3डी प्रिंटिंग का भविष्य के निर्माण में एकीकरण

हाइप से निराशा और फिर से वापसी

Additive Manufacturing, जिसे ‘3D Printing’ के नाम से भी जाना जाता है, कई वर्षों से चल रही तकनीकी क्रांति है। हालांकि, इसने अपने शुरुआती समर्थकों को निराश किया, जिन्होंने उम्मीद की थी कि यह पारंपरिक निर्माण को पूरी तरह बदल देगा।

इस गलतफहमी को “हाइप साइकिल” द्वारा समझाया जा सकता है, जो लगभग हमेशा नई तकनीकों के अपनाने को चलाता है। यह मूलतः इस प्रकार चलता है:

1. एक बढ़ती हुई चरण, जहाँ तकनीकी क्षमताओं की घातीय वृद्धि सब कुछ संभव बना देती है।
2. एक गिरावट चरण, जहाँ वास्तविकता और वास्तविक जीवन की सीमाएँ स्पष्ट हो जाती हैं, जिससे पहले का हाइप “सिर्फ एक धुंधला प्रभाव” जैसा लगने लगता है।
3. एक धीमी, लेकिन अधिक स्थायी पुनरुत्थान, जहाँ उद्योग परिपक्व हो रहा है और समय के साथ अधिक उपयोगकर्ताओं द्वारा अपनाया जा रहा है।

यह चक्र 3D प्रिंटिंग के साथ बहुत स्पष्ट था। इसे और अधिक जटिल बनाता है कि 3D प्रिंटिंग कई सामग्रियों और कई अनुप्रयोगों के साथ की जा सकती है, जिसका अर्थ है कि एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के विभिन्न उप-सेक्शन हाइप साइकिल के विभिन्न बिंदुओं पर स्थित हैं।

2018 में, Gartner विशेषज्ञ परामर्श कंपनी ने उस समय की 3D प्रिंटिंग उद्योग की एक झलक प्रकाशित की।

स्रोत: Fabbaloo

पश्चात दृष्टि से, यह एक काफी सटीक दृष्टिकोण था। कई 3D प्रिंटिंग तकनीकें “निराशा की खाई” (trough of disillusionment) से गुजर रही हैं या समाप्त कर रही हैं। यह विशेष रूप से उन संभावित विश्व-परिवर्तनकारी तकनीकों के लिए सत्य है जैसे कि अंग 3D प्रिंटिंग या घरेलू 3D प्रिंटिंग।

साथ ही, वे अनुप्रयोग जो पहले ही एकीकरण चरण में प्रवेश कर चुके थे, जैसे प्रोटोटाइपिंग या दंत इम्प्लांट, अब अधिकांश 3D प्रिंटिंग कंपनियों की मुख्य आय बनाते हैं।

अधिक विस्तार से पहले एकीकरण

“निराशा की खाई” वह अवधि है जिसमें तकनीक ने निवेशकों को “निराश” किया है, जिससे रुचि घट जाती है। परिणामस्वरूप, फंडिंग ढूँढ़ना कठिन हो जाता है, और लाभहीन कंपनियों को बेहतर वित्त पोषित कंपनियों द्वारा अवशोषित किया जाता है।

यह प्रभाव हाल ही में 3D प्रिंटिंग उद्योग में पूरी तरह से दिख रहा है। नवीनतम परिणाम था Desktop Metal की Nano Dimension द्वारा $185M‑$135M के पूर्ण नकद लेन‑देन में खरीद (NNDM ) ।

यह समाचार उद्योग में नियमित और गड़बड़ एकीकरण के ऊपर आया, विशेष रूप से Stratasys को 2023 के पूरे वर्ष में उसके तीन बड़े प्रतिस्पर्धियों 3D Systems, Desktop Metal, और Nano Dimension द्वारा विलय या अधिग्रहण के लिए आकर्षित किया जाना (DDD ) ।

2023‑2024 के विफल और सफल अधिग्रहण स्वयं 2022 में एक पूर्व लहर के परिणाम थे, जिसमें केवल उस वर्ष में छोटे 3D फर्मों के 22 अधिग्रहण हुए।

ऐसा लगता है कि 3D प्रिंटिंग जल्द ही कुछ प्रमुख नेताओं के इर्द‑गिर्द जल्दी से एकीकृत हो जाएगी, जो प्रमुख आईपी को इकट्ठा करेंगे और लाभप्रदता के लिए आवश्यक पैमाने तक पहुंचेंगे।

आमतौर पर ऐसे एकीकरण के बाद ही एक नवाचारी उद्योग “निराशा की खाई” से बाहर निकलकर एक स्थायी विकास चरण में प्रवेश करता है, जो कई वर्षों या यहाँ तक कि दशकों तक चल सकता है।

इसलिए, यह देखना मूल्यवान है कि एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग उद्योग आज कहाँ खड़ा है, और आगे यह कहाँ जाएगा।

यह कैसे काम करता है?

सबसे बुनियादी रूप में, एक 3D प्रिंटर इच्छित सामग्री (इस मामले में, प्लास्टिक, लंबी फ़िलामेंट के रूप में) को नोज़ल तक लाता है, जहाँ इसे पिघलाया जाता है और प्रिंट बेड पर निकाला जाता है।

नोज़ल कंप्यूटर के निर्देशों का पालन करते हुए लगातार चलता रहता है, धीरे‑धीरे सामग्री को लागू करके इच्छित आकार बनाता है। कई परतें वस्तु को समय के साथ उसका 3D आकार देती हैं।

स्रोत: ResearchGate

पहले या सस्ते पीढ़ियों की 3D प्रिंटिंग का रूप काफी खुरदुरा था, जहाँ प्रत्येक परत बहुत स्पष्ट दिखती थी।

स्रोत: ResearchGate

समय के साथ, नोज़ल तकनीक, फ़िलामेंट गुणवत्ता, और सामग्री के क्योरिंग में प्रगति ने बहुत अधिक सुगम, अधिक कार्यात्मक और अधिक सौंदर्यपूर्ण पहलू पैदा किए।

इसके अतिरिक्त, कई सिस्टम को “सपोर्ट स्ट्रक्चर” की आवश्यकता होती है ताकि ताज़ा प्रिंट की गई सामग्री को ठोस होने तक जगह पर रखा जा सके। यह 3D मॉडल के डिज़ाइन को अधिक जटिल बना सकता है, विशेष रूप से यदि लक्ष्य कम से कम सपोर्ट स्ट्रक्चर का उपयोग करके सामग्री की बर्बादी को कम करना हो।

स्रोत: 3D Sculplab

अधिक उन्नत सिस्टम, विशेष रूप से 6 डिग्री ऑफ़ फ़्रीडम वाली गति वाले नोज़ल या त्वरित क्योरिंग/सॉलिडिफिकेशन के लिए तुरंत UV एक्सपोज़र, सपोर्ट स्ट्रक्चर की आवश्यकता को घटा या समाप्त कर सकते हैं।

सीमित प्रारंभिक बाजार

3D प्रिंटिंग मूल रूप से प्लास्टिक (और बाद में रेज़िन) के साथ डिज़िटल 3D फ़ाइलों से सीधे मोल्ड और भाग बनाने के लिए विकसित की गई थी, बिना पारंपरिक निर्माण के जटिल और महंगे मोल्ड की आवश्यकता के। यह एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीक के लिए एक त्वरित सफलता थी, क्योंकि यह अनोखे आकार के प्लास्टिक हिस्सों को बनाने के लिए जटिल और महंगे मोल्ड की आवश्यकता को समाप्त करता था।

स्रोत: Form Labs

इसने उद्योग के लिए कुछ बाजार खोले:

• प्रोटोटाइपिंग, साथ ही तेज़ उत्पादन और परीक्षण, विकास प्रक्रिया को तेज़ कर सकते हैं और लागत बचा सकते हैं।
• ऑन‑डिमांड उत्पादन दुर्लभ भागों की रख‑रखाव और मरम्मत या तात्कालिक आवश्यकताओं के लिए आवश्यक है।
• शौकिया उत्पादन, जिसका उद्देश्य बाद में बड़े पैमाने पर निर्माण नहीं करना है।

हालाँकि ये बाजार तुलनात्मक रूप से सीमित थे, जब वैश्विक निर्माण उद्योग के $13.5 ट्रिलियन राजस्व, या कुल जीडीपी का 16.6% की तुलना की जाए।

यह वर्तमान $20 बिलियन 3D प्रिंटिंग बाजार और ARK Invest द्वारा 2030 के लिए $500 बिलियन का पूर्वानुमान को कम प्रभावशाली बनाता है, क्योंकि यह दर्शाता है कि केवल 3.7% वैश्विक निर्माण पारंपरिक तरीकों से 3D प्रिंटिंग की ओर बढ़ रहा है।

कई प्लास्टिक विकल्प

फिर भी, इन प्रत्येक बाजारों ने पहली पीढ़ी के 3D प्रिंटरों के विकास और परिपक्वता को समर्थन दिया। क्रमशः, अधिक उन्नत प्रिंटिंग तकनीकें उभरीं, और अधिक प्रकार के प्लास्टिक और रेज़िन उपलब्ध हुए।

स्रोत: Xometry

यह शामिल है:

• Acrylonitrile Butadiene Styrene, या ABS, वह सामग्री जिसका उपयोग लेगो ईंटों और कार भागों के निर्माण में किया जाता है।
• Polylactic acid, या PLA, एक बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक जो नवीकरणीय मक्का स्टार्च से बनता है।
• Acrylonitrile styrene acrylate, या ASA, ABS के समान लेकिन UV प्रतिरोध बेहतर है, जिससे यह सूर्य के प्रकाश के संपर्क वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
• Polyethylene terephthalate, या PET, वह प्लास्टिक जो बोतल बनाने में उपयोग होता है और आमतौर पर खाद्य संपर्क वाले सभी वस्तुओं के लिए सबसे अच्छा है।
• Polycarbonate, या PC, उदाहरण के लिए ग्रीनहाउस में उपयोग किया जाता है, मुख्यतः अपनी ताकत और पारदर्शिता के कारण।
• Polypropylene, या PP, अपनी लचीलापन और घिसाव प्रतिरोध के लिए जाना जाता है, जिससे यह ऑटोमोटिव और वस्त्र उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग होता है।
• High-Performance Plastics: Polyether ether ketone (PEEK), polyether ketone ketone (PEKK), और Polyetherimide (ULTEM®)। ये प्लास्टिक यांत्रिक गुणों में धातु के समान होते हैं जबकि काफी हल्के होते हैं। यह उन्हें ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस, और मेडिकल उद्योगों के लिए आकर्षक बनाता है।
• बहुत अधिक प्रकार के प्लास्टिक, जिसमें पॉलीऐमाइड (जैसे नायलॉन), पॉलीमर ब्लेंड (विभिन्न प्लास्टिक को एक ही फ़िलामेंट में मिलाना), हाई‑इम्पैक्ट पॉलीस्टाइरीन (HIPS), पॉलीविनाइल अल्कोहल (PVA) आदि शामिल हैं।

प्लास्टिक से सभी सामग्री तक

काफी समय तक, 3D प्रिंटिंग के बारे में चर्चा उपयोगी प्लास्टिक की दक्षता और विविधता को सुधारने पर केंद्रित थी। बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक की आवश्यकता भी पारंपरिक प्लास्टिक निर्माण उद्योग के साथ साझा है।

समय के साथ यह बदल गया क्योंकि अधिक कंपनियों ने एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग को देखा और समझा कि वे इसके मुख्य सिद्धांतों को कई अन्य सामग्रियों पर लागू कर सकते हैं।

धातु 3डी प्रिंटिंग

प्लास्टिक हमारे उपयोग किए जाने वाले वस्तुओं में हर जगह हैं। हालांकि, प्लास्टिक उद्योग में 3D प्रिंटिंग का उपयोग उस सीमा तक पहुँच गया है जहाँ अधिकांश प्लास्टिक वस्तुएँ सस्ती और बड़े पैमाने पर निर्मित होने के लिए डिज़ाइन की जाती हैं, आमतौर पर सरल डिज़ाइन के साथ।

इस उपयोग के लिए, मोल्ड और ऑटोमेशन में भारी निवेश समझ में आता है, क्योंकि लाखों प्लास्टिक भाग बनाए जाएंगे। इसके विपरीत, 3D प्रिंटिंग प्रति इकाई आधार पर हमेशा थोड़ा धीमी और महंगी रह सकती है।

हालाँकि, धातुएँ बहुत अधिक मजबूत होती हैं और उच्च‑तापमान प्रतिरोध, चालकता आदि जैसी अनोखी विशेषताएँ रखती हैं।

धातुओं को अक्सर जटिल और महंगे फोर्जिंग, स्टैंपिंग, और मिलिंग की आवश्यकता होती है ताकि वांछित रूप प्राप्त हो सके। और चाहे जो भी हो, ये विधियाँ प्राप्त डिज़ाइन पर कड़ी सीमाएँ लगाती हैं। परिणामस्वरूप, धातु भागों के लिए अक्सर कई अलग‑अलग भाग और जटिल असेंबली की आवश्यकता होती है।

धातु 3D प्रिंटिंग पहली बार धातु पाउडर का उपयोग करके विकसित की गई थी, जिसे जमा किया जाता है और फिर लेज़र द्वारा पिघलाया जाता है। यह दो सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले धातु 3D प्रिंटिंग तरीकों का आधार है:

• Selective Laser Melting (SLM), जहाँ धातु पाउडर का एकल पिघलन बिंदु होता है और लेज़र सभी धातु पाउडर को पिघलाता है।
  • SLM एकल धातु में भाग बनाता है।
• Direct Metal Laser Sintering (DMLS), जहाँ धातु पाउडर विभिन्न पिघलन बिंदुओं वाले पदार्थों से बना होता है जो उच्च तापमान पर आणविक स्तर पर मिलते हैं।
  • DMLS मिश्रधातुओं में भाग बनाता है।

3D प्रिंटिंग का मुख्य लाभ यह है कि यह जटिल आकारों की अनुमति देता है जो पारंपरिक फोर्जिंग विधियों से असंभव हैं। यह मशीन में असेंबली की आवश्यकता वाले भागों की संख्या को काफी घटा सकता है। यह नई नवाचारी डिज़ाइन भी संभव बनाता है जो अधिक मजबूत या कम सामग्री का उपयोग करते हैं।

स्रोत: Hubs

धातु 3डी प्रिंटिंग का विकास

हाल ही में, नई विधियाँ विकसित की जा रही हैं, उदाहरण के लिए MIT शोधकर्ताओं द्वारा लिक्विड मेटल प्रिंटिंग (LMP)। यह विधि मूल रूप से पुराने‑फ़्री‑फ़ॉर्म कास्टिंग को 3D प्रिंटिंग के साथ मिलाती है।

यह धातु 3D प्रिंटिंग की मुख्य सीमा को हटा सकता है, जो यह है कि यह पारंपरिक फोर्जिंग विधियों की तुलना में कम स्केलेबल है। जबकि अभी भी जटिल संभावित आकारों जैसे लाभ बनाए रखता है।

समग्र रूप से, धातु 3D प्रिंटिंग संभवतः बढ़ती रहेगी, क्योंकि यह धीरे‑धीरे दिखा रही है कि यह फोर्ज्ड भागों जितना ठोस हो सकता है जबकि कम असेंबली और अधिक कुशल डिज़ाइन के कारण मूल्य प्रतिस्पर्धी है। यह धातु 3D प्रिंटिंग को उद्योग के मुख्य बाजार के रूप में स्थापित करने में मदद करेगा, जो वर्तमान में कुल का 53% है।

स्रोत: Market.us

संयोजन और हाइब्रिड सामग्री की 3डी प्रिंटिंग

3D प्रिंटिंग मिश्रित सामग्रियों के साथ भी की जा सकती है। जैसा कि हम देख सकते हैं, इसे धातु के साथ मिश्रधातुओं या विभिन्न प्लास्टिक के साथ मिलाया जा सकता है। हालाँकि, इसे विभिन्न भिन्न सामग्रियों के मिश्रण के साथ भी किया जा सकता है।

एक उदाहरण है संयोजन (composites), जो 3D प्रिंटेड प्लास्टिक को फाइबर के साथ मिलाता है। प्लास्टिक में अतिरिक्त फाइबर भाग की कठोरता और शक्ति को बढ़ाता है।

सबसे आमतौर पर कार्बन फाइबर उपयोग किया जाता है, लेकिन फाइबरग्लास या केव्लर भी हो सकते हैं।

एक अन्य विकल्प है हाइब्रिड सामग्री, जहाँ 3D‑प्रिंटेड प्लास्टिक को पूरी तरह से किसी अन्य चीज़ के साथ मिलाया जाता है। उदाहरण के लिए, आप फ़िलामेंट में बांस, कॉर्क, या लकड़ी जैसी जैविक सामग्री शामिल कर सकते हैं। Alumide, जो पॉलीऐमाइड और एल्यूमिनियम पाउडर से बना है, प्लास्टिक और धातु 3D प्रिंटिंग को मिलाने का एक और उदाहरण है।

स्रोत: BitFab

विभिन्न सामग्रियों का संयोजन उद्योग में एक बढ़ता हुआ रुझान है, जिसमें हाल ही में freeform multi-material assembly process (FMAP) का उदय शामिल है, जो fused filament fabrication (FFF), direct ink writing (DIW), और freeform laser induction (FLI) को एक साथ उपयोग करता है।

विस्तारित अनुप्रयोग

एयरोस्पेस

3D‑प्रिंटेड घटकों की एक प्रमुख विशेषता यह है कि वे अधिक जटिल आकारों का उपयोग करके समान संरचनात्मक दृढ़ता के लिए आवश्यक सामग्री की मात्रा को घटा सकते हैं, जिससे कुल वजन कम हो जाता है।

यह एयरोस्पेस उद्योग के लिए बहुत आकर्षक प्रस्ताव है, जहाँ हर घटाया गया ग्राम बेहतर प्रदर्शन या बड़े पेलोड की अनुमति देता है, चाहे वह उपग्रह कक्षा में भेजना हो या लड़ाकू जेट पर मिसाइल।

यह विशेष रूप से वह लाभ है जिसे Relativity Space जैसी कंपनी, जो 3D‑प्रिंटेड रॉकेट Terran‑R बनाना चाहती है का पीछा कर रही है।

इन‑सिटू निर्माण

किसी भी वस्तु को अंतरिक्ष में भेजना महंगा है, अक्सर प्रति किलोग्राम हजारों डॉलर खर्च होते हैं। यह किसी भी दीर्घकालिक अंतरिक्ष उपस्थिति के लिए समस्या है, क्योंकि इसका अर्थ है कि स्पेयर पार्ट्स को पहले से भेजना पड़ेगा और यदि कुछ टूटता है तो अतिरिक्त मात्रा रखनी पड़ेगी।

यह संभावित चंद्र बेस या मंगल उपनिवेश के बजट को एक क्रमशः बढ़ा देता है। ऐसी लागतें तब एक अडचन बन जाएँगी जब हम अंतरिक्ष‑आधारित अर्थव्यवस्था के उदय को देखना चाहते हैं, जिसमें पृथ्वी को असीमित हरी ऊर्जा प्रदान करने की संभावना भी शामिल है।

एक वैकल्पिक समाधान यह होगा कि चीज़ें साइट पर निर्मित की जाएँ, आदर्श रूप से स्थानीय रूप से निकाले गए कार्बन और धातु जैसे सामग्री का उपयोग करके। जबकि यह विचार नया नहीं है, पूरी फोर्जिंग स्टेशन को अंतरिक्ष में ले जाने की आवश्यकता इसे अव्यावहारिक बनाती थी। 3D प्रिंटर यहाँ मदद कर सकते हैं।

वे पारंपरिक निर्माण विधियों की तुलना में बहुत अधिक कॉम्पैक्ट होते हैं। सीमित कच्चे माल के भंडार के साथ, वे हजारों विभिन्न भागों का निर्माण केवल आवश्यकता पड़ने पर कर सकते हैं। इससे किसी भी गहरी अंतरिक्ष मिशन में अनावश्यक “डेड वेट” की मात्रा में नाटकीय कमी आएगी।

यह अब सिर्फ एक विचार नहीं रहा, ESA द्वारा 2024 में सफलतापूर्वक कक्षा में परीक्षण किया गया 180kg प्रोटोटाइप धातु 3D प्रिंटर के साथ।

एक अन्य प्रोटोटाइप, SpaceCAL, जिसने वजन‑रहित वातावरण में 60 से अधिक विभिन्न सामग्रियों को प्रिंट किया, जिसमें सिलिकॉन, प्लास्टिक, कांच संयोजन, बायो‑मैटेरियल आदि शामिल हैं

इसलिए यह संभावना है कि भविष्य की अंतरिक्ष अन्वेषण पुन: उपयोग योग्य रॉकेट, 3D प्रिंटर, और चंद्र, मंगल या क्षुद्रग्रहों से निकाली गई स्थानीय संसाधनों पर आधारित होगी।

स्वास्थ्य देखभाल

औद्योगिक प्रोटोटाइप और भागों के अलावा, परिपक्व एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग उद्योग का एक बड़ा राजस्व चालक मेडिकल सेक्टर है।

यह इसलिए है क्योंकि दंत या कूल्हे प्रतिस्थापन जैसे मेडिकल इम्प्लांट स्वाभाविक रूप से प्रत्येक रोगी के लिए कस्टम‑डिज़ाइन किए जाने चाहिए। यह उपचारों को महंगा रखने का एक प्रमुख कारण है, क्योंकि सभी के लिए समान भाग का बड़े पैमाने पर निर्माण संभव नहीं है।

यह कान या मुंह/दाँत के इम्प्लांट, साथ ही कैंसर रोगियों या जबड़े, पसलियों या खोपड़ी के भागों के लिए 3D‑प्रिंटेड प्रतिस्थापन “भाग” शामिल करता है।

स्रोत: 3D Natives

हमने हाल ही में पहला 3D‑प्रिंटेड सिलिकॉन हृदय वाल्व, कस्टम माइक्रोपोरस हड्डियाँ, ब्रेस्ट इम्प्लांट आदि भी देखे हैं।

स्रोत: 3D Natives

स्वास्थ्य देखभाल में 3D प्रिंटिंग की एक और भूमिका नई प्रकार की निदान और विश्लेषण बनाने में है।

उदाहरण के लिए, “organ‑on‑a‑chip” और “body‑on‑a‑chip” अब वास्तविक शरीर का अनुकरण करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, ताकि क्लिनिकल ट्रायल की विफलता दर को कम किया जा सके।

स्रोत: Harvard

एक और संभावना है 3D‑प्रिंटेड दवाएँ, जो अधिक व्यक्तिगत स्वास्थ्य देखभाल, दवाओं के संयोजन, और सप्लाई चेन समस्याओं को कम करने की अनुमति देती हैं।

बायो‑प्रिंटिंग और सॉफ्ट रोबोटिक्स

अगला कदम यह हो सकता है कि हड्डियों और अंगों के प्रतिस्थापन को धातु, सिरेमिक, और सिलिकॉन के भागों से प्रिंट करने के बजाय, हम सीधे जीवित कोशिकाओं से “प्रिंट” करके पूरी कार्यात्मक टिश्यू और अंग बनाएं।

यह बायो‑प्रिंटिंग का वादा है। हमने पिछले लेख में विस्तार से बताया है कि यह कैसे काम करता है और कौन सी कंपनियों को सबसे अधिक लाभ हो सकता है।

यह आंतरिक अंगों से परे भी विस्तारित हो सकता है और मस्तिष्क के कार्यात्मक टिश्यू की 3D प्रिंटिंग, जिसमें पहले से छोटे सिरेब्रल ऑर्गेनॉइड्स का उपयोग किया गया है अल्जाइमर पर शोधकर्ताओं द्वारा मस्तिष्क टिश्यू की संभावित उपचारों पर प्रतिक्रिया का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। इसी तरह, न्यूरॉन्स को “प्रिंट” करके कृत्रिम रेटिना बनाई जा सकती है:

3D प्रिंटिंग को “सॉफ्ट रोबोटिक्स” के क्षेत्र को सामान्यीकृत करने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है, जिससे मशीनें जीव विज्ञान (बायोमिमेटिक्स) की नकल कर सकें। यह अधिक सुरक्षित और अधिक कार्यात्मक रोबोटिक सिस्टम बना सकता है।

सेमिकंडक्टर्स और कंप्यूटिंग

धातु 3D प्रिंटिंग का उपयोग इम्प्लांट या रिएक्टर जेट भागों के लिए किया जा सकता है, लेकिन इसे बहुत छोटे पैमाने पर भी किया जा सकता है।

यह कंडक्टिव या डाइइलेक्ट्रिक इंक और सिरेमिक के साथ 3D प्रिंटिंग का मार्ग खोलता है। इस तकनीक का एक प्रमुख खिलाड़ी Nano Dimension है, जो अब धातु 3D प्रिंटिंग कंपनी Desktop Metal का भी मालिक है।

Nano Dimension का दावा है कि यह निर्माण के पर्यावरणीय पदचिह्न को 94% CO₂ उत्सर्जन, 100% जल, 98% सामग्री, और 82% रसायनों में कमी लाकर घटा सकता है।

आगे की प्रगति 3D‑प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स में अपेक्षित है, विशेष रूप से लिक्विड मेटल मेमोरी के माध्यम से लचीली मेमोरी पर शोधकर्ताओं के हालिया प्रकाशन के साथ।

कंक्रीट की 3डी प्रिंटिंग

छोटे पैमाने पर जाने के बजाय, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग बड़े पैमाने पर भी जा सकती है। बहुत बड़े पैमाने पर, जब पूरी इमारतें और बड़े भवन 3D प्रिंट किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, सऊदी अरब में 2024 में खुला पहला 3D‑प्रिंटेड मस्जिद।

जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, इस तरह के प्रोजेक्ट में नोज़ल और 3D प्रिंटर का पैमाना बहुत बड़ा होता है।

स्रोत: Cornell University

3D‑प्रिंटेड इमारतें बहुत कम श्रम की आवश्यकता रखती हैं और काफी सस्ती हो सकती हैं, जैसा कि हमने अपने लेख “Home Ownership is More Prohibitive than Ever Before in North America – Can 3D Printing Change This?” में चर्चा की थी।

यह नई निर्माण विधि पृथ्वी से परे भी अनुप्रयोग रख सकती है:

ICON कंपनी को NASA ने Project Olympus के लिए चुना है, एक $57.2M अनुबंध जिसमें चंद्रमा पर लैंडिंग पैड, सड़कों, अनप्रेशराइज़्ड संरचनाएँ, और प्रेशराइज़्ड आवास बनाने के लिए 3D प्रिंटिंग सिस्टम का उपयोग किया जाएगा, स्थानीय रेगोलिथ (चंद्र धूल) का उपयोग करके, पृथ्वी से आयातित सामग्री के बजाय। वही विधि मार्टियन आवासों के लिए भी उपयोग की जा सकती है।

स्रोत: ICON

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का भविष्य

प्रौद्योगिकी में सुधार

पारंपरिक निर्माण ने औद्योगिक क्रांति के दो सदियों से अधिक समय में, या यहाँ तक कि धातु विज्ञान में उससे भी अधिक समय में, धीरे‑धीरे सुधार किया है।

इसलिए, यह शायद आश्चर्यजनक नहीं है कि 3D प्रिंटिंग अभी भी अपनी पूरी क्षमता को महसूस करना शुरू कर रही है।

समस्या पहचान

उदाहरण के लिए, एयरोस्पेस उद्योग के लिए धातु भागों को अक्सर X‑ray किया जाता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि प्रिंटिंग बिना दोष के सही ढंग से हुई है या नहीं। यह महंगा है और उत्पादन को धीमा करता है। इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने पाया कि AI डीप लर्निंग को CT स्कैन के साथ मिलाकर काम किया जा सकता है।

इसी बीच, एक तकनीक जिसे ध्वनिक मॉनिटरिंग (ध्वनि के माध्यम से समस्या का पता लगाना) कहा जाता है, वास्तविक‑समय में दोषों का पता लगा सकती है।

नई उत्पादन विधियाँ

संभावित सुधारों में से एक है वर्तमान में उपयोग की जा रही दो‑फोटॉन पॉलिमराइज़ेशन (TPP), जिसके लिए माइक्रोन‑स्केल औद्योगिक प्रिंट के लिए दो फेम्टोसेकंड लेज़र की आवश्यकता होती है, को बदलना। चूंकि TPP महंगा है, कम‑शक्ति वाले लेज़र समान रूप से अच्छा प्रदर्शन कर सकते हैं, यह माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के 3D प्रिंटिंग बाजार को और बढ़ा सकता है।

अब तक, लगभग सभी विधियाँ ठोस (फ़िलामेंट) या पाउडर का उपयोग करके उसे पिघलाने पर निर्भर करती हैं। हालांकि, नई 3D प्रिंटिंग विचार अभी भी उभर रहे हैं, विशेष रूप से वाष्प‑प्रेरित चरण‑विभाजन 3D प्रिंटिंग (VIPS‑3D)। यह विधि जटिल भाग मिश्रण सामग्री या परिवर्तनीय पोरोसिटी स्तर की आवश्यकता वाले भागों के लिए बहुत शक्तिशाली हो सकती है। यह बहुत कम सामग्री और कम ऊर्जा की आवश्यकता रखेगी, जिससे लागत घटेगी।

4^th औद्योगिक क्रांति और विकेंद्रीकृत निर्माण

3D प्रिंटिंग लंबे समय तक औद्योगिक विशेषज्ञों और उत्साही शौकीनों के विशेष क्षेत्र में रही है। इसे प्रारंभिक रूप से काफी निवेश की आवश्यकता होती थी, जहाँ खरीदे गए मशीनों की संख्या वास्तविक जरूरतों से अधिक या कम हो सकती थी, जिससे पूँजी की अक्षमता होती थी।

यह अब कम‑से‑कम सत्य है, बड़े सेवा प्रदाताओं के 3D प्रिंटरों के उपयोग को साथ ही कुशल श्रम को एक सेवा के रूप में प्रदान करने के कारण। यह कई विभिन्न उपयोगकर्ताओं के संसाधनों को एक साथ पूँजीकृत करता है, जिससे 3D प्रिंटरों की मांग में शिखर को स्मूद किया जाता है।

ये प्रदाता अक्सर 3D प्रिंटिंग सेवाओं को CNC मशीनिंग (कंप्यूटर न्यूमेरिकल कंट्रोल), 3D स्कैनिंग, 3D डिज़ाइन आदि के साथ मिलाते हैं।

किराए पर ली गई मशीन को कुछ मामलों में उपयोगकर्ता द्वारा सीधे क्लाउड के माध्यम से एक्सेस किया जा सकता है।

इसी बीच, विभिन्न क्षेत्रों जैसे जीव विज्ञान या रसायन विज्ञान में शोधकर्ता यह खोज रहे हैं कि आप कभी‑कभी $100,000 के भाग को एक मास स्पेक्ट्रोमीटर में सीधे प्रयोगशाला में 3D‑प्रिंटेड भाग से बदल सकते हैं, जिसकी लागत केवल कुछ डॉलर है।

समग्र रूप से, हम आपूर्ति श्रृंखला की बढ़ती लचीलापन देखेंगे, साथ ही अधिक विकेन्द्रीकृत निर्माण, जो 3D प्रिंटिंग के सामान्यीकरण से उत्पन्न होगा।

यह एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग को चल रही 4^th औद्योगिक क्रांति का एक प्रमुख घटक बना देगा, साथ ही AI, रोबोटिक्स, स्मार्ट फैक्ट्री, कनेक्टिविटी, IoT आदि के साथ।

3डी प्रिंटिंग में निवेश

3D प्रिंटिंग अब तकनीकी परिपक्वता और बाजार एकीकरण की ओर बढ़ रही है। यह निवेशकों को अतीत की तुलना में थोड़ा अधिक दृश्यता देता है और पुष्टि करता है कि यह तकनीक कोई फेड नहीं है बल्कि यहाँ स्थायी रूप से रहने के लिए है।

आप कई ब्रोकरों के माध्यम से 3D‑प्रिंटिंग‑संबंधित कंपनियों में निवेश कर सकते हैं, और आप इस वेबसाइट पर हमारे USA (सर्वश्रेष्ठ स्टॉक ब्रोकर), Canada (कनाडा), Australia (ऑस्ट्रेलिया), UK (यूनाइटेड किंगडम) और कई अन्य देशों में हमारे सिफ़ारिशों को पा सकते हैं।

नीचे चर्चा की गई कंपनियों के अलावा, आप हमारे लेख “Top 10 Nanotechnology Stocks” में संभावित निवेश विचार भी पा सकते हैं।

यदि आप विशिष्ट 3D प्रिंटिंग कंपनियों को चुनने में रुचि नहीं रखते, तो आप ETFs जैसे ARK Invest 3D Printing ETF (PRNT) में भी निवेश कर सकते हैं, ताकि एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सेक्टर की समग्र वृद्धि से लाभ उठाया जा सके।

3डी प्रिंटिंग कंपनियां

(नीचे चर्चा की गई कंपनियों के अलावा, आप हमारे लेख “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch” में अन्य कंपनियों के बारे में पढ़ सकते हैं।

1. Nano Dimension

अधिकांश एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग कंपनियाँ धातु और प्लास्टिक पर केंद्रित होती हैं, जटिल मैकेनिकल भागों पर ध्यान देती हैं। Nano Dimension इसके बजाय 3D‑प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स पर केंद्रित है। इसमें बहुत विशेषीकृत तकनीकें शामिल हैं जैसे कंडक्टिव या डाइइलेक्ट्रिक इंक और सिरेमिक। इनका उपयोग उदाहरण के लिए ऑप्टिकल या रेडियो घटकों के निर्माण में किया जा सकता है।

यह 3D प्रिंटिंग के नैनो‑स्केल पर संभावित अनुप्रयोगों में से एक है, जिसे हमने “Nanoscale 3D Printing Looks Primed for Commercialization” में आगे खोजा है।

Nano Dimension ने अधिग्रहण और आंतरिक R&D के मिश्रण के माध्यम से विकास किया है।

स्रोत: Nano Dimensions

यह रणनीति 2024 में Desktop Metal के अधिग्रहण के साथ नई ऊँचाई पर पहुँच गई। साथ में, दोनों कंपनियों के पास इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर बड़े औद्योगिक उपकरण और एयरोस्पेस तक सभी पैमाने पर धातु और सिरेमिक 3D प्रिंटिंग में बहुत मजबूत स्थिति होगी।

यह ग्राहक आधार को मिलाकर पैमाने की अर्थव्यवस्थाएँ भी बनाता है, जिसमें SpaceX (SPCX ), Tesla (TSLA ), GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics आदि शामिल हैं।

अंत में, दोनों कंपनियाँ मुख्यतः अलग‑अलग भौगोलिक क्षेत्रों में सक्रिय थीं, जहाँ Nano Dimension यूरोप में और Desktop Metal US में थी, जिससे बिक्री टीमों के एकीकरण से सिनर्जी प्राप्त हो सके।

स्रोत: Nano Dimension

कंपनी का दावा है कि यह निर्माण के पर्यावरणीय पदचिह्न को 94% CO₂ उत्सर्जन, 100% जल, 98% सामग्री, और 82% रसायनों में कमी लाकर घटा सकता है।

समग्र रूप से, हम उम्मीद कर सकते हैं कि Nano Dimension तकनीक के नेताओं में से एक के रूप में उभरेगा।

स्रोत: Nano Dimensions

हालाँकि, निवेशकों को यह ध्यान रखना चाहिए कि दोनों Nano Dimension और Desktop Metal अधिग्रहण के बाद नकदी प्रवाह नकारात्मक था, इसलिए परिणामी कंपनी को भविष्य में लागत कम करने या पर्याप्त रूप से बढ़ने की आवश्यकता होगी ताकि लाभ प्राप्त हो सके।

2. 3D Systems Corporation

3D Systems 130 सामग्रियों को प्रिंट कर सकता है, और प्रतिदिन एक मिलियन से अधिक भाग बनाता है। Q4 2023 में, इसने 5 नई सामग्री और 3 प्रिंटर अपग्रेड जारी किए।

2023 में, राजस्व में हल्की गिरावट आई, क्योंकि ऑर्थोडॉन्टिक्स और डेंटल सेक्टर में संकुचन हुआ, जो उपभोक्ता खर्च में कमी के कारण था। यह एयरोस्पेस, ज्वेलरी और अन्य सेक्टरों में मजबूत वृद्धि से आंशिक रूप से संतुलित हुआ।

यह 3D बायोप्रिंटिंग तकनीक पर भी काम कर रहा है, जिसका उपयोग सिंथेटिक अंग बनाने में किया जा सकता है, जिसका लक्ष्य 2026 में फेफड़े प्रत्यारोपण के मानव परीक्षण का है। संभावित बाजार का अनुमान $4 बिलियन है।

कंपनी इस क्षेत्र में प्रगति करती रहती है, विशेष रूप से सबसे जटिल वस्तु (एक मानव फेफड़े स्कैफ़ोल्ड) को 3D‑प्रिंट करने और अपने पूरी‑स्वामित्व वाली सहायक कंपनी Systemic Bio के माध्यम से दो शीर्ष‑चार फार्मास्यूटिकल कंपनियों के साथ ऑर्गन‑ऑन‑ए‑चिप अनुबंध के साथ।

स्रोत: 3D Systems

भूतकाल (और भविष्य?) विलय

2023 में Stratasys के साथ संभावित विलय को उसके शेयरधारकों ने अस्वीकार कर दिया। हालांकि यह अभी देखना बाकी है कि Nano Dimension और Desktop Metal के हालिया विलय से उसके प्रतिस्पर्धियों में बड़े कंपनी में विलय करने की तात्कालिकता उत्पन्न होगी या नहीं।

यदि सबसे बड़े 3D प्रिंटिंग कंपनियों के बीच और अधिक विलय नहीं होते, तो संभावना है कि उद्योग 3 कंपनियों के एक ओलिगोपॉली पर धकेला जाएगा: 3D Systems, Stratasys, और Nano Dimension, जबकि Velo3D और Markforged जैसे छोटे खिलाड़ी या तो एक‑दूसरे के साथ विलय करेंगे या “बड़े 3” में से किसी एक द्वारा अवशोषित किए जाएंगे।