3D-प्रिंटेड मेटामटेरियल्स कार सुरक्षा को पुनर्परिभाषित कर सकते हैं

धातु डिज़ाइन बनाना

धातुविज्ञान प्राचीन सभ्यताओं की प्रारंभिक धातु-कला से लगातार विकसित होती आई तकनीक है। हाल तक अधिकांश धातु-कार्य ढलाई (धातु को पिघलाकर साँचे में डालना) या फोर्जिंग (हथौड़े से धातु को आकार देना) जैसी तकनीकों पर निर्भर था।

धातु सामग्री को संभालने में सक्षम 3D प्रिंटिंग तकनीक का उदय धातु घटकों के उत्पादन के लिए एक पूरी नई विधि जोड़ चुका है, और हम अभी इसके संभावनाओं को समझने की शुरुआत में हैं।

उदाहरण के लिए, नए टाइटेनियम मिश्रधातु, हाइड्रोजन-इन्फ्यूज़्ड 3D प्रिंटिंग, या ज्यामितीय प्रिंटिंग जो कंपन को अवशोषित करती है.

यूनिवर्सिटी ऑफ ग्लासगो (यूके), पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी ऑफ मार्चे (इटली), और नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स (इटली) के शोधकर्ताओं ने अब 3D प्रिंटिंग का उपयोग करके एक नई प्रकार की मोड़ी हुई मेटामटेरियल्स बनाई हैं, जो कारों में शॉक एब्जॉर्बर बनाने के तरीके को बदल सकती हैं।

शोधकर्ताओं ने अपने नतीजे Advanced Materials¹ में “अनुकूली मोड़ मेटामटेरियल” शीर्षक से प्रकाशित किए।

निर्मित शॉक अवशोषण

जब कारों का निर्माण शुरू हुआ, तब दुर्घटनाओं से सुरक्षा लगभग नहीं थी। बाद में क्रैश बॉक्स और बम्पर जैसे प्रारंभिक आघात-अवशोषकों ने वाहन की हर तरह की टक्कर के लिए एक ही बल-विस्थापन प्रतिक्रिया प्रदान की।

आधुनिक कारें इस तरह निर्मित होती हैं कि टक्कर की स्थिति में उनका फ्रेम विशेष रूप से अधिकांश गतिज ऊर्जा को अवशोषित करता है, जिससे यात्रियों को स्थानांतरित होने वाली ऊर्जा की मात्रा सीमित हो जाती है।

“बढ़ती आवश्यकता कि अधिक कठोर और अक्सर विरोधाभासी सुरक्षा मानकों का पालन किया जाए, ने ध्यान को बलिदानात्मक घटकों की संरचनात्मक अनुकूलन की ओर मोड़ दिया है, जिससे यांत्रिक डिजाइन की दार्शनिकता आगे बढ़ी है।”

सीट बेल्ट के व्यापक अपनाए जाने के साथ, यह नवाचार पिछले कई दशकों में कार दुर्घटनाओं में होने वाली मौतों को घटाने का एक बड़ा कारक रहा है।

स्रोत: Haug Farrar

यह मुख्यतः संरचना ज्यामिति को बदलकर या विभिन्न सामग्रियों को सिद्ध ऊर्जा एब्जॉर्बर में एक साथ शामिल करके ऊर्जा विसर्जन को बढ़ाने के कारण हासिल किया गया है।

फिर भी, ऊर्जा अवशोषण अधिकांश परिदृश्यों में स्थिर रहता है (उदाहरण के लिए, पैदल यात्री या दीवार से टक्कर), क्योंकि बल‑विस्थापन प्रतिक्रिया स्थिर बनी रहती है।

कम्प्रेशन‑टॉर्शन कप्लिंग मैकेनिकल (CTCM) मेटामटेरियल्स

आघात अवशोषित करने के मौजूदा तरीकों का एक आशाजनक विकल्प CTCM (संपीड़न–मोड़ युग्मन यांत्रिक) मेटामटेरियल हैं।

इन्हें सामग्री के अक्ष के चारों ओर दबाव को एक टॉर्शन गति में बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जैसे कॉर्कस्क्रू की गति, जिससे टक्कर ऊर्जा अवशोषित होती है।

यह CTCM मेटामटेरियल्स को साधारण धातु लैटिस से एक कदम आगे रखता है, जिन्हें केवल दबाव के तहत संकुचित किया जाता है।

ये सामग्री 3D प्रिंटिंग निर्माण की क्षमता का पूर्ण उपयोग करती हैं ताकि अत्यधिक जटिल आकार और संरचनाएँ बनाई जा सकें, जो किसी अन्य विधि से बनाना असंभव होगा।

स्रोत: Advanced Materials

बल‑निर्भर प्रतिक्रियाएँ

पिछली आघात-अवशोषक सामग्रियाँ मूलतः या तो मुड़ती थीं या नहीं। इसलिए बड़े आघात सहने के लिए उन्हें अक्सर छोटे आघातों का भी कड़ा प्रतिरोध करना पड़ता था।

“आज अधिकांश वाहनों में उपयोग किए जाने वाले सुरक्षा सामग्री स्थिर हैं, विशिष्ट टक्कर परिदृश्यों के लिए डिज़ाइन की गई हैं और विभिन्न परिस्थितियों के अनुकूल नहीं हो सकतीं।”
प्रोफेसर शन्मुगम कुमार – ग्लासगो विश्वविद्यालय

इसके विपरीत, STCM मेटामटेरियल के जटिल आकारों को विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप बहुत सटीकता से समायोजित किया जा सकता है।

शोधकर्ताओं ने एक ऐसा आकार बनाया जो छोटे आघात में भी बहुत ऊर्जा अवशोषित कर सकता है, और बाद में उच्च-गति या उच्च-ऊर्जा वाले आघात से भी सुरक्षा देता है।

पहले क्रश बैंड (अर्थात प्रारंभिक ढहने का तनाव) के बाद, गायरॉइड‑शीट सामग्री की लोच ने विनाशकारी विफलता के बिना एक स्थिर संपीड़न प्रतिक्रिया को सक्षम किया।

स्रोत: Advanced Materials

यह STCM मेटामटेरियल्स को वर्तमान पारंपरिक फोम या क्रम्पल ज़ोन से श्रेष्ठ बनाएगा, क्योंकि वे भारी टक्करों के लिए अधिक कठोर प्रतिरोध और हल्के टक्करों के लिए नरम कुशनिंग प्रदान करेंगे।

स्रोत: Advanced Materials

नए शॉक एब्जॉर्बर बनाना

यह नतीजा गायरॉइड लैटिस के नाम से जाने जाने वाले एक जटिल, बहुत छिद्रयुक्त आकार को बनाकर हासिल किया गया। फिर शोधकर्ताओं ने 3D प्रिंटिंग से तैयार वास्तविक भागों का CT स्कैन करके उनकी तुलना CAD कंप्यूटर मॉडल से की।

स्रोत: Advanced Materials

कुछ जगहों पर धातु का जमाव मोटा होने के कारण वास्तविक सामग्री CAD मॉडल से कुछ अलग थी (घनत्व 11.8% अधिक), फिर भी उसके वास्तविक आघात-प्रतिरोध का सही पूर्वानुमान लगाया गया।

जब हम संपीड़न लागू करते हैं, तो गायरॉइड लैटिस इसे मोड़ में बदल देता है, और सीमा शर्तों को बदलकर हम ऊर्जा अवशोषण विशेषताओं को समायोजित कर सकते हैं।

ये सामग्री टक्कर के प्रकार और तीव्रता के आधार पर अपनी विशेषताओं को अनुकूलित और बदल सकती हैं ताकि प्रभाव को कम किया जा सके।

प्रोफेसर शन्मुगम कुमार – ग्लासगो विश्वविद्यालय

अनुप्रयोग

अभी तक धातु 3D प्रिंटिंग, प्रिंटरों की ऊँची प्रारंभिक लागत के कारण, मुख्यतः विमानन और अंतरिक्ष जैसे उद्योगों तक सीमित रही है। लेकिन प्रौद्योगिकी के परिपक्व होने और उत्पादन बढ़ने के साथ यह स्थिति तेजी से बदल रही है।

“हम मानते हैं कि यह सामग्री भविष्य में ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस सुरक्षा दोनों में अनुप्रयोग पा सकती है, एक नई वर्ग की सामग्री प्रदान करती है जो आवश्यकतानुसार विभिन्न जरूरतों के अनुसार अनुकूलित हो सकती है।

यह टक्करों को घूर्णनात्मक गतिज ऊर्जा में बदलकर नई ऊर्जा संग्रहण रूपों के विकास का समर्थन भी कर सकती है।”

प्रोफेसर शन्मुगम कुमार – ग्लासगो विश्वविद्यालय

इसलिए अगले कुछ वर्षों में हम टक्कर से बचाव के लिए अनुकूली सामग्रियों की एक नई श्रेणी देख सकते हैं, जिनमें मोड़दार गायरॉइड संरचनाओं के जरिए ऊर्जा अवशोषण, ध्वंस तनाव और कठोरता को समायोजित किया जा सकेगा।

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शुरुआत में, अनुप्रयोग संभवतः रेलवे, एयरोस्पेस और रक्षा क्षेत्रों तक सीमित रहेंगे, और फिर लक्ज़री मॉडलों से बेस मॉडल तक बड़े ऑटोमोटिव सेक्टर में प्रवेश करेंगे।

3D प्रिंटिंग में निवेश

Nano Dimension

Nano Dimension (NNDM ) प्रारंभ में 3D‑प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स पर केंद्रित था। इसमें अत्यधिक विशिष्ट तकनीकें शामिल हैं जैसे कंडक्टिव या डाइइलेक्ट्रिक इंक और सिरेमिक। इन्हें उदाहरण के तौर पर ऑप्टिकल या रेडियो घटकों के निर्माण में उपयोग किया जा सकता है।

यह 3D प्रिंटिंग के नैनोस्केल अनुप्रयोगों में से एक है, जिसे हमने “वाणिज्यीकरण के लिए तैयार दिखती नैनोस्केल 3D प्रिंटिंग” में विस्तार से समझाया है।

विशेष रूप से, Nano Dimension ने अधिग्रहणों और आंतरिक अनुसंधान एवं विकास के मिश्रण से विकास किया है। यह रणनीति 2024 में Desktop Metal के अधिग्रहण के साथ नई ऊँचाई पर पहुँची।

साथ मिलकर, दोनों कंपनियों के पास सभी स्केल पर धातु और सिरेमिक 3D प्रिंटिंग में बहुत मजबूत स्थिति होगी, इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर बड़े औद्योगिक उपकरण और एयरोस्पेस तक। यह स्पेसएक्स, टेस्ला, जीई, हनीवेल, एमर्सन, रेथियन, नासा, मेडट्रॉनिक आदि को शामिल करने वाले ग्राहक आधार को मिलाकर पैमाने की अर्थव्यवस्थाएँ भी बनाता है।

अंत में, दोनों कंपनियां मुख्यतः विभिन्न भौगोलिक क्षेत्रों में सक्रिय थीं, Nano Dimension यूरोप में और Desktop Metal यूएस में, जिससे उनकी बिक्री टीमों को मिलाकर सामंजस्य संभव हुआ।

कंपनी का दावा है कि वह निर्माण के पर्यावरणीय पदचिह्न को कम कर सकती है, CO2 उत्सर्जन में 94% की कमी, जल में 100% की कमी, सामग्री में 98% और रसायनों में 82% की कमी के साथ। कुल मिलाकर, इसने Nano Dimension को 3D प्रिंटिंग में तकनीकी नेताओं में से एक बना दिया।

स्रोत: Nano Dimension

इसके तुरंत बाद 11.5 करोड़ डॉलर में Markforged का अधिग्रहण हुआ। कम्पोजिट और धातु एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग उपकरणों पर केंद्रित Markforged का अधिग्रहण धातु 3D प्रिंटिंग बाजार में Nano Dimension की स्थिति को और मजबूत करता है।

“इस विलय की सुंदरता और Markforged और उनकी तकनीकों की सुंदरता यह है कि वे हमारी तकनीक के साथ ओवरलैप नहीं करतीं। सामंजस्य समान कंपनियों के अनुप्रयोगों में है।”
Yoav Stern – Nano Dimension के CEO

अधिग्रहणों और आंतरिक विकास के जरिए कंपनी 3D प्रिंटिंग सॉफ्टवेयर में भी अग्रणी बनने की दिशा में बढ़ रही है।

हालांकि, निवेशकों को यह जानना चाहिए कि 3D प्रिंटिंग उद्योग कुल मिलाकर अभी भी नकदी प्रवाह में नकारात्मक है, इसलिए कंपनी को भविष्य में लाभ कमाने के लिए लागत कम करनी होगी या पर्याप्त रूप से बढ़ना होगा।

(आप अधिक जानकारी के लिए Nano Dimension पर हमारी विस्तृत निवेश रिपोर्ट भी पढ़ सकते हैं।)

नवीनतम Nano Dimension (NNDM) स्टॉक समाचार और विकास

अध्ययन संदर्भित:

^{1. Mattia Utzeri, Maria L. Gatto, Edoardo Mancini, Donato Orlandi, Daniele Cortis, Marco Sasso, Shanmugam Kumar. अनुकूली मोड़ मेटामटेरियल. Advanced Materials. 22 अक्टूबर 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202513714}