പുതിയ ചൂട് ചികിത്സയ്ക്ക് നന്ദി, 3D-പ്രിന്റ് ചെയ്ത ലോഹത്തിന് അങ്ങേയറ്റത്തെ അവസ്ഥകളെ നേരിടാൻ കഴിയും |എംഐടി വാർത്ത

ലാഭേച്ഛയില്ലാതെ പ്രവർത്തിക്കുന്ന സ്ഥാപനങ്ങൾക്കും മാധ്യമങ്ങൾക്കും പൊതുജനങ്ങൾക്കും ക്രിയേറ്റീവ് കോമൺസ് ആട്രിബ്യൂഷൻ നോൺ-കൊമേഴ്‌സ്യൽ, നോൺ-ഡെറിവേറ്റീവ് ലൈസൻസിന് കീഴിലുള്ള എംഐടി പ്രസ് ഓഫീസ് വെബ്‌സൈറ്റിൽ നിന്ന് ചിത്രങ്ങൾ ഡൗൺലോഡ് ചെയ്യാം.നൽകിയിരിക്കുന്ന ചിത്രങ്ങൾ നിങ്ങൾ പരിഷ്‌ക്കരിക്കരുത്, അവ ശരിയായ വലുപ്പത്തിലേക്ക് ക്രോപ്പ് ചെയ്യുക.ചിത്രങ്ങൾ പകർത്തുമ്പോൾ ക്രെഡിറ്റ് ഉപയോഗിക്കണം;ചിത്രങ്ങൾക്ക് "എംഐടി" ക്രെഡിറ്റ് ചുവടെ നൽകിയിട്ടില്ലെങ്കിൽ.
എംഐടിയിൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ഒരു പുതിയ ഹീറ്റ് ട്രീറ്റ്മെന്റ് 3D പ്രിന്റഡ് ലോഹങ്ങളുടെ സൂക്ഷ്മഘടനയെ മാറ്റുന്നു, ഇത് മെറ്റീരിയലിനെ കൂടുതൽ ശക്തവും തീവ്രമായ താപ സാഹചര്യങ്ങളെ കൂടുതൽ പ്രതിരോധിക്കുന്നതുമാക്കുന്നു.ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള ബ്ലേഡുകളുടെയും വാനുകളുടെയും 3D പ്രിന്റിംഗ് സാധ്യമാക്കും, ഗ്യാസ് ടർബൈനുകൾക്കും വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജെറ്റ് എഞ്ചിനുകൾക്കും ഇന്ധന ഉപഭോഗവും ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമതയും കുറയ്ക്കുന്നതിന് പുതിയ ഡിസൈനുകൾ സാധ്യമാക്കുന്നു.
ഇന്നത്തെ ഗ്യാസ് ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് ഒരു പരമ്പരാഗത കാസ്റ്റിംഗ് പ്രക്രിയ ഉപയോഗിച്ചാണ്, അതിൽ ഉരുകിയ ലോഹം സങ്കീർണ്ണമായ ആകൃതികളിലേക്ക് ഒഴിച്ച് ദിശാപരമായി ദൃഢമാക്കുന്നു.ഈ ഘടകങ്ങൾ ഗ്രഹത്തിലെ ഏറ്റവും ചൂട്-പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ലോഹസങ്കരങ്ങളിൽ നിന്നാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, കാരണം അവ വളരെ ചൂടുള്ള വാതകങ്ങളിൽ ഉയർന്ന വേഗതയിൽ കറങ്ങാനും പവർ പ്ലാന്റുകളിൽ വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാനും ജെറ്റ് എഞ്ചിനുകൾക്ക് ത്രസ്റ്റ് നൽകാനുമുള്ള ജോലികൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുള്ളതാണ്.
3D പ്രിന്റിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിൽ താൽപ്പര്യം വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് പാരിസ്ഥിതികവും സാമ്പത്തികവുമായ നേട്ടങ്ങൾക്ക് പുറമേ, കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണവും ഊർജ്ജ-കാര്യക്ഷമവുമായ ജ്യാമിതികളുള്ള ബ്ലേഡുകൾ വേഗത്തിൽ നിർമ്മിക്കാൻ നിർമ്മാതാക്കളെ അനുവദിക്കുന്നു.എന്നാൽ 3D പ്രിന്റ് ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകൾക്കുള്ള ശ്രമങ്ങൾ ഇതുവരെ ഒരു വലിയ തടസ്സം തരണം ചെയ്തിട്ടില്ല: ക്രീപ്പ്.
ലോഹശാസ്ത്രത്തിൽ, സ്ഥിരമായ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിലും ഉയർന്ന താപനിലയിലും മാറ്റാനാവാത്തവിധം രൂപഭേദം വരുത്തുന്ന ഒരു ലോഹത്തിന്റെ പ്രവണതയായി ക്രീപ്പ് മനസ്സിലാക്കപ്പെടുന്നു.ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകൾ അച്ചടിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യത ഗവേഷകർ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനിടയിൽ, അച്ചടി പ്രക്രിയ പതിനായിരക്കണക്കിന് മുതൽ നൂറുകണക്കിന് മൈക്രോമീറ്റർ വരെ വലിപ്പമുള്ള സൂക്ഷ്മമായ ധാന്യങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നുവെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി - പ്രത്യേകിച്ച് ഇഴയാൻ സാധ്യതയുള്ള ഒരു മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ.
"പ്രായോഗികമായി, ഗ്യാസ് ടർബൈനിന് കുറഞ്ഞ ആയുസ്സ് ഉണ്ടായിരിക്കും അല്ലെങ്കിൽ ലാഭം കുറയും എന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം," എംഐടിയിലെ എയറോസ്പേസ് ബോയിംഗ് പ്രൊഫസർ സക്കറി കോർഡെറോ പറഞ്ഞു."ഇവ ചെലവേറിയ മോശം ഫലങ്ങളാണ്."
കോർഡെറോയും സഹപ്രവർത്തകരും 3D പ്രിന്റഡ് അലോയ്‌കളുടെ ഘടന മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗം കണ്ടെത്തി, അത് അച്ചടിച്ച മെറ്റീരിയലിന്റെ സൂക്ഷ്മമായ ധാന്യങ്ങളെ വലിയ "കോളമുള്ള" ധാന്യങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്ന ഒരു അധിക ചൂട് ചികിത്സ ഘട്ടം ചേർത്തു - മെറ്റീരിയലിന്റെ ഇഴയുന്ന സാധ്യതകൾ കുറയ്ക്കുന്ന ശക്തമായ ഒരു മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ.മെറ്റീരിയൽ കാരണം "തൂണുകൾ" പരമാവധി സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ അച്ചുതണ്ടുമായി വിന്യസിച്ചിരിക്കുന്നു.അഡിറ്റീവ് മാനുഫാക്ചറിംഗിൽ ഇന്ന് വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന സമീപനം ഗ്യാസ് ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകളുടെ വ്യാവസായിക 3D പ്രിന്റിംഗിന് വഴിയൊരുക്കുന്നു, ഗവേഷകർ പറയുന്നു.
"സമീപ ഭാവിയിൽ, ഗ്യാസ് ടർബൈൻ നിർമ്മാതാക്കൾ അവരുടെ ബ്ലേഡുകൾ വലിയ തോതിലുള്ള അഡിറ്റീവ് നിർമ്മാണ പ്ലാന്റുകളിൽ പ്രിന്റ് ചെയ്യുമെന്ന് ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ഞങ്ങളുടെ ഹീറ്റ് ട്രീറ്റ്മെന്റ് ഉപയോഗിച്ച് അവ പോസ്റ്റ്-പ്രോസസ്സ് ചെയ്യും," കോർഡെറോ പറഞ്ഞു."3D പ്രിന്റിംഗ് പുതിയ കൂളിംഗ് ആർക്കിടെക്ചറുകൾ പ്രാപ്തമാക്കും, അത് ടർബൈനുകളുടെ താപ ദക്ഷത വർദ്ധിപ്പിക്കും, കുറഞ്ഞ ഇന്ധനം കത്തിക്കുകയും ആത്യന്തികമായി കുറച്ച് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് പുറന്തള്ളുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ അതേ അളവിൽ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ അവരെ അനുവദിക്കുന്നു."
പ്രധാന രചയിതാക്കളായ ഡൊമിനിക് പിച്ചി, ക്രിസ്റ്റഫർ കാർട്ടർ, മസാച്യുസെറ്റ്‌സ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്‌നോളജിയിലെ ആന്ദ്രെസ് ഗാർസിയ-ജിമെനെസ്, അനുഗ്രഹപ്രദ മുകുന്ദൻ, ഉർബാന-ചാമ്പെയ്‌നിലെ ഇല്ലിനോയിസ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ മേരി-അഗത ഷാർപൻ എന്നിവർ ചേർന്നാണ് കോർഡെറോയുടെ പഠനം നടത്തിയത്. റിഡ്ജ് നാഷണൽ ലബോറട്ടറി.
ടീമിന്റെ പുതിയ രീതി ദിശാസൂചന റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷന്റെ ഒരു രൂപമാണ്, ഇത് ഒരു ചൂടുള്ള മേഖലയിലൂടെ പദാർത്ഥത്തെ കൃത്യമായി നിയന്ത്രിത നിരക്കിൽ ചലിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ഹീറ്റ് ട്രീറ്റ്‌മെന്റാണ്, മെറ്റീരിയലിന്റെ നിരവധി സൂക്ഷ്മ ധാന്യങ്ങളെ വലുതും ശക്തവും കൂടുതൽ ഏകീകൃതവുമായ പരലുകളായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നു.
ദിശാസൂചന പുനർക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ 80 വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് കണ്ടുപിടിക്കുകയും രൂപഭേദം വരുത്താവുന്ന വസ്തുക്കളിൽ പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്തു.അവരുടെ പുതിയ പഠനത്തിൽ, ഒരു എംഐടി ടീം 3D പ്രിന്റഡ് സൂപ്പർഅലോയ്കൾക്ക് ഡയറക്‌ട് റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ പ്രയോഗിച്ചു.
3D പ്രിന്റഡ് നിക്കൽ അധിഷ്‌ഠിത സൂപ്പർഅലോയ്‌കൾ, ഗ്യാസ് ടർബൈനുകളിൽ സാധാരണയായി കാസ്‌റ്റ് ചെയ്യുന്നതും ഉപയോഗിക്കുന്നതുമായ ലോഹങ്ങൾ എന്നിവയിൽ സംഘം ഈ രീതി പരീക്ഷിച്ചു.പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പരയിൽ, ഗവേഷകർ ഒരു ഇൻഡക്ഷൻ കോയിലിന് താഴെയുള്ള ഒരു മുറിയിലെ താപനിലയുള്ള വാട്ടർ ബാത്തിൽ വടി പോലെയുള്ള സൂപ്പർഅലോയ്കളുടെ 3D-പ്രിന്റ് സാമ്പിളുകൾ സ്ഥാപിച്ചു.അവർ ഓരോ വടിയും വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് പതുക്കെ വലിച്ചെടുത്ത് വ്യത്യസ്ത വേഗതയിൽ ഒരു കോയിലിലൂടെ കടത്തി, 1200 മുതൽ 1245 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ താപനിലയിലേക്ക് തണ്ടുകളെ ഗണ്യമായി ചൂടാക്കി.
ഒരു നിശ്ചിത വേഗതയിലും (മണിക്കൂറിൽ 2.5 മില്ലിമീറ്റർ) ഒരു നിശ്ചിത ഊഷ്മാവിലും (1235 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്) വടി വലിക്കുന്നത് അച്ചടി മാധ്യമത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മ ഘടനയിൽ ഒരു പരിവർത്തനത്തിന് കാരണമാകുന്ന കുത്തനെയുള്ള താപനില ഗ്രേഡിയന്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നുവെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി.
"പൊട്ടിച്ച സ്പാഗെട്ടി പോലെയുള്ള ഡിസ്ലോക്കേഷനുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന വൈകല്യങ്ങളുള്ള ചെറിയ കണങ്ങളായി മെറ്റീരിയൽ ആരംഭിക്കുന്നു," കോർഡെറോ വിശദീകരിച്ചു.“നിങ്ങൾ മെറ്റീരിയൽ ചൂടാക്കുമ്പോൾ, ഈ വൈകല്യങ്ങൾ അപ്രത്യക്ഷമാവുകയും പുനർനിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഒപ്പം ധാന്യങ്ങൾ വളരുകയും ചെയ്യും.വികലമായ വസ്തുക്കളും ചെറിയ ധാന്യങ്ങളും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിലൂടെയുള്ള ധാന്യങ്ങൾ - ഈ പ്രക്രിയയെ റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
ചൂട് ചികിത്സിച്ച തണ്ടുകൾ തണുപ്പിച്ച ശേഷം, ഗവേഷകർ ഒപ്റ്റിക്കൽ, ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അവയുടെ സൂക്ഷ്മഘടന പരിശോധിച്ചു, മെറ്റീരിയലിന്റെ മുദ്രണം ചെയ്ത മൈക്രോസ്കോപ്പിക് ധാന്യങ്ങൾക്ക് പകരം "തൂണുകളുള്ള" ധാന്യങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ഒറിജിനലിനേക്കാൾ വളരെ വലുതായ നീളമുള്ള, ക്രിസ്റ്റൽ പോലുള്ള പ്രദേശങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചതായി കണ്ടെത്തി. ധാന്യങ്ങൾ..
“ഞങ്ങൾ പൂർണ്ണമായും പുനഃക്രമീകരിച്ചു,” പ്രധാന എഴുത്തുകാരൻ ഡൊമിനിക് പീച്ച് പറഞ്ഞു."ധാന്യത്തിന്റെ വലുപ്പം നിരവധി ഓർഡറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഞങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഇത് ധാരാളം നിര ധാന്യങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് സൈദ്ധാന്തികമായി ഇഴയുന്ന ഗുണങ്ങളിൽ കാര്യമായ പുരോഗതിയിലേക്ക് നയിക്കും."
വടി സാമ്പിളുകളുടെ പുൾ റേറ്റും താപനിലയും നിയന്ത്രിക്കാനും മെറ്റീരിയലിന്റെ വളരുന്ന ധാന്യങ്ങൾ മികച്ചതാക്കാനും പ്രത്യേക ധാന്യ വലുപ്പവും ഓറിയന്റേഷനും ഉള്ള പ്രദേശങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാനും അവർക്ക് കഴിയുമെന്നും ടീം കാണിച്ചു.ഈ തലത്തിലുള്ള നിയന്ത്രണം നിർമ്മാതാക്കളെ സൈറ്റ്-നിർദ്ദിഷ്ട മൈക്രോസ്ട്രക്ചറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകൾ അച്ചടിക്കാൻ അനുവദിക്കും, അത് നിർദ്ദിഷ്ട ഓപ്പറേറ്റിംഗ് അവസ്ഥകൾക്ക് അനുസൃതമായി ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും, കോർഡെറോ പറയുന്നു.
ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകളോട് ചേർന്ന് 3D പ്രിന്റ് ചെയ്ത ഭാഗങ്ങളുടെ ചൂട് ചികിത്സ പരീക്ഷിക്കാൻ കോർഡെറോ പദ്ധതിയിടുന്നു.ടെൻസൈൽ ശക്തി ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിനും ചൂട് ചികിത്സിക്കുന്ന ഘടനകളുടെ ഇഴയുന്ന പ്രതിരോധം പരിശോധിക്കുന്നതിനുമുള്ള വഴികളും ടീം അന്വേഷിക്കുന്നു.കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ ആകൃതികളും പാറ്റേണുകളും ഉള്ള വ്യാവസായിക ഗ്രേഡ് ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് 3D പ്രിന്റിംഗിന്റെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തെ ചൂട് ചികിത്സ പ്രാപ്തമാക്കുമെന്ന് അവർ ഊഹിക്കുന്നു.
"പുതിയ ബ്ലേഡുകളും ബ്ലേഡ് ജ്യാമിതിയും ലാൻഡ് അധിഷ്ഠിത ഗ്യാസ് ടർബൈനുകളും ആത്യന്തികമായി, എയർക്രാഫ്റ്റ് എഞ്ചിനുകളും കൂടുതൽ ഊർജ്ജക്ഷമതയുള്ളതാക്കും," കോർഡെറോ പറഞ്ഞു."ഒരു അടിസ്ഥാന വീക്ഷണകോണിൽ, ഈ ഉപകരണങ്ങളുടെ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെ ഇത് CO2 ഉദ്‌വമനം കുറയ്ക്കും."