ना-नफा संस्था, मीडिया आणि जनता क्रिएटिव्ह कॉमन्स अॅट्रिब्युशन नॉन-कॉमर्सियल, नॉन-डेरिव्हेटिव्ह लायसन्स अंतर्गत एमआयटी प्रेस ऑफिस वेबसाइटवरून प्रतिमा डाउनलोड करू शकतात.आपण प्रदान केलेल्या प्रतिमा सुधारित करू नयेत, फक्त त्या योग्य आकारात क्रॉप करा.प्रतिमा कॉपी करताना क्रेडिट वापरणे आवश्यक आहे;खाली नमूद केल्याशिवाय प्रतिमांसाठी "MIT" क्रेडिट.
MIT मध्ये विकसित केलेली नवीन उष्णता उपचार 3D मुद्रित धातूंची सूक्ष्म रचना बदलते, ज्यामुळे सामग्री मजबूत आणि अत्यंत थर्मल परिस्थितींना अधिक प्रतिरोधक बनते.हे तंत्रज्ञान गॅस टर्बाइन आणि जेट इंजिनसाठी उच्च-कार्यक्षमता ब्लेड आणि व्हेनचे 3D प्रिंटिंग सक्षम करू शकते जे वीज निर्माण करतात, इंधन वापर आणि ऊर्जा कार्यक्षमता कमी करण्यासाठी नवीन डिझाइन सक्षम करते.
आजचे गॅस टर्बाइन ब्लेड पारंपारिक कास्टिंग प्रक्रियेचा वापर करून तयार केले जातात ज्यामध्ये वितळलेल्या धातूला जटिल आकारांमध्ये ओतले जाते आणि दिशात्मकपणे घनरूप केले जाते.हे घटक ग्रहावरील सर्वात उष्णता-प्रतिरोधक धातूंच्या मिश्रधातूंपासून बनविलेले आहेत, कारण ते अत्यंत उष्ण वायूंमध्ये उच्च वेगाने फिरण्यासाठी, पॉवर प्लांट्समध्ये वीज निर्माण करण्यासाठी आणि जेट इंजिनांना जोर देण्यासाठी काम काढण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.
3D प्रिंटिंगचा वापर करून टर्बाइन ब्लेडच्या उत्पादनात वाढ होत आहे, जे पर्यावरणीय आणि आर्थिक फायद्यांव्यतिरिक्त, उत्पादकांना अधिक जटिल आणि ऊर्जा-कार्यक्षम भूमितीसह त्वरीत ब्लेड तयार करण्यास अनुमती देते.पण थ्रीडी प्रिंट टर्बाइन ब्लेडच्या प्रयत्नांनी अजून एक मोठा अडथळा पार केला नाही: रेंगाळणे.
धातू शास्त्रामध्ये, सतत यांत्रिक ताण आणि उच्च तापमानात धातूची अपरिवर्तनीयपणे विकृत होण्याची प्रवृत्ती म्हणून रेंगाळणे समजले जाते.संशोधक टर्बाइन ब्लेड छापण्याच्या शक्यतेचा शोध घेत असताना, त्यांना असे आढळले की छपाई प्रक्रियेमुळे दहापट ते शेकडो मायक्रोमीटर आकाराचे सूक्ष्म धान्य तयार होते - एक सूक्ष्म रचना जी विशेषतः रेंगाळण्याची शक्यता असते.
"प्रॅक्टिसमध्ये, याचा अर्थ असा आहे की गॅस टर्बाइनचे आयुष्य कमी असेल किंवा कमी किफायतशीर असेल," असे एमआयटीमधील एरोस्पेसचे बोईंग प्रोफेसर झाचेरी कॉर्डेरो म्हणाले."हे महागडे वाईट परिणाम आहेत."
कॉर्डेरो आणि सहकाऱ्यांनी 3D मुद्रित मिश्रधातूंची रचना सुधारण्याचा एक मार्ग शोधला आहे जो अतिरिक्त उष्णता उपचार पायरी जोडून मुद्रित सामग्रीच्या सूक्ष्म दाण्यांना मोठ्या "स्तंभीय" धान्यांमध्ये बदलतो - एक मजबूत मायक्रोस्ट्रक्चर जी सामग्रीची रेंगाळण्याची क्षमता कमी करते.सामग्री कारण "स्तंभ" जास्तीत जास्त ताणाच्या अक्षाशी संरेखित आहेत.अ‍ॅडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये आज सांगितलेला दृष्टिकोन गॅस टर्बाइन ब्लेडच्या औद्योगिक 3D प्रिंटिंगचा मार्ग मोकळा करतो, असे संशोधकांचे म्हणणे आहे.
कॉर्डेरो म्हणाले, "नजीकच्या भविष्यात, आम्ही अपेक्षा करतो की गॅस टर्बाइन उत्पादकांनी त्यांचे ब्लेड मोठ्या प्रमाणात अॅडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग प्लांटमध्ये मुद्रित करावे आणि नंतर आमच्या उष्णता उपचारांचा वापर करून त्यावर प्रक्रिया केली जाईल," कॉर्डेरो म्हणाले."थ्रीडी प्रिंटिंग नवीन कूलिंग आर्किटेक्चर सक्षम करेल जे टर्बाइनची थर्मल कार्यक्षमता वाढवू शकते, कमी इंधन जाळताना आणि शेवटी कमी कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जित करताना त्यांना समान प्रमाणात उर्जा निर्माण करण्यास अनुमती देते."
कॉर्डेरोचा अभ्यास प्रमुख लेखक डॉमिनिक पिची, क्रिस्टोफर कार्टर आणि मॅसॅच्युसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीचे अँड्रेस गार्सिया-जिमेनेझ, अर्बाना-चॅम्पेन येथील इलिनॉय विद्यापीठाच्या अनुग्रहप्रधा मुकुंदन आणि मेरी-अगाथा शार्पन आणि डोनोव्हान लिओनार्ड यांच्या सह-लेखक होते. रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाळा.
संघाची नवीन पद्धत दिशात्मक पुनर्क्रिस्टलायझेशनचा एक प्रकार आहे, ही उष्णता उपचार आहे जी सामग्री गरम झोनमधून तंतोतंत नियंत्रित दराने हलवते, सामग्रीच्या अनेक सूक्ष्म कणांना मोठ्या, मजबूत, अधिक एकसमान क्रिस्टल्समध्ये एकत्र करते.
डायरेक्शनल रीक्रिस्टलायझेशनचा शोध 80 वर्षांपूर्वी लागला होता आणि विकृत सामग्रीवर लागू केला गेला होता.त्यांच्या नवीन अभ्यासात, एमआयटी टीमने 3D मुद्रित सुपरअॅलॉयसाठी निर्देशित पुनर्क्रिस्टलायझेशन लागू केले आहे.
संघाने या पद्धतीची चाचणी 3D मुद्रित निकेल-आधारित सुपरअॅलॉय, धातूंवर सामान्यतः टाकली आणि गॅस टर्बाइनमध्ये वापरली.प्रयोगांच्या मालिकेत, संशोधकांनी रॉड-सदृश सुपरअॅलॉयचे 3D-मुद्रित नमुने खोली-तापमानाच्या पाण्याच्या बाथमध्ये थेट इंडक्शन कॉइलच्या खाली ठेवले.त्यांनी हळूहळू प्रत्येक रॉड पाण्यातून बाहेर काढला आणि वेगवेगळ्या वेगाने एका कॉइलमधून पार केला, 1200 ते 1245 अंश सेल्सिअस तापमानापर्यंत रॉड लक्षणीयरीत्या गरम केले.
त्यांना आढळले की एका विशिष्ट वेगाने (2.5 मिलिमीटर प्रति तास) आणि विशिष्ट तापमानात (1235 अंश सेल्सिअस) रॉड खेचल्याने एक तीव्र तापमान ग्रेडियंट तयार होतो ज्यामुळे प्रिंट मीडियाच्या सूक्ष्म-सूक्ष्म संरचनामध्ये संक्रमण होते.
कॉर्डेरो यांनी स्पष्ट केले की, “सामग्रीची सुरुवात लहान कणांपासून होते ज्याला डिसलोकेशन म्हणतात, तुटलेल्या स्पॅगेटीसारखे.“जेव्हा तुम्ही सामग्री गरम करता तेव्हा हे दोष नाहीसे होतात आणि पुन्हा तयार होतात आणि धान्य वाढू शकते.दोषपूर्ण सामग्री आणि लहान धान्य शोषून धान्य - पुनर्क्रिस्टलायझेशन नावाची प्रक्रिया.
उष्मा-उपचारित रॉड्स थंड केल्यानंतर, संशोधकांनी ऑप्टिकल आणि इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाचा वापर करून त्यांच्या सूक्ष्म रचनांचे परीक्षण केले आणि असे आढळले की सामग्रीचे अंकित सूक्ष्म दाणे "स्तंभीय" धान्यांनी किंवा लांब, स्फटिकासारखे क्षेत्र मूळपेक्षा खूप मोठे होते. धान्य.
"आम्ही पूर्णपणे पुनर्रचना केली," प्रमुख लेखक डॉमिनिक पीच म्हणाले."आम्ही दाखवतो की आम्ही धान्याचा आकार अनेक क्रमाने वाढवून मोठ्या प्रमाणात स्तंभीय धान्य तयार करू शकतो, ज्यामुळे सैद्धांतिकदृष्ट्या रेंगाळण्याच्या गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा झाली पाहिजे."
संघाने हे देखील दाखवून दिले की ते रॉडच्या नमुन्यांचे पुल दर आणि तापमान नियंत्रित करू शकतात ज्यामुळे सामग्रीच्या वाढत्या धान्यांना सूक्ष्म-ट्यून केले जाऊ शकते, विशिष्ट धान्य आकाराचे आणि अभिमुखतेचे क्षेत्र तयार केले जाऊ शकतात.या पातळीच्या नियंत्रणामुळे उत्पादकांना साइट-विशिष्ट मायक्रोस्ट्रक्चर्ससह टर्बाइन ब्लेड मुद्रित करण्याची परवानगी मिळू शकते जी विशिष्ट ऑपरेटिंग परिस्थितीनुसार बनविली जाऊ शकते, कॉर्डेरो म्हणतात.
कॉर्डेरोने टर्बाइन ब्लेडच्या जवळ 3D मुद्रित भागांच्या उष्णता उपचारांची चाचणी घेण्याची योजना आखली आहे.टीम तन्य शक्तीला गती देण्यासाठी तसेच उष्णतेवर उपचार केलेल्या संरचनांच्या क्रिप प्रतिरोधकतेची चाचणी घेण्याचे मार्ग शोधत आहे.नंतर त्यांचा असा अंदाज आहे की उष्णता उपचार अधिक जटिल आकार आणि नमुन्यांसह औद्योगिक-दर्जाचे टर्बाइन ब्लेड तयार करण्यासाठी 3D प्रिंटिंगचा व्यावहारिक अनुप्रयोग सक्षम करू शकतो.
"नवीन ब्लेड आणि ब्लेड भूमिती जमिनीवर आधारित गॅस टर्बाइन बनवतील आणि शेवटी, विमानाची इंजिने अधिक ऊर्जा कार्यक्षम बनतील," कॉर्डेरो म्हणाले."आधारभूत दृष्टीकोनातून, हे या उपकरणांची कार्यक्षमता सुधारून CO2 उत्सर्जन कमी करू शकते."
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-15-2022
