मुंबई : भट्टीमध्ये उच्च तापमानावर तापविल्यानंतर 3 D-प्रिंटेड (त्रिमितीय मुद्रण) घटक नेमके किती आकुंचन पावतील आणि त्यांचा आकार किती बदलेल, याचा अचूक अंदाज देणारी प्रगत गणितीय व कृत्रिम बुद्धिमत्ता-आधारित मॉडेल्स भारतीय तंत्रज्ञान संस्था (आयआयटी) मुंबईच्या संशोधकांनी विकसित केली आहेत.
सिरॅमिक्स आणि तांबे यांसारख्या पदार्थांपासून त्रिमितीय मुद्रण घटक तयार केल्यानंतर त्यांचे सिंटरिंग करताना साधारण 10 ते 15 टक्क्यांपर्यंत आकुंचन होते. तसेच स्वतःच्या वजनामुळे अधांतरी भाग झुकण्याची शक्यता असते. परिणामी अंतिम उत्पादनाचे मोजमाप मूळ डिजिटल रचनेशी जुळत नाही. ही समस्या दूर करण्यासाठी आयआयटी मुंबईच्या यांत्रिक अभियांत्रिकी विभागातील प्रा. गुरमिंदर सिंग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या प्रक्रियेतील भौतिक घटकांचा सखोल अभ्यास केला.
सिरॅमिक्ससाठी त्यांनी इट्रिया-स्टॅबिलाईज्ड झिरकोनिया या पदार्थावर आधारित घटकात्मक गणितीय प्रतिमान तयार केले. तापमानानुसार घनता कशी बदलते, तसेच सापेक्ष घनतेचा आकुंचनावर कसा परिणाम होतो, याचे विश्लेषण करून त्यांनी सिंटरिंगनंतरच्या अंतिम आकाराचे अत्यंत अचूक भाकीत साध्य केले.
तांब्यासाठी संशोधकांनी पारंपरिक भौतिक सिम्युलेशन आणि मशीन लर्निंग यांचा संगम असलेले ‘हायब्रिड मॉडेल’ विकसित केले. तापमान, उष्णता देण्याचा कालावधी, तापमानवाढीचा दर, थंड होण्याचा वेग आणि सुरुवातीची घनता अशा सात घटकांवर आधारित कृत्रिम न्यूरल नेटवर्कला प्रशिक्षण देण्यात आले. ‘शेप्ली ॲडिटीव्ह एक्सप्लेनेशन्स’ पद्धतीच्या साहाय्याने कोणता घटक अंतिम आकारावर अधिक प्रभाव टाकतो हेही स्पष्ट करण्यात आले.
या दोन्ही अभ्यासांमुळे ॲडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग क्षेत्रात मोठा दृष्टिकोनात्मक बदल होणार आहे. भविष्यात स्मार्ट सीएडी प्रणालीमध्ये आकुंचनाचा अंदाज आपोआप समाविष्ट होऊन अधिक विश्वासार्ह उत्पादन शक्य होईल, असा विश्वास संशोधकांनी व्यक्त केला आहे.
भौतिकशास्त्राधारित गणितीय मॉडेल्स आणि मशीन लर्निंगच्या साहाय्याने विकसित केलेली ही चौकट सिंटरिंग प्रक्रियेतील तापमान, कालावधी आणि सुरुवातीची घनता यांसारख्या घटकांचा अभ्यास करून अंतिम आकाराचे भाकीत स्थिर आणि अचूक करता येणार आहे. या संशोधनाचा उपयोग दंत व वैद्यकीय इम्प्लांट्स, एरोस्पेस, संरक्षण, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि औद्योगिक जटिल रचनांमध्ये होणार आहे.
