3D प्रिंटिंग वर्तमान में संभावित $500B बाजार

हजारों वर्षों से, हम फोर्जिंग और कास्टिंग जैसी प्रक्रियाओं पर निर्भर रहे हैं, जिसमें इम्प्रेशन मोल्ड का उपयोग करके अधिक जटिल उपकरण और उपभोक्ता वस्तुएँ बनाई जाती थीं। हाल के वर्षों में, इन विनिर्माण प्रक्रियाओं से जुड़ी तकनीक ने एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के आगमन के साथ एक बड़ी छलांग लगाई है – जिसे अक्सर 3D-प्रिंटिंग कहा जाता है।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग एक कंप्यूटर-नियंत्रित प्रक्रिया है जिसमें विशेष माध्यम (आमतौर पर ‘फ़िलामेंट’ कहा जाता है) को परत दर परत पिघलाया और सॉलिड किया जाता है। प्रिंटर के आकार और प्रोजेक्ट की जरूरतों के अनुसार, उपयोग किए जाने वाले फ़िलामेंट ABS प्लास्टिक से लेकर तरल धातु, कार्बन फाइबर इन्फ्यूज़न आदि तक हो सकते हैं। यह केवल मानव रचनात्मकता द्वारा सीमित वस्तुओं के निर्माण को संभव बनाता है।

2023 में, यह तकनीक इतनी विकसित हो गई है कि यह न केवल औद्योगिक स्तर पर, बल्कि शौकियों और बीच के सभी लोगों के लिए भी आसानी से उपलब्ध है।

स्रोत – ARK Invest ‘Big Ideas 2023’ पृष्ठ 131

‘Wrights Law’ जैसी बातों को ध्यान में रखने के अलावा – जो मूलतः कहता है कि जितना अधिक हम कुछ बनाते हैं, हम उसमें उतने ही बेहतर होते जाते हैं – एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग कई लोगों को उम्मीद है कि यह सेक्टर कई अन्य क्षेत्रों को उलटने की अपनी क्षमता के आधार पर फलता-फूलता रहेगा। ARK Invest ने अपनी हालिया ‘Big Ideas 2023’ रिपोर्ट में इसे उजागर किया है, जहाँ यह भविष्यवाणी करता है कि मौजूदा बाजारों पर लागू होने पर “3D प्रिंटिंग $500 बिलियन का बाजार अवसर होगा”।

2030 की ओर देखते हुए, शोध रिपोर्टें एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग को 21% की सम्मिलित वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) बनाए रखने और $77 बिलियन से अधिक के बाजार आकार की भविष्यवाणी करती हैं।

निर्माता और नवप्रवर्तक

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग कैसे संरचनात्मक इंजीनियरिंग, स्वास्थ्य देखभाल आदि जैसे क्षेत्रों में हमारे दृष्टिकोण को बदल सकता है, इसके कुछ उदाहरणों में जाने से पहले, नीचे कुछ कंपनियों के उदाहरण दिए गए हैं जो सीधे इस सेक्टर में शामिल हैं। ये उदाहरण निवेश सिफारिशें नहीं हैं, बल्कि तकनीक को आगे बढ़ाने वाले प्रमुख खिलाड़ियों को उजागर करने के लिए हैं।

Autodesk Inc. (ADSK)

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग को संभव बनाने वाला एक मुख्य घटक वह सॉफ्टवेयर है जो उत्पाद डिजाइन योजनाओं के निर्माण और निष्पादन की अनुमति देता है। यहाँ Autodesk का योगदान है, जो एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग को ध्यान में रखकर तैयार किए गए सॉफ़्टवेयर सूट (Fusion 360, Netfabb, Tinkercad) प्रदान करता है।

Autodesk का मुख्यालय कैलिफ़ोर्निया, संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थित है। 2022 में, कंपनी की आय $4.4 बिलियन थी।

Stratasys, Ltd (SSYS)

यह कंपनी एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सेक्टर में अग्रणी है। अपनी 3D प्रिंटर और सेवाओं की श्रृंखला के माध्यम से, कंपनी एयरोस्पेस, डेंटल, ऑटोमोटिव आदि सहित विभिन्न क्षेत्रों के लिए समाधान प्रदान करती है।

Stratasys का मुख्यालय मिनेसोटा, संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थित है। 2021 में, कंपनी की आय $606.3 मिलियन थी।

Xerox Holdings Corp. (XRX)

1980 में, प्रसिद्ध भविष्यवादी रे कुर्ज़वील ने विभिन्न तकनीकों, जिसमें फ्लैटबेड स्कैनर भी शामिल है, को Xerox को बेचा। तब से दशकों में, Xerox स्कैनर और प्रिंटर का सामान्य नाम बन गया है और यह एक घरेलू नाम बन गया है।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के संदर्भ में, Xerox ने अपने अनुसंधान और विकास की क्षमता का उपयोग करके ElemX जैसे उत्पाद बनाए हैं, जो तरल धातु प्रिंटिंग की अनुमति देता है।

Xerox का मुख्यालय कनेक्टिकट, संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थित है। 2022 में, कंपनी की आय $7.11 बिलियन थी।

जहाँ अवसर निहित है

इसलिए हम जानते हैं कि एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के भविष्य के लिए ऊँचे पूर्वानुमान लगाए जा रहे हैं। हालांकि, इस तकनीक के कौन से कार्यान्वयन इन भविष्यवाणियों की नींव बनाते हैं? नीचे केवल सैकड़ों में से कुछ उदाहरण प्रस्तुत किए गए हैं।

स्वास्थ्य देखभाल

हर व्यक्ति अद्वितीय है। इसलिए, चिकित्सा उपकरणों के मामले में कोई एक‑सभी‑के‑लिए‑उपयुक्त समाधान नहीं है। इस बात को ध्यान में रखते हुए, स्वास्थ्य देखभाल वह उद्योग है जो एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग द्वारा परिवर्तन के लिए तैयार है।

• नया कूल्हा चाहिए? 3D-प्रिंटिंग एक परिपूर्ण पुनरुत्पादन प्रदान कर सकती है, जो प्राप्तकर्ता के लिए विशेष रूप से निर्मित हो।
• ऑर्थोडॉन्टिक की जरूरत है? 3D-प्रिंटिंग कस्टम इन्सर्ट प्रदान कर सकती है जिससे बुजुर्गों में सही चलन सुनिश्चित हो, गिरने की संभावना कम हो, जोड़ों को नुकसान कम हो, और यहाँ तक कि मधुमेहियों की मदद भी हो।
• प्रोस्थेटिक चाहिए? 3D-प्रिंटिंग अम्प्यूटियों को सभी अंगों का उपयोग पुनः प्राप्त करने के लिए किफायती समाधान प्रदान कर सकती है।
• हृदयवाहिनी सर्जरी चाहिए? 3D-प्रिंटिंग रोगी‑विशिष्ट इम्प्लांट जैसे स्टेंट और वाल्व बनाने की अनुमति देती है, जिससे सर्जरी अधिक प्रभावी बनती है।

स्वास्थ्य देखभाल के संबंध में, यह सूची अनंत तक चलती है, और यही कारण है कि ARK Invest मानता है कि एयरोस्पेस सेक्टर के साथ-साथ यह आने वाले वर्षों में एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के सबसे लाभदायक कार्यान्वयनों में से एक है।

रोबोटिक्स / मशीनरी

जबकि रोबोटों की उपस्थिति 1918 में ‘द मास्टर मिस्ट्री’ जैसी फ़िल्मों में देखी गई थी, 1980 के दशक में वे वास्तव में पॉप संस्कृति का हिस्सा बन गए, जैसे कि रॉकी IV और शॉर्ट सर्किट जैसी फ़िल्में प्रमुख उदाहरण हैं। इसका मुख्य कारण यह था कि यद्यपि कार्यशील बोलने वाले रोबोट बनाने की तकनीक को अभी भी दशकों दूर माना जाता था, यह कल्पना से वास्तविकता की ओर बढ़ी। 2023 तक तेज़ी से आगे बढ़ते हुए, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग अब इन भविष्यवादी दृष्टिकोणों को वास्तविकता बनाने में प्रमुख भूमिका निभाने के लिए तैयार है, जैसे कि Atlas (नीचे दिए गए वीडियो में देखा गया) और InMoov जैसे प्रोजेक्ट्स।

ऐसे प्रोजेक्ट्स का विकास अब एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग द्वारा बहुत हद तक सहायता प्राप्त कर रहा है, क्योंकि यह प्रक्रिया अनुमति देती है,

• कम मात्रा वाले भागों का किफायती निर्माण
• घटक की शक्ति‑से‑वजन अनुपात में वृद्धि
• कई इंजीनियरिंग जटिलताओं का उन्मूलन

रोबोटिक्स की समझ को बढ़ाने वाले निरंतर शोध के साथ, हम वास्तविक दुनिया के उदाहरणों को देखने के करीब हैं जितना कई लोग समझते हैं। इसमें कोई संदेह नहीं है कि अगले 5‑10 वर्षों में, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग इस वास्तविकता को साकार करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता रहेगा।

एयरोस्पेस और सैन्य अनुप्रयोग

2022 के मध्य में, एक अमेरिकी नौसैनिक पोत, USS Essex, ने ElemX की स्थापना देखी। यह Xerox द्वारा निर्मित एक उपकरण है, जो तरल धातु प्रिंटिंग की अनुमति देता है। यह विशेष स्थापना उल्लेखनीय है, क्योंकि इसका उपयोग इन पोतों की ‘ऑपरेशनल रेडीनेस’ के लिए ऑन‑साइट 3D प्रिंटर की क्षमता का परीक्षण करने के लिए किया जा रहा है।

3D प्रिंटर का उपयोग समुद्री सैन्य संचालन से बहुत आगे तक, यहाँ तक कि अंतरिक्ष तक विस्तारित है। न केवल NASA जैसी सरकारी एजेंसियां एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के माध्यम से रॉकेट घटक बना रही हैं, बल्कि कम गुरुत्वाकर्षण वाले वातावरण में इस तकनीक की व्यवहार्यता का परीक्षण करने के लिए शोध भी किया जा रहा है। यदि सफल रहा, तो इसका अर्थ होगा अंतरिक्ष स्टेशन, बाह्यस्थलीय आवासों आदि का रख‑रखाव आसान होना।

सैन्य और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का आकर्षण केवल मांग पर भाग बनाने की सुविधा से आगे है। जैसे-जैसे हमारी सामग्री विज्ञान की समझ बढ़ती है, हम नए माध्यम विकसित कर रहे हैं जो बेहतर‑बेहतर शक्ति‑से‑वजन अनुपात प्रदान करते हैं – जो जटिल संरचनाओं में लागत‑प्रभावशीलता और संरचनात्मक अखंडता की कुंजी है।

एक अतिरिक्त ‘D’?

यदि उपरोक्त सभी उदाहरण एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लाभों को समझाने के लिए पर्याप्त नहीं हैं, तो यह विचार करें कि हम अभी अपनी वर्तमान सामग्री विज्ञान की समझ के साथ इन उपयोग मामलों की खोज ही कर रहे हैं।

2030 और उसके बाद की ओर देखते हुए, कई लोग उम्मीद करते हैं कि एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग एक और ‘D’ जोड़कर ‘4D-प्रिंटिंग’ के विकास के माध्यम से प्रक्रिया को आगे बढ़ाएगा।

4D-प्रिंटिंग का मतलब है वह ‘प्रोग्रामेबल मैटर’ जिसका कई लोग उपयोग करते हैं। यह मूलतः 3D-प्रिंटिंग है जो निर्माण के बाद बाहरी उत्तेजना (तापीय, विद्युत आदि) पर प्रतिक्रिया करने वाले माध्यम का उपयोग करती है।

एक बार पूर्ण हो जाने पर, ऐसी प्रक्रियाएं ऐसे उत्पादों को सक्षम करेंगी जो आकार/आकार बदल सकते हैं, संरचनात्मक ‘स्मृति’ के माध्यम से स्वयं को ठीक कर सकते हैं, और भी बहुत कुछ।

अंतिम शब्द

जबकि इस लेख में उजागर किए गए 3D-प्रिंटिंग द्वारा निर्मित कई अंतिम उत्पाद पहले से ही अधिक स्थापित तरीकों से उपलब्ध हैं, प्रमुख अंतर यह है कि तकनीक उन्हें उत्पादन करने में दक्षता, पहुँच और लागत प्रदान करती है।

आगे देखते हुए, कई सेक्टरों को उलटने और मानव नवाचार की क्षमताओं के लिए नए द्वार खोलने की एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग की संभावनाएं एक आकर्षक प्रस्ताव बनी हुई हैं। इस बात को ध्यान में रखते हुए, आने वाले वर्षों में इस सेक्टर के मूल्य में दशकों बिलियन की वृद्धि की भविष्यवाणियां पहली नजर में अतिरंजित नहीं लग सकतीं।