कम मात्रा वाले या प्रयोगात्मक प्लास्टिक कंपोनेंट्स बनाने के लिए 3D प्रिंटिंग का उपयोग काफ़ी आम हो गया है। हालाँकि, यह अधिकतर निम्न-ग्रेड प्लास्टिक या टेस्ट पार्ट्स तक सीमित है, जिन्हें उत्पादन में जाने पर बाद में इंजेक्शन मोल्ड किया जाता है। PEEK जैसे इंजीनियरिंग-ग्रेड पॉलिमर से बने कंपोनेंट्स सामान्यतः केवल इंजेक्शन मोल्डिंग से ही बनाए जाते हैं – प्रक्रिया की उच्च टूलिंग लागत और अनम्यता के बावजूद, घनत्व और क्रिस्टलीयता की मांगों के लिए हमेशा अधिक ‘पारंपरिक’ विधियों की आवश्यकता होती थी। लेकिन उनकी बढ़त के बावजूद, हमारी तकनीक तेज़ी से बराबरी कर रही है!
ठोस संरचनाओं की प्रिंटिंग
3D प्रिंटिंग की दुनिया में मुख्य विषयों में से एक इंटर-लेयर बॉन्डिंग है। जब किसी प्रिंट की विभिन्न लेयर्स आपस में ठीक से बॉन्ड नहीं होतीं, तो परिणामी प्रोडक्ट उतना मज़बूत नहीं होता जितना होना चाहिए। वास्तव में, भले ही इंटर-लेयर बॉन्डिंग अच्छी मानी जाए, एक 3D प्रिंट आमतौर पर लेयर्स के लंबवत तनाव के प्रति उतना प्रतिरोधी नहीं होता जितना लेयर्स के समानांतर होता है, केवल इसलिए कि नई सामग्री जमा करने से पहले पिछली लेयर बहुत अधिक ठंडी हो गई थी। यही एक कारण है कि इंजेक्शन मोल्डिंग कहीं अधिक सुसंगत परिणाम देती है – लेयर्स के बीच कोई विभाजन नहीं होता, जिससे तैयार पार्ट में एक समान सामग्री बनती है। यह PLA या ABS जैसे ‘बुनियादी’ पॉलिमर के लिए सही है, लेकिन PEEK जैसी अधिक जटिल सामग्रियों के लिए और भी अधिक।
यह उन पहली समस्याओं में से एक थी जिसे हमने PEEK जैसे इंजीनियरिंग-ग्रेड पॉलिमर में प्रिंटिंग की सफलता के लिए महत्वपूर्ण माना। अपनी पेटेंट-लंबित तकनीक का उपयोग करके, अब हम अपने नए प्रिंटरों के साथ इस समस्या पर काबू पा चुके हैं। फ्रैक्चर परीक्षण के दौरान, यह पार्ट लेयर्स के साथ अलग नहीं हुआ, बल्कि इंजेक्शन-मोल्डेड PEEK पार्ट की तरह ही टूटा!
चित्र n°1 - इस टूटे हुए हिस्से में लेयर्स के बीच कोई विभाजन नहीं दिखता।
क्रिस्टलाइन संरचनाएँ बनाना
3D प्रिंटिंग में उपयोग की जाने वाली अधिकांश सामग्रियाँ अनाकार (एमॉर्फ़स) होती हैं, जिससे उनके साथ काम करना आसान होता है, लेकिन कठोर वातावरण में उनके कई नुकसान हैं। सामग्रियों का यह समूह पूरी तरह पिघलने से पहले तापमान बढ़ने के साथ धीरे-धीरे नरम और लचीला होता जाता है, और सामान्यतः रसायनों और तनाव के प्रति इसका प्रतिरोध कम होता है। हालाँकि, कुछ सामग्रियाँ सही परिस्थितियों में क्रिस्टलाइन संरचनाएँ बना सकती हैं, जो उन्हें कठोर वातावरण के लिए कहीं अधिक उपयुक्त बनाती हैं। जब किसी सामग्री में क्रिस्टलीयता अधिक होती है, तो वह अपने वास्तविक मेल्टिंग पॉइंट तक अधिक स्थिर रहती है, और इस प्रकार रसायनों और अधिक तनाव को सहन कर सकती है।
यदि अंतिम परिणाम में क्रिस्टलाइन संरचना की आवश्यकता हो, तो 3D प्रिंटिंग आमतौर पर विकल्प नहीं रहती। किसी सामग्री को क्रिस्टलाइज़ करने के लिए आमतौर पर बहुत धीमी शीतलन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है, जो सामग्री के धातु के मोल्ड में भरे होने पर आसान है – लेकिन जब वह प्रिंटर में खुली खड़ी हो, तो यह कहीं अधिक कठिन है। Orion की पेटेंट-लंबित थर्मल रेडिएशन तकनीक के कारण, हमारी प्रिंटिंग प्रक्रिया लेयर्स के आर-पार भी क्रिस्टलाइन PEEK प्रिंट बनाने में श्रेष्ठ है। हमारे कुछ ग्राहकों के साथ किए गए परीक्षणों में, Orion के PEEK प्रिंटेड पार्ट्स ने इंजेक्शन मोल्डेड पार्ट्स से भी अधिक क्रिस्टलीयता प्राप्त की!
चित्र n°2 - अनाकार और क्रिस्टलाइन पॉलिमर में अणुओं की व्यवस्था
केवल PEEK ही नहीं
हमारी तकनीकों का लाभ यह है कि ये केवल PEEK तक सीमित नहीं हैं। ठंडा होने के दौरान अत्यधिक विकृत (वॉर्प) होने की प्रवृत्ति ABS जैसी अन्य सामग्रियों के साथ एक प्रसिद्ध समस्या है। इसका कारण ठंडा होने पर होने वाला उच्च संकुचन है, जिसमें अलग-अलग मोटाई के हिस्से असमान दरों पर ठंडे होते हैं। इससे आंतरिक तनाव और वॉर्पिंग होती है। विकृति के कारण अक्सर मेटिंग सतहें, जहाँ किसी प्रोडक्ट के अलग-अलग कंपोनेंट्स मिलते हैं, ठीक वैसी आकृति की नहीं होतीं जैसी होनी चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप निम्न-गुणवत्ता या दोषपूर्ण अंतिम प्रोडक्ट बनता है।
हमारी तकनीक का एक उद्देश्य पार्ट्स को बहुत जल्दी ठंडा होने से रोकना है। हमने इसे अपने एक ग्राहक के लिए ABS पार्ट्स पर भी लागू किया है। सामान्यतः उन्हें इन पार्ट्स की पोस्ट-प्रोसेसिंग करनी पड़ती ताकि प्लेक्सीग्लास की ऊपरी सतह प्रिंटेड पार्ट के साथ एयरटाइट सील बना सके; हमारे प्रिंटरों के उपयोग से यह आवश्यकता समाप्त हो गई है, क्योंकि पार्ट बिल्कुल अपेक्षा के अनुसार बनता है।
चित्र n°3 - प्रिंटेड पार्ट प्लेक्सीग्लास शीट के साथ एयरटाइट सील बनाता है।
