उच्च ऊर्जा भौतिकी में 3 डी प्रिंटिंग

प्रत्येक पोस्ट को विशुद्ध रूप से वैज्ञानिक तथ्यों और अटकलों के शुष्क विवरण के साथ शुरू नहीं करने के लिए, मैं सुझाव देता हूं कि आप हाल के वर्षों के सबसे लोकप्रिय उच्च तकनीक विषयों में से एक के माध्यम से कठोर भौतिकविदों के वातावरण में आसानी से विसर्जित कर दें (नहीं, यह बिल्लियों के बारे में नहीं होगा)।
आज मैं आपको उच्च ऊर्जा भौतिकी से जुड़े कई समस्याओं, एक तरह से या किसी अन्य को हल करने के संबंध में 3 डी प्रिंटिंग के बारे में बताऊंगा।

लगभग एक महीने पहले एनरिको फर्मी नेशनल एक्सीलरेटर लेबोरेटरी की दैनिक पत्रिका "फर्मीलैब टुडे" ने इस प्रयोगशाला के इंजीनियरों और वैज्ञानिकों के कठिन कार्यदिवस और 3 डी प्रिंटिंग के बारे में सभी समस्याओं के उपाय के रूप में एक नोट प्रकाशित किया था ।
इसलिए, 2008 में वापस, फ़र्मि लेबोरेटरी के जूनियर शोधकर्ता, मौरिसियो लोप्स, ने कार्डबोर्ड से बने कुछ सर्पिल सोलनॉइड का एक मॉडल बनाना शुरू किया, जिससे मॉडल की अवधारणा की व्यवहार्यता को विकसित किया जा सके। यह प्रक्रिया (काफी अपेक्षित) बहुत धीरे-धीरे चली, लोपेज के धैर्य ने तबाही मचाई और उन्होंने 3 डी प्रिंटिंग इंस्टॉलेशन की खरीद का ध्यान रखा। अक्टूबर 2009 में, प्रयोगशाला को प्लास्टिक के मॉडल छापने के लिए लंबे समय से प्रतीक्षित 3 डी प्रिंटर प्राप्त हुआ। और, जैसा कि वे कहते हैं, यह शुरू हो गया - प्लास्टिक के प्रोटोटाइप मुद्रित होने लगे (यहां, उदाहरण के लिए, स्टेनोइड से सुपरकंडक्टिंग केबलों के प्रोटोटाइप की एक तस्वीर - एनबी 3 एसएन मिश्र धातु) और धातु भागों (सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट को लपेटने वाले कोर की तस्वीर : बाईं तरफ - दाईं ओर 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करके प्राप्त किया गया)। पारंपरिक तरीके से बनाया गया है)।

सीईआरएन में एक सप्ताह पहले एक दिलचस्प संगोष्ठी आयोजित की गई थी, जिसमें इस विषय पर एक रिपोर्ट पढ़ी गई थी, "बहुलक सामग्री की प्रयोगशाला में 3 डी प्रिंटिंग के लिए एक नई स्थापना। इसके आवेदन की संभावनाएँ और सीमाएँ। ” स्लाइड्स को आप यहां देख सकते हैं ।

वर्तमान में, CERN निम्नलिखित तीन आयामी मुद्रण तकनीकों का उपयोग करता है:

• डिपोजिशन मॉडलिंग , या फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग । थ्री-डायमेंशनल मॉडल एक फ़्यूसिबल थ्रेड से लेयर-बाय-लेयर बनाने की विधि द्वारा बनता है, जो तब जम जाता है। लगभग सभी कम-मूल्य वाले 3 डी प्रिंटर में सबसे आम तीन-आयामी मुद्रण तकनीक का उपयोग किया जाता है।
• लेज़र स्टीरियोलिथोग्राफ़ी, या लेज़र स्टीरोलिथोग्राफ़ी । एक विशेष तरल से तीन आयामी मॉडल प्राप्त करने की एक विधि - एक फोटोपेयल्म्युलर कंपोजिशन। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि फोटोपॉलिमर का इलाज लेजर विकिरण के प्रभाव में होता है।
• चयनात्मक लेजर सिंटरिंग, या चयनात्मक लेजर सिंटरिंग । उत्पाद प्राप्त करने की प्रक्रिया पिछले एक के समान है, एकमात्र अंतर यह है कि इस मामले में काम करने वाली सामग्री पाउडर (धातु या प्लास्टिक) है। मॉडल का गठन भी परतों में होता है, क्रमिक लेजर विकिरणों की एक श्रृंखला द्वारा।

इसी रिपोर्ट में मॉडल की एक तस्वीर और लेजर स्टीरियोलिथोग्राफी द्वारा प्राप्त अंतिम भाग की एक तस्वीर प्रस्तुत की गई है।
यह स्पष्ट है कि इन विधियों द्वारा निर्मित उत्पादों को पारंपरिक प्रसंस्करण (उत्पाद सामग्री की कम ताकत और कठोरता, कम विनिर्माण सटीकता, आक्रामक पर्यावरणीय परिस्थितियों आदि के लिए कम प्रतिरोध) द्वारा प्राप्त भागों के संबंध में हमेशा कुछ नुकसान होते हैं। इन कमियों के बावजूद, स्थानीय 3 डी प्रिंटरों पर "मुद्रित" भागों का उपयोग अप्रत्याशित रूप से कम तापमान और वैक्यूम उपकरण, उच्च वोल्टेज बिजली के उपकरण और यहां तक ​​कि स्किन्टिलेटर लेंस जैसे अनपेक्षित क्षेत्रों में सफलतापूर्वक किया जाता है।

CERN में भी, विभिन्न सामग्रियों से "मुद्रित" उत्पादों के निम्नलिखित गुणों पर अध्ययन किया गया:

• सामान्य तापमान पर यांत्रिक शक्ति
• कम (~ 77 K) तापमान पर यांत्रिक शक्ति
• गर्मी हटना
• उच्च वोल्टेज विद्युत प्रभावों का प्रतिरोध
• यांत्रिक कंपन के प्रतिरोध
• और यहां तक ​​कि विकिरण जोखिम के प्रभाव के तहत यांत्रिक गुणों में परिवर्तन ।

अंत में, आइए एक नजर डालते हैं कि हैड्रॉन कोलाइडर पर 3D प्रिंटर सही क्या प्रिंट करते हैं:

• प्लास्टिक म्यान आरएफ एंटीना
• पार्श्व बीम स्थिरीकरण प्रणाली के एम्पलीफायर के लिए उच्च-वोल्टेज कनेक्टर
• सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड की वाइंडिंग का विवरण ।

ग्रह के अन्य वैज्ञानिक संस्थानों में, चीजें समान हैं: 3 डी प्रिंटिंग सक्रिय रूप से प्रोटोटाइप के लिए उपयोग की जाती है, धातु "प्रिंटिंग" का हिस्सा बढ़ रहा है, 3 डी प्रिंटिंग का दायरा स्वागत किया गया है, जिसके लिए प्रयोगशालाएं खुद कुछ क्षेत्रों में मुद्रित उत्पादों की प्रयोज्यता पर अनुसंधान कर रही हैं। आधुनिक 3 डी प्रिंटिंग सिर्फ गीक्स के लिए गैजेट नहीं है जो कि iPhone के लिए एक विशेष मामले या रास्पबेरी पाई के लिए एक सुंदर मामला प्रिंट कर सकता है, लेकिन प्रोटोटाइप और सबसे विविध और सबसे महत्वपूर्ण, महत्वपूर्ण उत्पादों के एकल उत्पादन के लिए एक बहुत ही गंभीर और उपयोगी उपकरण है। भौतिकविदों से पूछें, वे पुष्टि करेंगे।

सूत्रों का कहना है:
http://www.fnal.gov/pub/today/archive/archive_2013/today13-08-21.html
http://indico.cern.ch/getFile.py/access?resId=1&materialId=slides&confId=271447
http://thescience.ru/2013/09/20/3d-printing-in-high-energy-physics/