৩ডি প্রিন্টিং দ্বারা উৎপাদিত ১০টি টাইটানিয়াম মিশ্র ধাতু একটি নতুন বিশ্ব রেকর্ড স্থাপন করেছে। উৎস: বেইজিং বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি সংস্থা

3D মুদ্রণ পদ্ধতি সহজেই জটিল গঠন ও হালকা ওজনের বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন ধাতব অংশগুলি তৈরি করতে পারে, যা ওজন কমানো এবং একীভূতকরণের উপর জোর দেওয়া পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-মানের সরঞ্জাম—যেমন বিমান ও মহাকাশযান—এর জন্য অত্যন্ত আকর্ষক। তবে, 3D মুদ্রণ দ্বারা তৈরি ধাতব অংশগুলির সাধারণত একটি গুরুতর ত্রুটি থাকে—দুর্বল ফ্যাটিগ পারফরম্যান্স, অর্থাৎ চক্রীয় লোডিংয়ের অধীনে এগুলি ফ্যাটিগ ফাটলের শিকার হয়, যা এদের প্রধান প্রয়োগগুলিকে গুরুতরভাবে সীমিত করে। সম্প্রতি, চীন অ্যাকাডেমি অফ সায়েন্সেস (CAS) এর মেটাল রিসার্চ ইনস্টিটিউট (IMR, CAS)-এর গবেষক ঝাং ঝেফেং ও ঝাং ঝেনজুন নেতৃত্বাধীন একটি গবেষণা দল 3D মুদ্রণের জন্য একটি নতুন পোস্ট-প্রসেসিং প্রযুক্তি বিকশিত করেছেন। এই NAMP প্রযুক্তির মাধ্যমে উৎপাদিত টাইটানিয়াম মিশ্র ধাতু বিভিন্ন পীড়ন অনুপাতের শর্তে অপূর্ব ফ্যাটিগ প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে, যার সমগ্র ফ্যাটিগ পারফরম্যান্স পর্যন্ত জানা সমস্ত ধাতব উপাদানকে ছাড়িয়ে যায়, ফলে উচ্চ-নির্ভুলতা ও অগ্রণী ক্ষেত্রগুলিতে 3D মুদ্রণ প্রযুক্তির প্রয়োগের একটি প্রধান বাধা দূর হয়েছে। সংশ্লিষ্ট গবেষণা ফলাফল Science Advances-এ প্রকাশিত হয়েছে।

২০২৪ সালের শুরুতে, দলটি একটি নতুন এনএএমপি (NAMP) প্রক্রিয়া আবিষ্কার করে যা উপকরণের অভ্যন্তরীণ গঠন ও ত্রুটিগুলির উপর সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। এই প্রক্রিয়ায় প্রস্তুত টাইটানিয়াম মিশ্রধাতুগুলির মধ্যে সবচেয়ে সাধারণভাবে ব্যবহৃত একটি হলো টাই-৬এল-৪ভি (Ti-6Al-4V), যা সূক্ষ্ম ছিদ্র (micropores) এবং স্থূল কাঠামো (coarse microstructures)—উভয়কেই দূর করতে পারে; এই দুটি কারণই ফ্যাটিগ (fatigue)-এর প্রধান কারণ। এই নতুন উপকরণটি "টেনশন-টেনশন" (tension-tension) চাপ অনুপাতের শর্তে "বিশিষ্ট ফ্যাটিগ শক্তি" (specific fatigue strength)-এর বিশ্ব রেকর্ড ভাঙিয়েছে।

তবে, বিমান ইঞ্জিনের ব্লেড এবং ল্যান্ডিং গিয়ার সহ বাস্তব জগতের অংশগুলি অত্যন্ত জটিল পীড়ন অবস্থার মধ্যে থাকে, যার মধ্যে শুধুমাত্র "টেনশন-টেনশন" নয়, বরং "টেনশন-কম্প্রেশন" পরিস্থিতিও অন্তর্ভুক্ত থাকে, অর্থাৎ পীড়ন অনুপাত পরিবর্তনশীল। বিভিন্ন পীড়ন অনুপাত উপাদানের অভ্যন্তরে বিভিন্ন ক্ষতি সৃষ্টির যান্ত্রিক পদ্ধতি সক্রিয় করতে পারে। ঐতিহ্যগত টাইটানিয়াম মিশ্রধাতুগুলির সূক্ষ্ম গঠনের প্রায়শই সীমাবদ্ধতা থাকে—এগুলি নির্দিষ্ট কিছু পীড়ন অনুপাতের অধীনে ভালো কাজ করলেও পীড়ন অনুপাত পরিবর্তিত হলে এদের কার্যকারিতা হ্রাস পেতে পারে। ফলে সমস্ত কাজের অবস্থায় ভালো কাজ করতে পারে এমন কোনো উপাদান তৈরি করা অত্যন্ত কঠিন হয়ে পড়ে।

এই আরও জটিল চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়ে, গবেষণা দলটি টাইটানিয়াম মিশ্রধাতুগুলিতে কয়েকটি দুর্বল সংযোগস্থল চিহ্নিত করেছিল যেগুলি ফ্যাটিগ ক্র্যাকিং-এর প্রবণতা রাখে এবং যেসব প্রতিবন্ধকতা মোডে এগুলি ঘটে। NAMP প্রক্রিয়া ব্যবহার করে তারা প্রায় ছিদ্রহীন ৩ডি মুদ্রিত কাঠামো তৈরি করেছিলেন যা সমস্ত দুর্বল সংযোগস্থলকে একসাথে অপ্টিমাইজ করতে পারে। এই ৩ডি মুদ্রিত টাইটানিয়াম মিশ্রধাতুটি সম্পূর্ণ প্রতিবন্ধকতা অনুপাতের শর্তে উচ্চ ফ্যাটিগ শক্তি বজায় রাখার বৈশিষ্ট্য ধারণ করে।

পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে, বিভিন্ন প্রতিবন্ধকতা অনুপাতের অধীনে ফ্যাটিগ পরীক্ষায়, এই নতুন উপাদানের ফ্যাটিগ শক্তি শুধুমাত্র সমস্ত টাইটানিয়াম মিশ্রধাতুর চেয়ে বেশি নয়, বরং এর "বিশেষ ফ্যাটিগ শক্তি" সমস্ত ধাতব উপাদানের চেয়ে সামগ্রিকভাবে শ্রেষ্ঠ—যা একটি নতুন বিশ্ব রেকর্ড স্থাপন করেছে।