेम लोड किया जाता है,' वैन डेन बर्क बताते हैं। 'यह एक जटिल संरचना है जिसे सभी प्रकार के तनावों और तनावों से निपटने में सक्षम होना चाहिए। कार्बन के साथ, जिस तरह से आप परतें बनाते हैं वह एक निश्चित दिशा में एक फ्रेम को मजबूत या कठोर बनाता है। मुद्रण के साथके गुणों को नियंत्रित करना कहीं अधिक कठिन है

सामग्री और यही फ्रेम उत्पादन को कठिन बनाती है। हालांकि, चीजें निश्चित रूप से उस दिशा में जा रही हैं।'

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पैमाने की अर्थव्यवस्था

ब्रिस्टल में चैनल पर वापस, एक ऐसी कंपनी है जिसके लिए 3D प्रिंटेड फ़्रेम की वास्तविकता और भी करीब होती जा रही है - कम से कम आंशिक रूप से।

चार्ज बाइक्स ईएडीएस (यूरोपियन एरोनॉटिक डिफेंस एंड स्पेस कंपनी) के साथ काम कर रहा है ताकि पहला प्रोडक्शन-प्रिंटेड ड्रॉपआउट बनाया जा सके। Ti6Al4V टाइटेनियम से निर्मित, ड्रॉपआउट्स को चार्ज के फ्रीजर क्रॉस बाइक में वेल्ड करने के लिए ताइवान में भेजे जाने से पहले EADS की सुविधा पर मुद्रित किया जाता है। हालांकि, जबकि EN परीक्षण और चार्ज समर्थक राइडर क्रिस मेटकाफ के तहत आठ महीने के कठिन परिश्रम ने ड्रॉपआउट्स को अपने CNC'd चचेरे भाइयों की तरह ही सफल होने के लिए दिखाया है, वे, और जिस प्रक्रिया का वे हिस्सा हैं, वे सीमाओं के बिना नहीं हैं।

चार्ज के नील कजिन्स कहते हैं, 'वर्तमान में प्रिंट किए गए ड्रॉपआउट एक मानक फ्रीजर फ्रेम की लागत में 20% जोड़ते हैं, क्योंकि प्रत्येक बिल्ड केवल प्रिंटर के आकार के कारण अधिकतम 50 ड्रॉपआउट उत्पन्न कर सकता है।हम वहां प्रिंटरों की संख्या के साथ भी सीमित हैं - वर्तमान में यूके में केवल तीन अन्य कंपनियों के पास हैं - और उनका उपयोग करने के लिए आवश्यक विशेषज्ञता और कौशल।'

चचेरे भाई बताते हैं कि ऐसा कोई कारण नहीं है कि भविष्य में ऐसे पुर्जों के उत्पादन की लागत कम न हो क्योंकि मशीन के आकार और संख्या में वृद्धि होती है, लेकिन कुछ समय के लिए वह इस बारे में यथार्थवादी है कि तकनीक किस ओर जा रही है: 'हम हैं हमेशा पुर्जों के लिए योजनाएं लेकर आते हैं और अभी-अभी यहां एक नए औद्योगिक डिजाइनर को काम पर रखा है। एक बात याद रखनी है कि बहुत सारे पुर्जे इतने महंगे होंगे कि हमें सावधान रहना होगा कि हम ऐसा कुछ न करें जो हमारे वितरकों के शेल्फ पर सालों तक बैठे रहे। उस ने कहा, बाइक उद्योग में बहुत से बड़े खिलाड़ी प्रौद्योगिकी के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त करने के लिए हमारे और ईएडीएस के संपर्क में हैं, और कम अवधि में मैं हब, मेच जैसे घटकों को बनाने के लिए 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग आसानी से देख सकता हूं। और कैसेट।'

रेस वेयर के मार्टिन हैरिस एक कदम आगे हो सकते हैं, जिन्होंने टाइटेनियम स्टेम बनाने के लिए वायुगतिकीय गुरु साइमन स्मार्ट के साथ सहयोग किया है।एक समाप्त, बिक्री योग्य वस्तु होने से बहुत दूर (हैरिस का अनुमान है कि वर्तमान संस्करण की कीमत उसे £ 5,000 है, इसलिए किसी को स्थानांतरित करना थोड़ा मुश्किल हो सकता है), यह सिर्फ यह साबित करने का कार्य करता है कि वर्तमान में 3D प्रिंटिंग किस स्तर पर है, और यह भी कि क्या इसे वहां तक ले जाना होगा जहां रेस वेयर और चार्ज जैसी कंपनियां जाना चाहेंगी।

‘3डी प्रिंटिंग के भविष्य की कुंजी प्रक्रिया को समझना है,’ 3टी आरपीडी के फिल किलबर्न कहते हैं। 'लोगों को तकनीक में विश्वास दिलाने के लिए, लोगों को यह शिक्षित करने के लिए कि यह क्या कर सकता है और क्या नहीं, इसके लिए हमारी ओर से बहुत सारे मिशनरी काम हुए हैं। प्रक्रिया को समझने के बाद ही आप इसका लाभ उठा सकते हैं। यह अभी तक वहां नहीं पहुंचा है, लेकिन जब ऐसा होता है, तो 3डी प्रिंटिंग में विस्फोट होने वाला है।'

अच्छे प्रिंट: 3डी प्रिंटिंग वास्तव में कैसे काम करती है

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  • प्लास्टिक के निर्माण के साथ-साथ, 3T RPD में मशीनों की एक श्रृंखला है जो धातु के हिस्सों को प्रिंट करती है, जैसे रेस वेयर द्वारा कमीशन किए गए ये टाइटेनियम चेन कैचर।
  • प्रिंटर कक्ष को 70°C तक गर्म किया जाता है, इससे पहले कि 1,000°C+ पर काम करने वाले एकल फाइबर लेजर, टाइटेनियम पाउडर के एक बिस्तर में दो आयामी परतों का पता लगाता है।
  • जो चमकदार सफेद रोशनी आप देख सकते हैं वह लेज़र का बिंदु नहीं है, बल्कि एक तीव्र प्रकाश है जो पाउडर टाइटेनियम के पिघलने पर उत्सर्जित होता है।
  • चेन कैचर 20-माइक्रोन परतों में निर्मित होते हैं - प्रत्येक परत का पता लगाने के बाद, पाउडर की एक नई परत फैलने से पहले प्रिंटर बेड 0.02 मिमी कम हो जाता है।
  • धातु प्रिंटर बेड प्लास्टिक प्रिंटर बेड की तुलना में बहुत छोटे होते हैं। लेकिन 3T RPD की नवीनतम मशीनें पहले से ही अपने पूर्ववर्तियों की तुलना में 50% अधिक निर्मित करती हैं।
  • प्रिंटर को बड़ा बनाने में सबसे बड़ी समस्या फ़ोकसिंग लेज़रों के साथ आती है। छोटे धातु के प्रिंटर एक लेज़र का उपयोग करते हैं, जबकि बड़े क्षेत्र के प्लास्टिक प्रिंटर को दो का उपयोग करना चाहिए।
  • टाइटेनियम में तीन चेन कैचर्स को प्रिंट करने में लगभग चार घंटे लगते हैं। 50 तक प्रिंटर बेड में निचोड़ा जा सकता है, लेकिन निर्माण का समय लगभग 12 घंटे तक बढ़ जाएगा।
  • जब निर्माण समाप्त हो जाता है, तो भागों को लगभग रेत के ढेर से पत्थर निकालने की तरह हटाया जा सकता है। बचे हुए पाउडर में से अधिकांश को पुनर्नवीनीकरण किया जाता है और अगले निर्माण में वापस डाल दिया जाता है।

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