3डी प्रिंटिंग | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE PDF Download

परिचय

निर्माण परिदृश्य लगातार बदल रहा है। इस परिवर्तन का एक महत्वपूर्ण चालक उन्नत निर्माण प्रौद्योगिकियों का उदय है जो छोटे पैमाने पर उत्पादन को अधिक लागत प्रभावी और संसाधन-कुशल बनाने में सक्षम बना रही हैं। अन्य प्रमुख प्रवृत्तियों जैसे सेवा, व्यक्तिगतकरण और पूर्वधारणाओं के साथ मिलकर, ऐडिटिव निर्माण (जिसे सामान्यतः 3D प्रिंटिंग कहा जाता है) के एक प्रत्यक्ष निर्माण प्रक्रिया के रूप में उदय ने कंपनियों को यह सोचने पर मजबूर कर दिया है कि वे अपनी निर्माण गतिविधियों को कहाँ और कैसे संचालित करें। ऐडिटिव निर्माण (AM) और अन्य उन्नत निर्माण प्रौद्योगिकियों को अपनाने से ऐसा लगता है कि एक ऐसा भविष्य आ रहा है जिसमें मूल्य श्रृंखलाएँ छोटी, संकुचित, अधिक स्थानीयकृत, अधिक सहयोगात्मक होंगी और यह महत्वपूर्ण स्थिरता लाभ प्रदान करेंगी।

औद्योगिक क्रांति किसी तरह भारत को दरकिनार कर गई, लेकिन अगर हम सर्फिंग करना सीख लें, तो हमारे पास निर्माण क्रांति की लहर को पकड़ने का एक अनोखा अवसर है।

3D प्रिंटिंग एक ऐसा वाक्यांश है जिसे मीडिया ने गढ़ा है और इसका अक्सर सभी प्रकार की ऐडिटिव निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। हालाँकि, 3D प्रिंटिंग को इस प्रकार परिभाषित किया गया है: “एक प्रिंट हेड, नोजल या अन्य प्रिंटर प्रौद्योगिकी का उपयोग करके सामग्री के अवशोषण के माध्यम से वस्तुओं का निर्माण”। औद्योगिक 3D प्रिंटिंग ने पश्चिमी देशों में निर्माण को बदलना शुरू कर दिया है। 3D प्रिंटिंग अभी तक हमारे दैनिक शब्दावली में नहीं आई है, और यहाँ तक कि लोग जिन्होंने इसके बारे में सुना है, इसे एक खिलौने की प्रौद्योगिकी के रूप में देखते हैं जिसे गीक लोग छोटे मशीनों का उपयोग करके रोबोट के प्रोटोटाइप बनाने के लिए खेलते हैं। 3D प्रिंटिंग और अनुकूलन निर्माण के माध्यम से बड़ी मात्रा में भागों का भंडारण करने, असेंबली लाइन स्थापित करने और महंगी मशीनें खरीदने की आवश्यकता को समाप्त कर दिया गया है, जिससे पूंजी और स्थान की आवश्यकताएँ कम होती हैं साथ ही कार्बन पदचिह्न भी घटता है।

अडिटिव निर्माण क्या है? अडिटिव निर्माण को उद्योग द्वारा "3D डेटा से वस्तुओं का निर्माण करना, आमतौर पर परत दर परत" के रूप में परिभाषित किया गया है। अडिटिव निर्माण में, जिस भौतिक वस्तु का निर्माण किया जाना है, उसे पहले सॉफ़्टवेयर में डिज़ाइन किया जाता है। इस डिज़ाइन को कंप्यूटरीकृत मशीनों को दिया जाता है, जो उस वस्तु का निर्माण परत दर परत करती हैं।

व्यवहार में, 3D प्रिंटिंग और अडिटिव निर्माण के शब्द कुछ स्रोतों द्वारा एक दूसरे के स्थान पर उपयोग किए जा सकते हैं, इसलिए यह समझना महत्वपूर्ण है कि वास्तव में किस प्रक्रिया पर चर्चा की जा रही है।

• अडिटिव निर्माण 3D प्रिंटिंग का औद्योगिक संस्करण है, जिसे पहले से कुछ विशिष्ट वस्तुओं, जैसे चिकित्सा प्रत्यारोपण और इंजीनियरों और डिजाइनरों के लिए प्लास्टिक प्रोटोटाइप बनाने में उपयोग किया जाता है। जबकि उपभोक्ताओं और छोटे उद्यमियों के लिए 3D प्रिंटिंग को बहुत प्रचार मिला है, यह निर्माण में है जहाँ इस तकनीक का सबसे महत्वपूर्ण व्यावसायिक प्रभाव हो सकता है।

वास्तव में, अडिटिव निर्माण के कई अलग-अलग उपप्रकार हैं, जिनमें 3D प्रिंटिंग के साथ-साथ रैपिड प्रोटोटाइपिंग और डायरेक्ट डिजिटल मैन्युफैक्चरिंग (DDM) शामिल हैं। इस तकनीक में हाल की प्रगति ने इसके उपयोग को कहीं अधिक व्यापक बना दिया है और यह भविष्य के विकास के लिए रोमांचक संभावनाएँ प्रदान करती है। अडिटिव निर्माण मशीनें सीधे कंप्यूटर मॉडल से काम करती हैं, इसलिए लोग मौजूदा निर्माण सीमाओं की परवाह किए बिना पूरी तरह से नए आकार तैयार कर सकते हैं। पारंपरिक निर्माण तकनीकों जैसे कि कास्टिंग और मशीनिंग सामग्री से अलग होकर, अडिटिव निर्माण उत्पाद डिज़ाइनरों को अधिकतम लचीलापन प्रदान करता है।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लाभ

पारंपरिक मैन्युफैक्चरिंग तकनीकें विभिन्न आकारों और डिज़ाइनों का निर्माण करने में सक्षम हैं, लेकिन एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग उत्पादन को एक नए स्तर पर पहुंचाती है।

इस अधिक आधुनिक तकनीक का सबसे बड़ा लाभ यह है कि यह अधिकतम आकारों का उत्पादन कर सकती है। ऐसे डिज़ाइन जो पारंपरिक तरीकों से एक संपूर्ण टुकड़े में नहीं बनाए जा सकते, उन्हें आसानी से प्राप्त किया जा सकता है।

• उदाहरण के लिए, ऐसे आकार जिनका मध्य खोखला या खोखला होता है, उन्हें एक एकल टुकड़े के रूप में बनाया जा सकता है, बिना व्यक्तिगत घटकों को जोड़ने या वेल्ड करने की आवश्यकता के। यह एक मजबूत निर्माण की सुविधा प्रदान करता है जिसमें कोई कमजोर स्थान नहीं होता जिसे तनाव या क्षति का सामना करना पड़ सकता है।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया बहुत तेज़ भी है, इसके लिए इंजीनियरों की अंतहीन बैठकों की आवश्यकता नहीं होती है ताकि डिज़ाइन में बदलाव किया जा सके।

सॉफ़्टवेयर और प्रोग्रामिंग की सहायता से, किसी भी परिवर्तन को करने के लिए बस माउस पर क्लिक करना होता है।

विशेष रूप से रैपिड प्रोटोटाइपिंग (एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का एक प्रकार) बहुत तेज़ है, जिसमें कुछ मामलों में पूरे मॉडल literally रातोंरात बनाए जाते हैं। इससे कंपनियों को अधिक लचीलापन मिलता है, और इसके परिणामस्वरूप लागत में भी कमी आती है।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के सफल उपयोग के परिणाम:

• एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (AM) स्थिरता में सुधार के अवसर पैदा करता है।
• उत्पाद और सामग्री जीवन चक्र के दौरान अवसरों की पहचान की जा रही है।
• AM संसाधन दक्षता में सुधार कर सकता है और बंद लूप सामग्री प्रवाह को सक्षम कर सकता है।
• स्थापित संगठन उत्पाद और प्रक्रिया को फिर से डिज़ाइन करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।
• नए उद्यम निचे खोज रहे हैं और AM पारिस्थितिकी तंत्र को बढ़ा रहे हैं।

भारत में अवसर

सौभाग्य से, इस उत्पादन मॉडल में कई ऐसी विशेषताएँ हैं जो भारतीय पारिस्थितिकी तंत्र की ताकतों का लाभ उठाती हैं।

• पहला, यह बड़े पूंजी निवेश को समाप्त करता है। मशीनें सस्ती हैं, इन्वेंटरी छोटी हो सकती है और स्थान की आवश्यकताएँ बड़ी नहीं हैं। इस प्रकार, उत्पादन को प्रारंभ करना बड़े पूंजी की आवश्यकता की विशाल बाधा का सामना नहीं करता है और पारंपरिक छोटे और मध्यम उद्यम आसानी से उच्च तकनीकी उत्पादन की ओर अनुकूलित और पुनः उपकरण किया जा सकता है।
• दूसरा, भारतीय सॉफ्टवेयर उद्योग अच्छी तरह से स्थापित है, और 'डिजिटल इंडिया' के हिस्से के रूप में कनेक्टिविटी बढ़ाने की योजनाएँ प्रगति पर हैं। इससे छोटे शहरों में उत्पादन सुविधाओं का निर्माण संभव होगा और प्रमुख शहरों के बाहर औद्योगिक विकास को बढ़ावा मिलेगा।
• तीसरा, ऐसे उत्पाद बनाए जा सकते हैं जो कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों में उपयोग के लिए बेहतर अनुकूलित हों। जिन उत्पादों को कम हिस्सों के संयोजन की आवश्यकता होती है, वे धूल और नमी का सामना करने में बेहतर हो सकते हैं, जो हमारे उष्णकटिबंधीय वातावरण में प्रचलित हैं, और अधिक टिकाऊ हो सकते हैं।
• चौथा, ऐसे देश में जहाँ 'उपयोग और फेंकना' एक वर्जना है, पुराने उत्पादों को बनाए रखना बहुत आसान है क्योंकि आवश्यकतानुसार भागों का उत्पादन किया जा सकता है और उत्पाद जीवन-चक्र को बढ़ाया जा सकता है।

अंत में, उत्पाद की गुणवत्ता को बनाए रखना बहुत आसान है क्योंकि पूरा सिस्टम एक ही समय में निर्मित होता है और संयोजन की आवश्यकता नहीं होती।

निष्कर्ष

अतीत में, उत्पादन की सीमाओं ने अक्सर डिज़ाइन को प्रभावित किया है, कई विचारों को अस्वीकार किया गया क्योंकि वे व्यावहारिक रूप से प्राप्त नहीं किए जा सकते थे। इस तकनीक का परिचय और इसका विकास इस प्रक्रिया को उलट देता है, जहाँ डिज़ाइन अब उत्पादन को संचालित कर रहा है। यदि ‘Make in India’ को सफल होना है, तो इसे ‘Make it the Indian Way’ को शामिल करना होगा। इसे डेट्रॉइट में विशाल पूंजी निवेश द्वारा संचालित बड़े पैमाने के उत्पादन तकनीकों या बीजिंग में सस्ते श्रम की नकल करने की आवश्यकता नहीं है।

हम एक ऐतिहासिक क्षण में हैं जब विनिर्माण क्षेत्र एक disruptive technologies द्वारा परिवर्तन के दौर से गुजरने वाला है। विज्ञान और कला का संयोजन, जिसमें भारतीय उद्यमिता का एक टुकड़ा भी शामिल है, हमें एक ऐसा विनिर्माण पारिस्थितिकी तंत्र विकसित करने की अनुमति देगा जो न केवल भारत को वैश्विक विनिर्माण के साथ प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम बनाएगा, बल्कि ऐसे उत्पाद भी बनाएगा जो भारतीय परिस्थितियों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हों। हमें इसे भारत के फायदें के लिए काम करने का एक तरीका खोजना होगा, न कि इसके खिलाफ।