টাইটানিয়াম-ভিত্তিক ধাতব পদার্থ প্রকৃতির বাইরে শক্তি আনলক করে।

অতুলনীয় শক্তি এবং বহুমুখিতা সহ একটি গ্রাউন্ডব্রেকিং টাইটানিয়াম মেটামেটেরিয়াল উত্পাদন এবং উচ্চ-গতির বিমান চলাচল করতে পারে।

একটি লাইটওয়েট, উচ্চ-শক্তি টাইটানিয়াম উপাদান ইঞ্জিনিয়ার করা হয়েছে যা শক্তিশালী চিকিত্সা ডিভাইস এবং উদ্ভাবনী যানবাহন এবং মহাকাশযান ডিজাইনের দিকে নিয়ে যেতে পারে। গবেষণা দলটি একটি সাধারণ টাইটানিয়াম খাদ, তি -6 আল -4 v ব্যবহার করেছিল, "মেটামেটারিয়াল" তৈরি করতে, এমন একটি শব্দ যা এমন একটি কৃত্রিম উপাদান বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয় যা প্রকৃতিতে অনন্য বৈশিষ্ট্যযুক্ত নয় - মেটা মানে গ্রীক ভাষায় "ছাড়িয়ে"।

ভিক্টোরিয়া ওয়াটার লিলির মতো প্রকৃতিতে এই জাতীয় অনেক জটিল এবং আশ্চর্যজনকভাবে শক্তিশালী কাঠামো রয়েছে। দক্ষিণ আমেরিকার স্থানীয়, এই বিশাল ভাসমান পাতা তার শিরাগুলির অনন্য জালির কাঠামোর কারণে প্রাপ্তবয়স্ককে সমর্থন করার পক্ষে যথেষ্ট শক্তিশালী।

মনুষ্যনির্মিত উপকরণগুলির কাঠামোগুলি এই গাছপালা এবং অন্যান্য প্রাকৃতিক ছিদ্রযুক্ত উপকরণগুলির মতো নকল করার জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে, সাধারণ কিউব থেকে জটিল ডোডেকাহেড্রন পর্যন্ত বিভিন্ন ল্যাটিস সহ। এই জালির কাঠামোর ছিদ্রগুলি আন্তঃসংযোগ, চ্যানেলগুলি গঠন করে। আরএমআইটি গবেষকদের মতে, "সেলুলার" উপকরণ হিসাবে পরিচিত, এই জালির উপকরণগুলি প্রায়শই সঠিকভাবে ডিজাইন না করা হলে একটি শক্তি ট্রেড অফের সাথে আসে।

"তবে, ধাতব 3 ডি প্রিন্টিং একটি গেম চেঞ্জার, যা গবেষকদের অত্যন্ত উদ্ভাবনী আলো এবং শক্তিশালী সেলুলার ধাতুগুলি ডিজাইন এবং বানোয়াট করতে দেয়," জর্ডান নরনহা, একজন পিএইচডি বলেছেন। আরএমআইটি -তে প্রকল্পে কাজ করা প্রার্থী।

সেলুলার উপকরণগুলিতে, জালগুলি পাতলা, শক্ত রড বা স্ট্রুটস নামক মরীচি দ্বারা তিনটি মাত্রায় সংযুক্ত থাকে। পরিবর্তে ফাঁকা স্ট্রুটগুলি ব্যবহার করে গবেষকরা উচ্চ-শক্তি ম্যাগনেসিয়াম অ্যালোগুলির অনুরূপ ঘনত্বের সাথে একটি শক্ত ধাতব মিশ্রণের মতোই কম ঘনত্বের সেলুলার উপাদান তৈরি করার লক্ষ্য নিয়েছিলেন।

ধাতব মুদ্রণ

আরএমআইটি -র সেন্টার ফর অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিংয়ের অধ্যাপক মা কিয়ানের নেতৃত্বে গবেষণা দলটি টাইটানিয়াম মেটামেটেরিয়ালগুলি বানোয়াট করতে "লেজার পাউডার বেড ফিউশন" নামে একটি 3 ডি প্রিন্টিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করেছিল। এই কৌশলটি, যা একটি উচ্চ-শক্তিযুক্ত লেজার মরীচি ব্যবহার করে স্তর দ্বারা একটি উপাদান স্তর তৈরি করে, সাধারণত প্রায় দুই মিটার আকার পর্যন্ত মিলিমিটার থেকে কম থেকে জটিল উত্পাদন অংশগুলি প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়।

কিয়ান তার দলের পদ্ধতির ব্যাখ্যা করলেন। "প্রথমত, পুরো জাল মেটামেটেরিয়াল নমুনাটি একটি ডিজিটাল মডেল হিসাবে ডিজাইন করা হয়েছে Then তারপরে, এই মডেলটি একটি সফ্টওয়্যার সরঞ্জাম ব্যবহার করে ডিজিটালভাবে অনেকগুলি পাতলা স্তরগুলিতে কাটা হয়" "

"এই স্তর-ভিত্তিক বানোয়াট প্রক্রিয়াতে ধাতব গুঁড়ো লেজার গলানো, তরল ধাতুর দ্রুত সলিডেশন (গলিত ধাতব গুঁড়ো) এবং দৃ ified ় ধাতবটির বারবার গরম এবং শীতল প্রক্রিয়া জড়িত," তিনি বিশদভাবে বলেছিলেন।

কিয়ান বলেছেন যে পুরো প্রক্রিয়াটি বর্তমানে প্রায় 18 ঘন্টা সময় নেয়, তবে অপ্টিমাইজেশনের মাধ্যমে তিনি এবং তাঁর দল ভবিষ্যতে সময়সীমাটি ছোট করার পরিকল্পনা করে।

কী উপাদান এত শক্তিশালী করে তোলে?

ফাঁকা স্ট্রুটস এবং পাতলা প্লেটগুলি হ'ল দুটি টপোলজিস যা মেটাম্যাটেরিয়ালের উচ্চ শক্তির জন্য দায়ী। বেশিরভাগ সেলুলার উপকরণগুলির বিপরীতে, যা দুর্বল পয়েন্টগুলি ধারণ করে যেখানে স্ট্রেস ঘন হয়, এই দুটি পরিপূরক জালগুলি সমর্থন সরবরাহ করার সময় সমানভাবে চাপ বিতরণ করে।

"আদর্শভাবে, সমস্ত সেলুলার উপকরণগুলির চাপ সমানভাবে ছড়িয়ে দেওয়া উচিত," কিয়ান ব্যাখ্যা করেছিলেন। "তবে, বেশিরভাগ টোপোলজির জন্য, এটি অর্ধেকেরও কম উপাদানগুলির জন্য মূলত সংবেদনশীল লোড বহন করা সাধারণ, যখন উপাদানগুলির বৃহত পরিমাণ কাঠামোগতভাবে তুচ্ছ।"

"এই মাল্টি-টপোলজি ডিজাইনটি দৃ ness ়তা বাড়ানোর জন্য ক্র্যাক পাথগুলির অপসারণকেও প্রচার করে," তিনি যোগ করেন। "আমাদের পাতলা-প্লেট ফাঁকা-স্ট্রুট জাল টপোলজিতে বেশিরভাগ সেলুলার উপকরণগুলিতে ঘটে যাওয়া জালির মাধ্যমে সরাসরি ফাটলগুলির পরিবর্তে, স্ট্রুটস এবং প্লেটগুলি দীর্ঘতর পথ ধরে ফাটলগুলি সরিয়ে নেওয়ার জন্য একসাথে কাজ করে।"

ম্যাগনেসিয়াম অ্যালোগুলি বর্তমানে বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যার জন্য উচ্চ শক্তি এবং হালকা ওজনের প্রয়োজন। সবচেয়ে শক্তিশালী কাস্ট ম্যাগনেসিয়াম অ্যালোয় উপলব্ধ (ডব্লিউই 54) এর সাথে তুলনাযোগ্য ঘনত্বের সাথে টাইটানিয়াম মেটামেটেরিয়ালের একটি নমুনা আরও শক্তিশালী। ম্যাগনেসিয়াম অ্যালোগুলি পাউডারটির বাষ্পীকরণের কারণে লেজার পাউডার বিছানা ফিউশন বা 3 ডি প্রিন্টিংয়ের জন্যও উপযুক্ত নয়, টাইটানিয়াম মিশ্রণকে একটি উত্পাদন সুবিধা দেয়।

পরবর্তী পদক্ষেপ এবং সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন

উপাদানটি বাণিজ্যিকীকরণের আগে কিয়ান এবং তার দল প্রথমে নিশ্চিত করতে চায় যে উপাদানটি তার সর্বোচ্চ দক্ষতায় সম্পাদন করে।

এটি করার জন্য, তারা তাদের টাইটানিয়াম মেটামেটারিয়ালগুলি আরও শক্তিশালী করতে এবং আরও হালকা করার জন্য তাদের বর্তমান নকশাকে উন্নত করার পরিকল্পনা করে। উদাহরণস্বরূপ, সংখ্যাসূচক সিমুলেশনের উপর ভিত্তি করে, তারা পুরো কাঠামো জুড়ে আরও অভিন্ন স্ট্রেস বিতরণের অনুমতি দেওয়ার জন্য পাতলা প্লেটের অনুপাতটি ফাঁকা স্ট্রুটগুলিতে সামঞ্জস্য করবে।

গবেষকদের মতে, যদি মেটামেটেরিয়ালটি উচ্চ-তাপমাত্রার টাইটানিয়াম খাদ থেকে বানোয়াট করা হয় তবে এটি তাপমাত্রায় 600 ডিগ্রি পর্যন্ত ব্যবহার করা যেতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যটি, এর জারা প্রতিরোধের পাশাপাশি, উচ্চ-গতির উড়ন্ত বিমান বা ক্ষেপণাস্ত্রগুলিতে ব্যবহারের জন্য উপাদানটিকে উপযুক্ত করে তোলে, যা তাদের উচ্চ গতির দ্বারা উত্পন্ন তীব্র তাপকে সহ্য করতে সক্ষম হতে হবে। বন্য আগুনের ঘনিষ্ঠভাবে নিরীক্ষণ বা লড়াই করতে ব্যবহৃত টাইটানিয়াম ড্রোনগুলি হালকা ওজন, শক্তি এবং ধাতবটির তাপ প্রতিরোধের থেকেও উপকৃত হবে।

যেহেতু মেটামেটেরিয়ালটি বায়োম্পোপ্যাটিভও তাই এটি হাড়ের প্রতিস্থাপনের মতো চিকিত্সা ডিভাইসেও ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, প্রযুক্তিটি এখনও এই পর্যায়ে ব্যাপকভাবে উপলভ্য নয়, তাই শিল্পের দ্বারা এটি গ্রহণের ফলে কিছুটা সময় লাগতে পারে। কিয়ান বলেছেন, "আমাদের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সীমাবদ্ধতা হ'ল আমাদের প্রযুক্তির এক্সক্লুসিভিটি এবং বানোয়াটের ব্যয় আরও একটি গুরুত্বপূর্ণ উদ্বেগ হতে পারে।"

"Traditional তিহ্যবাহী উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলি এই জটিল ধাতব মেটামেটেরিয়ালগুলির বানোয়াটের জন্য ব্যবহারিক নয় এবং প্রত্যেকেরই তাদের গুদামে লেজার পাউডার বিছানা ফিউশন মেশিন নেই," তিনি যোগ করেন। "তবে, প্রযুক্তিটি বিকাশের সাথে সাথে এটি আরও অ্যাক্সেসযোগ্য হয়ে উঠবে, বৃহত্তর শ্রোতাদের তাদের উপাদানগুলিতে আমাদের উচ্চ-শক্তি বহু-শীর্ষস্থানীয় ধাতব পদার্থগুলি বাস্তবায়নে সক্ষম করবে।"