हाई-टेम्परेचर कार्बन फ़ाइबर PEEK में 3D प्रिंट किए गए एयरोस्पेस पार्ट्स

    Orion के हमारे इंजीनियरों ने अपनी एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (AM) तकनीकों का पारंपरिक मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं से तुलनात्मक परीक्षण किया और पाया कि हमारी 3D प्रिंटिंग तकनीकों ने समान परिणाम दिए, साथ ही अपशिष्ट और परिचालन लागत को 95% तक कम किया और लीड टाइम को 6 सप्ताह से घटाकर कुछ दिनों तक कर दिया। जहाँ CNC मशीनिंग तैयार ऑब्जेक्ट प्राप्त करने के लिए सामग्री हटाती है, वहीं एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग केवल वहीं सामग्री जोड़ती है जहाँ आवश्यक हो, जिससे अपशिष्ट में भारी कमी आती है। लेयर-दर-लेयर सटीक रूप से सामग्री जोड़कर, 3D प्रिंटिंग निर्माताओं को पारंपरिक मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं का कम अपशिष्ट वाला विकल्प प्रदान करती है। हालाँकि, Orion AM की तकनीक पेटेंट-लंबित प्रक्रिया से धातु जितने मज़बूत हल्के थर्मोप्लास्टिक पार्ट्स बनाकर अन्य 3D प्रिंटिंग तकनीकों से अलग है।
Orion AM की प्रक्रिया फ़्यूज़्ड फ़िलामेंट फ़ैब्रिकेशन (FFF) पर आधारित है, जो ABS और PLA जैसी कम स्ट्रेंथ वाली प्रोसेस-योग्य सामग्रियों के कारण अधिकतर प्रोटोटाइप बनाने तक ही सीमित रही है। हालाँकि, Orion AM की तकनीक उन एयरोस्पेस-ग्रेड पॉलिमर के कारण FFF को नया जीवन दे रही है जिन्हें यह प्रोसेस कर सकती है; ये हाई-टेम्परेचर और हाई-स्ट्रेंथ थर्मोप्लास्टिक्स हैं जिनका उपयोग आमतौर पर धातुओं के स्थान पर किया जाता है।

    Orion की प्रक्रिया मुख्य रूप से PEEK जैसे इंजीनियरिंग-ग्रेड पॉलिमर पर केंद्रित है और यह CNC मशीनिंग या इंजेक्शन मोल्डिंग से पारंपरिक रूप से निर्मित प्रोडक्ट्स जितने मज़बूत अंतिम एंड-यूज़ प्रोडक्ट्स बनाने में सफल रही है। इसका मुख्य श्रेय Orion की पेटेंट-लंबित प्रक्रिया को जाता है, जो प्रिंटिंग प्रक्रिया के दौरान प्रिंट किए जा रहे ऑब्जेक्ट को 300C तक कुशलतापूर्वक गर्म करने के लिए थर्मल रेडिएशन हीटिंग (TRH) का उपयोग करती है। परिणामस्वरूप, Orion एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग उद्योग को केवल प्रोटोटाइप बनाने से आगे बढ़ाकर उपयोगी इंजीनियरिंग एंड-यूज़ पार्ट्स के उत्पादन के क्षेत्र में ले जा रहा है।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग से पहले, PEEK का उपयोग अधिकतर इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रियाओं में किया जाता था। जहाँ इंजेक्शन मोल्डिंग बड़ी मात्रा में विश्वसनीय पार्ट्स बना सकती है, वहीं कम मात्रा में कस्टम उत्पादन आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं है, और मोल्डिंग प्रक्रिया तथा स्वयं मोल्ड की प्रकृति के कारण पार्ट्स की जटिलता भी सीमित रहती है। यदि एप्लिकेशन में जटिल मोड़, खांचे और अंतराल वाले आकार की आवश्यकता हो, तो इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया पर्याप्त परिणाम नहीं दे सकती थी। एक अन्य विकल्प CNC मशीनिंग था, लेकिन अत्यधिक सामग्री अपशिष्ट इस प्रक्रिया की आर्थिक व्यवहार्यता को बाधित करता है। Orion AM के A150 3D प्रिंटर के साथ, PEEK और अन्य हाई-परफ़ॉर्मेंस पॉलिमर को एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग से प्रोसेस किया जा सकता है और इंजेक्शन मोल्डिंग के तुलनीय स्ट्रेंथ वाले जटिल आकार के पार्ट्स के रूप में प्रिंट किया जा सकता है। Orion A150 सिस्टम के साथ, निर्माता इंजेक्शन मोल्डिंग जैसे ही लाभ प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन मोल्ड की सीमाओं और उच्च लागत के बिना। इसके अलावा, जो पार्ट्स पारंपरिक मैन्युफैक्चरिंग विधियों से नहीं बनाए जा सकते थे, वे अब AM से संभव हैं।
पृष्ठभूमि के रूप में, 3D प्रिंटिंग में एक-एक लेयर करके लगातार सामग्री जोड़कर ऑब्जेक्ट बनाया जाता है। अधिकांश 3D प्रिंटिंग सिस्टम की कमी यह है कि अगली लेयर जोड़े जाने से पहले सामग्री सामान्यतः ठंडी हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप वह बनता है जिसे आमतौर पर कमज़ोर इंटर-लेयर बॉन्ड कहा जाता है। उच्च मेल्टिंग तापमान वाले सेमी-क्रिस्टलाइन हाई-परफ़ॉर्मेंस पॉलिमर के साथ यह प्रभाव और भी बढ़ जाता है।
हालाँकि हवा को (कन्वेक्शन के माध्यम से) गर्म करने के लिए हीटेड चैंबर वाले 3D प्रिंटर का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, ताकि प्रिंट चैंबर 180C से ऊपर रहे, लेकिन इससे मिले-जुले परिणाम मिले हैं। Orion की TRH तकनीक हवा के बजाय ऑब्जेक्ट को गर्म करने के लिए सभी दिशाओं से लगाए गए थर्मल रेडिएशन का उपयोग करती है, जिससे प्रिंट किए जा रहे ऑब्जेक्ट की अत्यंत कुशल हीटिंग होती है। A150 सिस्टम TRH तकनीक का उपयोग करता है, जो निरंतर थर्मल रेडिएशन उत्सर्जन का स्रोत प्रदान करती है और प्रिंट किए जा रहे ऑब्जेक्ट को 300℃ तक गर्म करती है, जिससे इंटर-लेयर बॉन्डिंग बढ़ती है और मैकेनिकल स्ट्रेंथ में सुधार होता है। Orion AM प्रक्रिया से अधिक समरूप संरचना, उच्च घनत्व और उच्च स्ट्रेंथ वाले प्रिंट प्राप्त होते हैं, जो उन्हें एंड-यूज़ एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त बनाते हैं। नीचे दी गई तालिका Orion AM की पेटेंट-लंबित तकनीक के प्रभाव को दर्शाती है।