इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी जर्नल

ऑटोमोटिव उद्योग में विशेष घटकों के प्रोटोटाइप के लिए 3डी प्रिंटिंग

निकोला कॉर्सेटो

उद्योग 4.0 में अभिनव तकनीकों के विकास ने 3D प्रिंटिंग के लिए नई सामग्रियों के विकास को परिभाषित किया है, जिसमें पूरी तरह से नए गुण हैं, विशेष रूप से नए "सामग्री पैटर्न"। इनमें से एक निश्चित रूप से TPU (थर्मोप्लास्टिक पॉलीयूरेथेन) है, जो अभिनव एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग में निम्नलिखित शोध के लिए एक आवेदन का नायक है। इस बहुलक के कई फायदे हैं, जैसे प्रभाव, पहनने, घर्षण और कटौती के लिए उच्च प्रतिरोध; इसके अलावा, इसमें परतों का एक उन्नत आसंजन है जो निर्मित भागों के स्तर पर उत्कृष्ट यांत्रिक समरूपता की अनुमति देता है, जिससे वे आइसोट्रोपिक बन जाते हैं। प्रस्तावित केस स्टडी ने परीक्षण रिकॉर्डिंग और रेसिंग वाहनों के परीक्षण के लिए उपयोग किए जाने वाले वीडियो उपकरणों के ओवरहीटिंग के कारण होने वाली समस्याओं को हल करने से संबंधित परिणाम दिखाए, एक अभिनव समाधान तैयार किया जो विफलताओं और उपकरणों के वजन में वृद्धि से बचने के लिए किसी भी प्रकार की विद्युतीकृत तकनीक से बचते हुए हमेशा इस्तेमाल किया जा सकता है। घटक को उच्च तापमान के प्रतिरोध के उच्च स्तर पर लाने के लिए थर्मल तनावों का सम्मान करने के लिए उच्च स्तर का ध्यान समर्पित किया गया था जो गर्मियों में विंडशील्ड से सूरज के संपर्क में आने वाले कॉकपिट के अंदर बनते हैं। महत्वपूर्ण बात यह थी कि कम लागत और प्रदर्शन वाले घरेलू 3D प्रिंटर का उपयोग किया गया, जिसमें तकनीकी सामग्री भी अब काफी सस्ते दामों पर उपलब्ध है। निम्नलिखित शोध के लिए उपयोग किए गए उपकरण कम बजट के विकल्प प्रस्तुत करते हैं, ताकि डिजाइन को चुनौती के नए स्तरों पर ले जाया जा सके, ताकि 3D प्रिंटिंग को सभी के लिए एक उपयोगी उपकरण बनाया जा सके, ताकि उन तत्वों को ठीक से पुन: पेश किया जा सके, जिनका बड़े पैमाने पर उत्पादन नहीं किया जा सकता है। ये उपकरण हैं: उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरों वाले स्मार्टफ़ोन, द्रव-गतिशील यांत्रिक घटक, घरेलू 3D प्रिंटर, TPU सामग्री स्पूल, और फ़ोटोग्राममेट्री और 3D मॉडलिंग सॉफ़्टवेयर वाले कंप्यूटर। उपयोग की गई प्रक्रिया में एक प्रारंभिक चरण की पहचान शामिल थी, और विशेष रूप से, इस परीक्षण के लिए उपयोग की जाने वाली कार (रेसिंग कार लेम्बोर्गिनी हुराकैन) की कूलिंग ग्रिल का सर्वेक्षण और त्रि-आयामी स्कैनिंग, जिसमें प्रश्न में मॉडल के सरल आकार के कारण सरल फ़ोटोग्राममेट्री तकनीकें संभव हो पाईं। फोटोग्रामेट्री द्वारा डिजिटल सर्वेक्षण चरण की शुरुआत कार के डैशबोर्ड के विभिन्न शॉट्स के साथ तस्वीरें लेने से हुई, फिर उन्हें एक डिजिटल माध्यम में स्थानांतरित किया गया, जिसने सॉफ्टवेयर के माध्यम से कूलिंग ग्रिड की एक अच्छी तरह से परिभाषित छवि को संसाधित किया, जिसे फिर डिजाइन के लिए आवश्यक सभी मापों की सही व्याख्या के लिए पहले से पता लगाए गए विभिन्न पैटर्न के साथ पूर्ण आकार में लाया गया। प्रक्रिया को तब बाजार में पहले से मौजूद घटकों के उपयोग के माध्यम से परिभाषित किया गया था, जिसमें वाटरटाइट मॉड्यूलर द्रव गतिकी ट्यूब और थर्मल तनाव के लिए उपयुक्त सामग्रियों के सार्वभौमिक मॉड्यूलर जोड़ों का विकल्प था, जिसमें पहले उल्लेखित घटकों के प्लेसमेंट के लिए उपयुक्त स्थान की पहचान करने के लिए सावधानीपूर्वक स्थिति अध्ययन किया गया था।उपयुक्त आयामी ढांचे की पहचान ने इनडोर एयर कंडीशनिंग सिस्टम से वायु प्रवाह के सर्वोत्तम संवहनी अनुकूलन के लिए उपयुक्त डिवाइस के सही गणितीय डिजाइन की अनुमति दी। वांछित लक्ष्य वाहन शीतलन का लाभ उठाना था ताकि विंडशील्ड पर स्थित कैमरे को ठंडा किया जा सके, एक ऐसे तत्व के साथ जो वजन में काफी कम था, एकल-सामग्री थी, और विद्युत या अन्य विफलताओं से ग्रस्त नहीं होगी और अभी भी गर्मियों में रेस ट्रैक के उच्च तापमान के लिए प्रतिरोधी होगी। अगले चरण में ग्रिड तत्व पर सीधे घटक का त्रि-आयामी मॉडलिंग था, जिसे राइनोसेरोस 3 डी जैसे सॉफ्टवेयर का उपयोग करके डिजिटल वातावरण में पता लगाया गया था, जिसमें प्रश्न में सामग्री की सही छपाई के लिए आवश्यक सभी प्रकार के मानदंडों का सम्मान किया गया था, वास्तव में टीपीयू को सही लचीलेपन के लिए न्यूनतम मोटाई की आवश्यकता होती है ताकि मॉडल को सही एयरटाइट क्लोजर प्राप्त हो सके, एक बार ग्रिड पर फिट होने के लिए बनाया गया। हमेशा 3D मॉडलिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग करके, ज्यामितीय और शैलीगत सत्यापन के लिए घटक को आभासी वातावरण में रखना और सही सौंदर्य और कार्यात्मक घटक के चयन के लिए ऑटोमोटिव क्षेत्र में विभिन्न ड्राइवरों और तकनीशियनों के साथ सावधानीपूर्वक तुलना करना संभव था, कार के इंटीरियर के अंदर उत्पाद के अनुप्रयोग से संबंधित मुद्दों को भौतिक रूप से समझने के लिए परीक्षण सामग्री के साथ मुद्रित मॉडल के विभिन्न भौतिक परीक्षणों के साथ। महत्वपूर्ण कदम निश्चित रूप से कैंटिलीवर परत समर्थन की सहायता के बिना एक साफ और समय-अनुकूलित मुद्रण के लिए शैलीगत रूप और सही ढंग से डिज़ाइन की गई ज्यामिति के बीच संतुलन का सम्मान करना था, एक विशेषता जो प्रोटोटाइप के सपाट हिस्से को सीधे प्रिंटिंग प्लेट पर रखकर सावधानीपूर्वक "चरणबद्ध" डिज़ाइन के लिए संभव हो पाई, इस प्रकार बढ़ते सिल्हूट के साथ एक मॉडल निर्माण प्राप्त हुआ, जो पूरे प्रिंटिंग चरण को सावधानीपूर्वक प्रबंधित करके और विभिन्न घंटों की प्रिंटिंग के दौरान प्रिंटिंग प्रक्रिया के दौरान विभिन्न तापमानों को ठीक से संचालित करके प्राप्त किया गया। सामग्री के व्यवहार और डिज़ाइन किए गए मॉडल की आकृति विज्ञान दोनों का अध्ययन करने के लिए, विभिन्न परीक्षणों को करने और इसकी विशेषताओं को परिष्कृत करने के लिए, विभिन्न प्रकार के 3 डी टीपीयू मुद्रण सामग्री के उपयोग के साथ विभिन्न प्रकार के नमूनों के विभिन्न व्यवहार से संबंधित सावधानीपूर्वक अनुसंधान करने के लिए विभिन्न परीक्षण किए गए थे। परिणाम एक अंतिम परिभाषित भौतिक उत्पाद के सत्यापन के माध्यम से प्राप्त किया गया था, जिसे ग्लूइंग और / या थ्रेडेड कनेक्शन द्वारा कनेक्शन सिस्टम बनाने की आवश्यकता के बिना बनाया गया था, वास्तव में, इस्तेमाल की गई कार्यप्रणाली में सर्वोत्तम उत्पाद प्रदर्शन के उद्देश्य से घटकों के ग्लू से बचना शामिल था, अर्थात, कार के महंगे और तकनीकी डैशबोर्ड को नुकसान पहुंचाए बिना, कॉकपिट की विभिन्न स्थितियों में कैमरों की कूलिंग को अनुकूलित करना,इस गतिविधि ने उपर्युक्त प्रौद्योगिकियों के मूल्य की पुष्टि की है, तथा उचित प्रौद्योगिकी हस्तांतरण के माध्यम से इन्हें और अधिक निष्पादन योग्य बनाया है, ताकि किसी भी डिजाइन और विनिर्माण आवश्यकता में उत्पादों और घटकों के प्रदर्शन को अधिकतम किया जा सके, तथा 3D प्रिंटर और औद्योगिक सामग्री आपूर्ति की उच्च लागत के कारण अब तक अनसुनी रह गई विशेष प्रोटोटाइपिंग गतिविधियों का प्रबंधन किया जा सके।