ডেস্কফ্যাব এক্স১
এফএফ-এম১৪০
এফএফ-এম২২০
এফএফ-এম৩০০
এফএফ-এম৪২০
এফএফ-এম৮০০
টাইটানিয়াম অ্যালয় থ্রিডি প্রিন্টিংয়ের প্রয়োগ ক্ষেত্র এবং উন্নয়ন
অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং-এ টাইটানিয়াম সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত ধাতুগুলোর মধ্যে অন্যতম এবং এটি মহাকাশযান শিল্প, অস্থিসন্ধি প্রতিস্থাপন ও অস্ত্রোপচারের সরঞ্জাম, রেসিং ও সাইকেলের ফ্রেম, ইলেকট্রনিক্স এবং অন্যান্য উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন পণ্যে ব্যবহৃত হয়। টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলো তাদের উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি, উচ্চ শক্তি-ওজন অনুপাত এবং স্টেইনলেস স্টিলের চেয়ে উন্নত ক্ষয়-প্রতিরোধ ক্ষমতার জন্য বিভিন্ন শিল্পে সমাদৃত। এই উপাদানটির ব্যবহার রকেট এবং বিমানকে হালকা করতে পারে, যার ফলে জ্বালানি সাশ্রয় হয় এবং পেলোড বহনের ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। এটি স্মার্টফোন এবং ভিআর গগলসের মতো হালকা ওজনের ইলেকট্রনিক্স সামগ্রী তৈরির পাশাপাশি চিকিৎসাক্ষেত্রে ব্যবহৃত ইমপ্লান্টেও ব্যবহার করা যেতে পারে। অধিকন্তু, যখন টাইটানিয়ামের সহজাত বৈশিষ্ট্যগুলোকে থ্রিডি প্রিন্টিংয়ের অনন্য ক্ষমতার সাথে একত্রিত করা হয়, তখন এর সুবিধাগুলো আরও সুস্পষ্ট হয়ে ওঠে। তাহলে, থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়ামের নির্দিষ্ট ব্যবহারগুলো কী কী? সাধারণ টাইটানিয়ামের ব্যবহারগুলো কী কী? প্রিন্টারবাজারে আছে?
△3D প্রিন্টেড টাইটানিয়াম অংশ
জিই অ্যাডিটিভ-এর হিপ জয়েন্ট, সায়াকি-র ফ্যান ব্লেড, আর্কাম ডার্কার-এর রকেট টিপস, থ্রিডি সিস্টেমস-এর টাইটানিয়াম ল্যাটিস কম্পোনেন্ট, ইওএস-এর টাইটানিয়াম স্টেন্ট, জেনিথ টেকনিকা-র সার্জিক্যাল স্পাইনাল ইমপ্লান্ট
৩ডি প্রিন্টিং এটি টাইটানিয়ামের উৎপাদনকে আরও কার্যকর করে তোলে এবং একই সাথে কাঁচামালের অপচয় কমায়। একটি অ্যাডিটিভ প্রযুক্তি হওয়ায়, মেটাল থ্রিডি প্রিন্টিং-এ সাধারণত যন্ত্রাংশটি তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় উপকরণ এবং তুলনামূলকভাবে অল্প পরিমাণে সহায়ক কাঠামোগত উপাদান ব্যবহার করা হয়। থ্রিডি প্রিন্টিং ওজন কমানোর জন্য অভ্যন্তরীণ চ্যানেল এবং ফাঁপা বা জালিকাযুক্ত যন্ত্রাংশের মতো জটিল নকশা তৈরি করতেও সক্ষম করে, যা অন্য কোনো উৎপাদন পদ্ধতিতে সম্ভব নয়। যেহেতু এতে কোনো ছাঁচ বা টুলিংয়ের প্রয়োজন হয় না, তাই টাইটানিয়াম থ্রিডি প্রিন্টিং সাশ্রয়ীভাবে রোগী-নির্দিষ্ট ইমপ্লান্ট, প্রোটোটাইপ এবং গবেষণার সরঞ্জামের মতো অনন্য যন্ত্রাংশ তৈরি করতে পারে। উৎপাদন, স্বাস্থ্যসেবা, মহাকাশ গবেষণা এবং আরও অনেক ক্ষেত্রে অগ্রগতির জন্য টাইটানিয়াম থ্রিডি প্রিন্টিংয়ের অসংখ্য উদাহরণ রয়েছে।
3D প্রিন্টিং টাইটানিয়াম অ্যালয় ব্যবহার
২০২৩ সালে, পানেরাই ৩ডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম কেসযুক্ত সাবমার্সিবল এস ব্রাবাস PAM01283 প্রকাশ করে। ডানদিকের ছবিতে দেখা যাচ্ছে যে, হোলথিনরিকস ডিকনস্ট্রাকটেড প্রথম ৩ডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম ঘড়িটি বাজারে আনে।
টাইটানিয়াম থ্রিডি প্রিন্টিং ইতিমধ্যেই চিকিৎসা সরঞ্জাম, পারফরম্যান্স বাইসাইকেল, বিলাসবহুল ঘড়ি এবং কনজিউমার ইলেকট্রনিক্সের মতো বিভিন্ন পণ্য উৎপাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে, যার লক্ষ্য হলো উদ্ভাবনী এবং প্রায়শই কাস্টম ডিজাইনের মাধ্যমে হালকা অথচ শক্তিশালী পণ্য সরবরাহ করা।
● সূক্ষ্ম পণ্য এবং ইলেকট্রনিক পণ্য
থ্রিডি প্রিন্টিংয়ের মাধ্যমে অত্যন্ত পাতলা দেয়ালযুক্ত ও জটিল টাইটানিয়ামের যন্ত্রাংশ তৈরি করা যায়, যা প্রায়শই ঘড়ির কেস বানাতে ব্যবহৃত হয়, যেমন উপরে দেখানো প্যানেরাই এবং হোলথিনরিক্স ঘড়িগুলো। বলা হচ্ছে যে, অ্যাপল ওয়াচ আলট্রা-এর আসন্ন একটি অংশ হিসেবেও টাইটানিয়াম অ্যালয়ের ঘড়ির কেস থাকবে।
△২০২৩ সালের Honor Magic V2 ফোল্ডিং স্মার্টফোনে ব্যবহৃত 3D প্রিন্টেড টাইটানিয়াম অ্যালয় হিঞ্জ শিফট কভার
২০২৩ সালে, স্মার্টফোন নির্মাতা অনার তাদের নতুন ফোল্ডেবল ফোন ম্যাজিক ভি২ বাজারে আনে, যেটিতে একটি থ্রিডি-প্রিন্টেড টাইটানিয়ামের কব্জাযুক্ত শিফট কভার রয়েছে, যা আগের অ্যালুমিনিয়াম সংস্করণের চেয়ে হালকা এবং ১৫০% বেশি শক্তিশালী। অনার জানিয়েছে যে, এই ছোট টাইটানিয়ামের অংশটি, যা হাজার হাজার সংখ্যায় থ্রিডি প্রিন্ট করা যায়, পণ্যটির স্থায়িত্ব এবং মসৃণভাবে ভাঁজ ও খোলার মূল চাবিকাঠি।
● চিকিৎসা ও দন্ত ইমপ্লান্ট
△আমেরিকান অর্থোফিক্স মেডিকেল-এর থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম ইমপ্লান্ট কনস্ট্রাক্স মিমি টিআই স্পেসার সিস্টেমটি ২০২১ সালে মার্কিন এফডিএ কর্তৃক অনুমোদিত হয়েছিল।
চিকিৎসা শিল্পে, 3D প্রিন্টেড টাইটানিয়াম ইমপ্লান্টগুলো মেরুদণ্ড, নিতম্ব, হাঁটু এবং অঙ্গ-প্রত্যঙ্গের চিকিৎসায় সফল হয়েছে। এর কারণ হলো এই ধাতুর সহজাত জৈব-সামঞ্জস্যতা (biocompatibility) ও ভালো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, সেইসাথে কাস্টম ছিদ্রযুক্ত কাঠামো (porous structures) 3D প্রিন্ট করার ক্ষমতা (যা অসিওইন্টিগ্রেশন বা অস্থি-একীকরণকে সম্ভব করে তোলে) এবং রোগীর উন্নততর ফলাফলের জন্য ব্যাপক কাস্টমাইজেশনের সুবিধা। 3D প্রিন্টেড টাইটানিয়াম ইমপ্লান্টগুলো নিয়ন্ত্রক সংস্থার অনুমোদন ও চাহিদা লাভ করছে। যেহেতু বেশিরভাগ মেডিকেল ইমপ্লান্ট একই রোগে আক্রান্ত বহু মানুষের জন্য তৈরি করা হয়, তাই সেগুলো সবার জন্য উপযুক্ত নয়। বিরল রোগে আক্রান্ত ব্যক্তিরা প্রায়শই বাদ পড়ে যান। এখন, 3D প্রিন্টিংয়ের মাধ্যমে, স্বতন্ত্র রোগীদের জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা ইমপ্লান্ট তৈরি করা সম্ভব।
২০২৩ সালে, যুক্তরাজ্যের একজন শল্যচিকিৎসক পূর্বে ভাঙা কব্জির বিকৃতি সংশোধনের জন্য একই দিনে রোগীর জন্য বিশেষভাবে তৈরি থ্রিডি-প্রিন্টেড টাইটানিয়াম প্লেট ব্যবহার করে চারটি কব্জির অস্ত্রোপচার করেন। কনসালট্যান্ট অর্থোপেডিক সার্জন এবং হাত ও কব্জির ক্লিনিক্যাল লিড ডঃ অক্ষয় মালহোত্রা বলেন: “এই পরিকল্পনা প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন হওয়ার পর, টাইটানিয়াম পাউডার ব্যবহার করে অর্ডার অনুযায়ী প্লেট প্রিন্ট করা হয়, তারপর সেগুলো পরীক্ষা করে যুক্তরাজ্যে পাঠানো হয় এবং অস্ত্রোপচারের প্রস্তুতির জন্য কাউন্টি হাসপাতালে জীবাণুমুক্ত করা হয়।”
△কোরলিঙ্ক-এর থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম স্ক্রু-গুলিতে একটি ছিদ্রযুক্ত কাঠামো রয়েছে যা হাড়ের বৃদ্ধিকে উৎসাহিত করে, এবং ফিঙ্গারকিট কনসোর্টিয়াম-এর নতুন রোগী-নির্দিষ্ট টাইটানিয়াম আঙুলের জয়েন্টগুলি
২০২২ সালে ভারতের মণিপাল হাসপাতালের চিকিৎসকেরা একজন ক্যান্সার রোগীর চিকিৎসায় থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম ব্যবহার করেছিলেন, যার টিউমার তার বুককে ধ্বংস করে দিচ্ছিল। সাধারণত, এই আকারের ইমপ্লান্ট মানবদেহের পক্ষে বহন করার জন্য খুব ভারী হতো, কিন্তু টাইটানিয়াম হালকা ও অত্যন্ত শক্তিশালী হওয়ায় এবং এর ওজন ২৫০ গ্রামেরও কম হওয়ায়, এটি শরীরের ভেতরে ইমপ্লান্ট প্রিন্ট করার জন্য আদর্শ। থ্রিডি প্রিন্টেড ইমপ্লান্টটির সাফল্যের ফলে, রোগী সম্পূর্ণ সুস্থ হয়ে ওঠেন এবং শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য বাহ্যিক যন্ত্রের উপর নির্ভর না করে তার স্বাভাবিক জীবনে ফিরতে সক্ষম হন।
△টাইটানিয়াম থ্রিডি প্রিন্টিংয়ের মাধ্যমে অ্যাঞ্জেল সাইকেল ওয়ার্কস নতুন হেভেন বাইকটির ওজন উল্লেখযোগ্যভাবে কমাতে এবং ডিজাইন উন্নত করতে সক্ষম হয়েছে।
আজকের পারফরম্যান্স বাইকগুলোতে থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়ামের ব্যবহার খুবই সাধারণ। ক্র্যাঙ্ক, ব্রেক লিভার, স্টেম, ডিরেইলার হ্যাঙ্গার, এমনকি সম্পূর্ণ ফ্রেমেও টাইটানিয়াম ব্যবহৃত হয়। টাইটানিয়াম অ্যালুমিনিয়ামের মতোই শক্তিশালী এবং কার্বন ফাইবারের মতোই হালকা, কিন্তু কার্বন ফাইবারের মতো এর কোনো টেকসই সমস্যা নেই। বাইক প্রস্তুতকারক কার্বন ওয়াস্প ব্যাখ্যা করেছে কেন তারা তাদের সর্বশেষ আফটারমার্কেট ক্র্যাঙ্ক আর্ম তৈরিতে অ্যালুমিনিয়াম এবং কার্বন ফাইবারের পরিবর্তে থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম ব্যবহার করছে। কার্বন ওয়াস্প বলেছে: “কার্বন ফাইবারকে সংকুচিত না করে গিয়ারবক্স শ্যাফটের সাথে ক্র্যাঙ্ককে আটকানোর জন্য আমরা সব ধরনের সৃজনশীল উপায় বের করেছি, কিন্তু সেগুলোতে সবসময় কিছু ধাতব ইনসার্টের প্রয়োজন হতো, এবং কার্বন ফাইবারের সাথে ইনসার্টগুলো আঠা দিয়ে লাগাতে গেলে সমস্যা হতো। এই নিয়ে অন্তহীন প্রশ্ন ছিল। কিছু প্রোটোটাইপিংয়ের পর, কার্বন ওয়াস্প দেখেছে যে একটি থ্রিডি প্রিন্টেড ল্যাটিস-ফিল্ড টাইটানিয়াম ক্র্যাঙ্ক কার্বনের মতোই হালকা কিন্তু খুব বেশি আঘাতপ্রবণ জায়গাগুলোতে এটি আরও শক্তিশালী। আমরা এখনও মনে করি যে ফ্রেমসহ অন্যান্য অনেক ব্যবহারের জন্য কার্বন ফাইবারই সেরা উপাদান, কিন্তু আমরা ইতিমধ্যেই অন্যান্য টাইটানিয়াম পার্টস নিয়ে কাজ করছি।”
সম্পূর্ণ ফ্রেমের কথা বলতে গেলে, বাইক প্রস্তুতকারক অ্যাঞ্জেল সাইকেল ওয়ার্কস জানিয়েছে যে তারা একটি হালকা ওজনের উপাদানে সম্পূর্ণ টাইটানিয়ামের একটি ফ্রেম থ্রিডি প্রিন্ট করেছে, যা রেসের সময় থেকে গুরুত্বপূর্ণ কয়েক সেকেন্ড কমিয়ে আনে এবং নতুন ডিজাইনের জ্যামিতি তৈরি করতে সক্ষম করে। তাদের নতুন সুপারবাইক, যার নাম হেভেন, আগের সংস্করণের চেয়ে ৪০০ গ্রাম হালকা। পাইলট এই বছর আরেকটি সম্পূর্ণ টাইটানিয়াম অ্যালয় ফ্রেম বাজারে এনেছে, যার নাম পাইলট সাইরেন। এই রোড বাইকটির ফ্রেম সম্পূর্ণভাবে টাইটানিয়াম দিয়ে থ্রিডি প্রিন্ট করা (তিনটি অংশে বিভক্ত)। কোম্পানিটির মতে, টাইটানিয়াম থ্রিডি প্রিন্ট করার ফলে তারা আরোহীর পছন্দ অনুযায়ী বাইকটি কাস্টমাইজ করতে পারে এবং ফ্রেমে কোনো রঙ বা আবরণের প্রয়োজন হয় না।
△সাইকেল কোম্পানি মিথোস গ্রাহকদের জন্য এই হ্যান্ডেলবারসহ বিভিন্ন ধরনের থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম যন্ত্রাংশ সরবরাহ করে, অন্যদিকে ভার্ভ সাইক্লিং (ডানদিকে) নতুন থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম ক্র্যাঙ্ক সরবরাহ করছে।
△জিকেএন এরোস্পেস তাদের টেক্সাসের কারখানায় একটি নতুন বৃহৎ আকারের টাইটানিয়াম থ্রিডি প্রিন্টার যুক্ত করার পরিকল্পনা করছে।
△যেহেতু নাসার মাত্র একটিই প্রয়োজন, তাই চন্দ্রে ব্যবহারের উপযোগী বাহুটির জন্য টাইটানিয়ামের যন্ত্রাংশ প্রচলিত উৎপাদন পদ্ধতির চেয়ে থ্রিডি প্রিন্ট করাই বেশি যুক্তিযুক্ত।
● উৎপাদন
সেমিকন্ডাক্টর প্রস্তুতকারক সংস্থা এএসএমএল এখন ওয়েফার উৎপাদনে ব্যবহৃত টাইটানিয়াম ক্যারিয়ার ট্রে প্রিফর্মগুলো ফোর্জিং করার পরিবর্তে থ্রিডি প্রিন্ট করছে, যার ফলে কাঁচামালে ৬৪% সাশ্রয় হচ্ছে এবং দ্রুত সরবরাহ করা যাচ্ছে। নরস্ক টাইটানিয়াম, একটি মেটাল অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং কোম্পানি যা ডিরেক্টেড এনার্জি ডিপোজিশন (ডিইডি) প্ল্যাটফর্ম ব্যবহার করে, সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার উৎপাদনে ব্যবহারের জন্য টিআই৬৪ (Ti64) দিয়ে ৮০ কিলোগ্রাম (প্রায় ১৭৬ পাউন্ড) ওজনের নিয়ার-নেট শেপ প্রিফর্ম প্রিন্ট করছে।
△ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয় কর্তৃক নির্মিত থ্রিডি প্রিন্টেড টাইটানিয়াম অ্যালয় হুইল হাব ব্র্যাকেট
△টাইটানিয়াম পাউডার
△বিশ্ববিদ্যালয়ের মেটাল থ্রিডি প্রিন্টিং ল্যাবরেটরি, ওয়াশিংটন জয়েন্ট সেন্টার ফর আর্থ অ্যাবানড্যান্ট মেটেরিয়ালস ডিপ্লয়মেন্ট অ্যান্ড রিসার্চ, টাইটানিয়াম দিয়ে যন্ত্রাংশ তৈরি করে।