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

धातु डिज़ाइन बनाना

Metallurgy is a technology that has been constantly evolving since the primitive metal craft of early civilization. Until recently, most metalworking was still reliant on techniques like molding (melting metal into hollow shapes) or forging (hammering the metal into shape).

धातु विज्ञान एक ऐसी तकनीक है जो प्रारंभिक सभ्यताओं के primitive धातु शिल्प से लगातार विकसित होती आ रही है। हाल ही तक, अधिकांश धातु कार्य अभी भी ढलाई (धातु को खोखले आकार में पिघलाना) या फोर्जिंग (धातु को हथौड़े से आकार देना) जैसी तकनीकों पर निर्भर थे।

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।

They published their results in Advanced Materials¹, under the title “Adaptive Twisting Metamaterials”.

निर्मित शॉक अवशोषण

When cars were first built, they had almost no protection against crashes. Then, early impact absorbers such as crash boxes and bumpers provided a single force–displacement response for all crash scenarios encountered during vehicle collisions.

जब कारें पहली बार बनाई गईं, तो उनमें दुर्घटनाओं के खिलाफ लगभग कोई सुरक्षा नहीं थी। फिर, शुरुआती इम्पैक्ट एब्जॉर्बर जैसे क्रैश बॉक्स और बम्पर ने सभी वाहन टक्करों के दौरान मिलने वाले सभी टक्कर परिदृश्यों 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।”

Together with the widespread adoption of seat belts, this innovation has been a major driver in the reduction of fatalities in car crashes in the past decades.

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

A promising alternative to current methods to absorb shocks is CTCM metamaterials (Compression–Torsion Coupling Mechanical).

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

Previous shock-absorbing materials would essentially either bend or not. So for them to handle major shocks, they often had to resist smaller ones.

“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।”
Professor Shanmugam Kumar – University of Glasgow

Instead, STCM metamaterials’ complex shapes can be fine-tuned to specific requirements.

The researchers designed a shape that can absorb a lot of energy even for a small impact, but still provide protection against high-speed/high-energy impact later on.

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

This result was achieved by creating a complex, highly porous shape known as a gyroid lattice. They then compared the actual parts produced with 3D printing, analyzed with a CT scan, to the CAD computer model.

स्रोत: Advanced Materials

Although the real material somewhat differed from the CAD model, due to metal accumulation being thicker in some areas (11.8% higher density), the actual shock resistance was correctly predicted.

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।

Professor Shanmugam Kumar – University of Glasgow

अनुप्रयोग

For now, metal 3D printing has mostly been confined to industries like aeronautics and aerospace, due to the initial high costs of metal 3D printers. This is changing rapidly, as the technology is now maturing and production is scaling up.

“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।”

Professor Shanmugam Kumar – University of Glasgow

So in a few years, we could see a new class of adaptive materials against crashes with tunable energy absorption, collapse stress, and stiffness controlled via twisting gyroid structures.

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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 पर संभावित अनुप्रयोगों में से एक है, जिसे हमने “Nanoscale 3D Printing Looks Primed for Commercialization” में आगे खोजा।

विशेष रूप से, Nano Dimension ने अधिग्रहण और आंतरिक अनुसंधान एवं विकास के मिश्रण के माध्यम से वृद्धि की है। इस रणनीति ने 2024 में Desktop Metal के अधिग्रहण के साथ नई ऊँचाई हासिल की।

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 Dimensions

Another acquisition that just followed was that of Markforged for $115M. With a focus on composite and metal additive manufacturing equipment, the acquisition of Markforged further reinforces Nano Dimension’s position in the metal 3D printing market.

“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 CEO

The company is also, through acquisitions and internal development, progressing in becoming a leader in 3D printing software.

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 हमारे Nano Dimension के बारे में अधिक विस्तृत निवेश रिपोर्ट भी पढ़ सकते हैं आगे की जानकारी के लिए।)

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. . अनुकूलनशील मोड़ने वाले मेटामटेरियल्स. Advanced Materials. 22 अक्टूबर 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202513714}