RMIT اور یونیورسٹی آف سڈنی کے محققین نے ہانگ کانگ پولی ٹیکنک یونیورسٹی اور سویڈش سافٹ ویئر ڈویلپر ہیکساگون کے مینوفیکچرنگ انٹیلی جنس ڈویژن کے ساتھ مل کر ایک نیا ٹائٹینیم مرکب مواد کامیابی سے تیار کیا ہے۔ یہ تحقیقی کامیابی متعدد شعبوں میں ٹائٹینیم مرکبات کے اطلاق کے لیے نئے امکانات کو کھولتی ہے اور مزید پائیدار مینوفیکچرنگ طریقوں کے حصول کے لیے فائدہ مند مضمرات فراہم کرتی ہے۔
△ لیزر ڈائریکٹڈ انرجی ڈیپوزیشن 3D کے ذریعے پرنٹ کردہ ٹائٹینیم الائے کے مائیکرو اسٹرکچر کا اسکیمیٹک خاکہ
نیا 3D پرنٹ شدہ ٹائٹینیم مرکب کیا کرتا ہے؟
یہ ٹائٹینیم کھوٹ مضبوط، خراب، سایڈست اور پائیدار ہے۔ روایتی طور پر ٹائٹینیم مرکبات کی تیاری کی لاگت زیادہ ہے، اور یہ تحقیق دیگر شعبوں کے علاوہ ایرو اسپیس، بائیو میڈیسن، کیمیکل انجینئرنگ، خلائی اور توانائی میں ایپلی کیشنز کے ساتھ نئے اعلیٰ کارکردگی والے ٹائٹینیم مرکبات کی صلاحیت پیش کرتی ہے۔
تحقیقی ٹیم نے لیزر ڈائریکٹڈ انرجی ڈیپوزیشن (L-DED) ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے دھاتی پاؤڈر سے اس نئے ٹائٹینیم الائے کو 3D پرنٹ کرنے کے لیے الائے اور 3D پرنٹنگ کے عمل کے ڈیزائن کے امتزاج کا استعمال کیا۔ مینوفیکچرنگ کا یہ جدید عمل ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کی پیداوار کو زیادہ پائیدار اور سستی بناتا ہے۔
△ٹنگٹنگ گانا (بائیں) اور ما کیان (دائیں)
آر ایم آئی ٹی یونیورسٹی کے سرکردہ محقق پروفیسر ما کیان نے کہا کہ انہوں نے سرکلر اکانومی کے تصور کو ڈیزائن میں شامل کیا۔ نیا مصر دات سکریپ اور کم درجے کے مواد کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جا سکتا ہے، بغیر مہنگے اضافی جیسے وینیڈیم اور ایلومینیم کے، لیکن سستی اور وافر مقدار میں آکسیجن اور لوہے کے ساتھ۔
پروفیسر کیان نے وضاحت کی کہ "فضلہ اور کم معیار کے مواد کا دوبارہ استعمال اقتصادی قدر میں اضافہ کرنے اور ٹائٹینیم کی صنعت کے اعلیٰ کاربن فوٹ پرنٹ کو کم کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔"
مطالعہ کے مرکزی مصنف ٹنگٹنگ سونگ ہیں، جو RMIT میں پی ایچ ڈی کے طالب علم ہیں۔ انہوں نے کہا کہ ٹیم اپنے نئے تصور کی توثیق سے لے کر صنعتی ایپلی کیشنز کو حاصل کرنے تک ایک اہم مرحلے پر ہے۔
سونگ نے مزید کہا: "ہمارے پاس پرجوش ہونے کی وجہ ہے کہ 3D پرنٹنگ روایتی طریقوں سے واضح فوائد کے ساتھ نئے مرکب بنانے کا بالکل مختلف طریقہ پیش کرتی ہے۔ صنعت کے لیے ہمارے طریقہ کار سے فائدہ اٹھانے کا ایک ممکنہ موقع ہے۔" فضلہ فیرو ٹائٹینیم سپنج کا دوبارہ استعمال، "آف اسپیک" ری سائیکل شدہ ہائی آکسیجن ٹائٹینیم پاؤڈر، یا ہائی آکسیجن ویسٹ ٹائٹینیم سے بنا ٹائٹینیم پاؤڈر۔"
△ تحقیقی مقالہ جریدے "نیچر" میں شائع ہوا ہے، اور تحقیق کا عنوان ہے "3D پرنٹنگ مینوفیکچرنگ کے ذریعے مضبوط اور سخت آئرن ٹائٹینیم آکسائیڈ مرکبات کا ادراک"
نئے مرکب تیار کرنے میں چیلنجز
ٹیم کا مرکب ٹائٹینیم کرسٹل کی دو شکلوں پر مشتمل ہے، الفا ٹائٹینیم فیز اور بیٹا ٹائٹینیم فیز کا مرکب، جسے Ti-6Al-4V کہا جاتا ہے۔ ہر شکل ایٹموں کی ایک مخصوص ترتیب سے مطابقت رکھتی ہے۔
Ti-6Al-4V سب سے عام ٹائٹینیم الائے ہے، جو روایتی پیداواری طریقوں میں 6 فیصد ایلومینیم اور 4 فیصد وینیڈیم کا استعمال کرتا ہے، جو ٹائٹینیم الائے مارکیٹ کا 50 فیصد سے زیادہ حصہ ہے۔ نئی تحقیق میں ایلومینیم اور وینیڈیم کے بجائے آکسیجن اور آئرن کا استعمال کیا گیا۔ آسانی سے دستیاب اور نسبتاً کم قیمت ہونے کے علاوہ، یہ عناصر -ٹائٹینیم اور -ٹائٹینیم مراحل کے دو سب سے زیادہ موثر سٹیبلائزر اور مضبوط کرنے والے ہیں۔
روایتی طور پر، ٹائٹینیم اور آکسیجن کی اعلی سطح پر مشتمل ٹائٹینیم مرکبات نے ترقی اور اپنانے کے چیلنجوں کا سامنا کیا ہے۔
کیان نے تبصرہ کیا: "ایک چیلنج یہ ہے کہ آکسیجن جسے بول چال میں 'ٹائٹینیم کا کرپٹونائٹ' کہا جاتا ہے، ٹائٹینیم کو ٹوٹنے کا سبب بنتا ہے؛ دوسرا چیلنج یہ ہے کہ آئرن کا اضافہ -ٹائٹینیم مرحلے کی بڑی چادروں کی شکل میں شدید نقائص کا باعث بن سکتا ہے۔"
△ ٹیم نے لیزر ڈائریکٹڈ انرجی ڈیپوزیشن (L-DED) ٹیکنالوجی کے ذریعے نئے الائے کے فیز انٹرفیس پر ایٹم لیول مائیکرو اسٹرکچر کی 3D پرنٹنگ کا کامیابی سے احساس کیا۔
L-DED 3D پرنٹنگ ٹیکنالوجی کا استعمال محققین کو چیلنجوں پر کامیابی سے قابو پانے کے قابل بناتا ہے۔
L-DED 3D پرنٹنگ کا استعمال اکثر بڑے اور پیچیدہ حصوں کو بنانے کے لیے کیا جاتا ہے، اور یہ سائنسدانوں کو مرکب دھاتوں کی مکینیکل خصوصیات کو ٹیون کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ وہ آکسیجن اور لوہے کے ایٹموں کی تقسیم پر قطعی کنٹرول کے ساتھ مرکب میں نانوسکل ٹائٹینیم کرسٹل بنانے میں کامیاب ہوئے۔ یہ مرکب کے بعض حصوں کو بہت مضبوط بناتا ہے، جب کہ دیگر لچکدار ہوتے ہیں، اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ دباؤ پڑنے پر مواد ٹوٹنے والا نہ ہو۔
ٹیم نے ہیکساگون کے سمفیکٹ ویلڈنگ سافٹ ویئر میں ڈی ای ڈی ماڈیول کو تھری ڈی پرنٹ کرنے کے لیے استعمال کیا اور اس طرح کے اجزاء کی ایک سیریز کی جانچ کی۔ جانچ کرنے کے بعد، محققین نے پایا کہ ان کا مرکب دیگر تجارتی ٹائٹینیم مرکبات کے مقابلے میں لچک اور طاقت میں تھا۔
سڈنی یونیورسٹی کے شریک سربراہ محقق پروفیسر سائمن رنگر نے وضاحت کی: "کلیدی فعال کرنے والا الفا-ٹائٹینیم اور بیٹا-ٹائٹینیم کے مراحل کے درمیان اور اس کے اندر آکسیجن اور آئرن ایٹموں کی منفرد تقسیم ہے۔ اعلی سطحی آکسیجن گریڈینٹ، بشمول مضبوط ہائی۔ -آکسیجن والے علاقے اور کم آکسیجن والے علاقے، ہمیں مقامی جوہری بانڈنگ کو کنٹرول کرنے کی اجازت دیتے ہیں اور اس طرح ٹوٹنے کے مسئلے کو ختم کرتے ہیں۔
