ডেটা-চালিত সিরামিক ডিজাইন নির্ভরযোগ্যতা বাড়ায়, খরচ কমায়

কল্পনা করুন একটি বহু-মিলিয়ন ডলারের চিকিৎসা সরঞ্জাম তার মূল সিরামিক উপাদানে একটি ক্ষুদ্র ত্রুটির কারণে ব্যর্থ হচ্ছে—সম্ভবত একটি স্ট্রেস কনসেন্ট্রেশন পয়েন্ট বা একটি অনুপযুক্তভাবে ডিজাইন করা ছিদ্র। এই দৃশ্যকল্প, কাল্পনিক থেকে অনেক দূরে, প্রযুক্তিগত সিরামিক উপাদান ডিজাইনে একটি আসল ঝুঁকি উপস্থাপন করে। ডিজাইন প্রক্রিয়াটি নিছক খসড়া তৈরির বাইরে প্রসারিত; এর জন্য উপাদান বৈশিষ্ট্য, উত্পাদন পরামিতি এবং কার্যকরী পরিবেশের ব্যাপক বিবেচনার প্রয়োজন—এই সমস্ত কারণগুলি সরাসরি পণ্যের কর্মক্ষমতা, নির্ভরযোগ্যতা, জীবনকাল এবং খরচ-দক্ষতাকে প্রভাবিত করে।

প্রযুক্তিগত সিরামিকগুলির মধ্যে বিভিন্ন বিশেষ উপকরণ অন্তর্ভুক্ত রয়েছে যার মধ্যে রয়েছে অ্যালুমিনা, জিরকোনিয়া, সিলিকন নাইট্রাইড এবং সিলিকন কার্বাইড, প্রতিটি স্বতন্ত্র ভৌত, রাসায়নিক এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ। গুরুত্বপূর্ণ কর্মক্ষমতা মেট্রিক্স অন্তর্ভুক্ত:

• কঠোরতা (ভিকার্স HV)
• নমনীয় শক্তি (MPa)
• সংকোচন শক্তি (MPa)
• ফ্র্যাকচার টফনেস (MPa√m)
• তাপীয় প্রসারণ সহগ (×10⁻⁶/°C)
• তাপ পরিবাহিতা (W/m·K)
• ডাইইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্য
• জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা
• সর্বোচ্চ পরিষেবা তাপমাত্রা (°C)

প্রযুক্তিগত সিরামিক বিভিন্ন শিল্পে কাজ করে:

• ইলেকট্রনিক্স: ইনসুলেটর, সাবস্ট্রেট, ক্যাপাসিটর
• মেডিকেল: ইমপ্লান্ট, ডেন্টাল প্রোস্থেটিক্স
• অটোমোবাইল: স্পার্ক প্লাগ, সেন্সর
• মহাকাশ: তাপ সুরক্ষা ব্যবস্থা
• শিল্প: পরিধান-প্রতিরোধী উপাদান

সাধারণ জ্যামিতিক আকার (বৃত্ত, বর্গক্ষেত্র, সিলিন্ডার) উত্পাদন ধারাবাহিকতা উন্নত করে এবং ত্রুটি হ্রাস করে। বৃত্তাকার উপাদানগুলি সাধারণত সবচেয়ে সাশ্রয়ী ছাঁচ উত্পাদন সরবরাহ করে।

আন্ডারকাট—অবতল বা প্রসারিত বৈশিষ্ট্য যা ডিমোল্ডিংয়ে বাধা দেয়—এগুলি এড়ানো উচিত বা মাল্টি-পার্ট ছাঁচের মাধ্যমে সমাধান করা উচিত, যদিও এটি টুলিং খরচ বাড়ায়।

অসঙ্গতিপূর্ণ প্রাচীর বেধ শুকানোর এবং সিন্টারিংয়ের সময় ডিফারেনশিয়াল সংকোচন ঘটায়, অভ্যন্তরীণ চাপ তৈরি করে যা ফাটলের দিকে নিয়ে যেতে পারে। বেধের তারতম্য অনিবার্য হলে ধীরে ধীরে পরিবর্তনগুলি অপরিহার্য।

প্রান্তের চ্যামফার বা ফিলিট ডিমোল্ডিংয়ের সময় চিপিং কমায় এবং স্ট্রেস ঘনত্ব কম করে যা যান্ত্রিক অখণ্ডতাকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে।

সামঞ্জস্যপূর্ণ প্রাচীর বেধ বজায় রাখা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ। ফাইনাইট এলিমেন্ট বিশ্লেষণ (FEA) সিন্টারিং প্রক্রিয়াগুলি অনুকরণ করতে পারে যাতে বেধ বিতরণকে অপটিমাইজ করা যায় যেখানে পরিবর্তনগুলি প্রয়োজন।

উল্লম্ব দেয়ালের জন্য খসড়া কোণ প্রয়োজন—সাধারণত অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠের জন্য ২°—ডিমোল্ডিং সহজতর করার জন্য। লম্বা বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য ইজেকশনের সময় কাঠামোগত সমর্থনের জন্য ঘন ক্রস-সেকশন প্রয়োজন।

মোল্ডিং ত্রুটিগুলি প্রতিরোধ করার জন্য সর্বনিম্ন গর্তের ব্যাস ০.০60 ইঞ্চির (১.৫ মিমি) বেশি হওয়া উচিত।

থ্রু গর্তের জন্য কোনো খসড়ার প্রয়োজন নেই, যেখানে অন্ধ গর্তের জন্য ≥১° খসড়া কোণ প্রয়োজন। গ্যাস আটকা পড়া এবং সংকোচনের সমস্যা এড়াতে অন্ধ গর্তের জন্য গভীরতার সীমাবদ্ধতা প্রযোজ্য।

বৃত্তাকার গর্ত পছন্দনীয়; নির্ভুল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সিন্টারিং সংকোচনের জন্য উপবৃত্তাকার কনফিগারেশনগুলি ক্ষতিপূরণ দিতে পারে।

পোস্ট-সিন্টারিং গ্রাইন্ডিং মাত্রিক নির্ভুলতা এবং পৃষ্ঠের ফিনিশিং উন্নত করে তবে খরচ বাড়ায়। এই সেকেন্ডারি অপারেশনটি গুরুত্বপূর্ণ সহনশীলতা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সংরক্ষণ করুন।

সিরামিক উপাদানগুলিকে সবচেয়ে উদার সহনশীলতা ব্যবহার করা উচিত যা কার্যকরী প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। অতিরিক্ত নির্ভুলতার কারণে প্রত্যাখ্যানের হার এবং উত্পাদন জটিলতা বৃদ্ধি পায়।

সাধারণ হিসাবে-সিন্টারড সহনশীলতা:

• প্রেস মোল্ডিং: ±0.015 ইঞ্চি/ইঞ্চি (±0.38 মিমি/25 মিমি)
• ইনজেকশন মোল্ডিং: ±0.005 ইঞ্চি/ইঞ্চি (±0.13 মিমি/25 মিমি)
• গ্লাসযুক্ত পৃষ্ঠতল: গ্লাস স্তরের প্রতি অতিরিক্ত ±0.005 ইঞ্চি (±0.13 মিমি)

FEA-চালিত স্ট্রেস বিশ্লেষণের মাধ্যমে সিরামিক ইনসুলেটরগুলির পুনর্গঠন দেখিয়েছে যে কীভাবে চ্যামফারযুক্ত প্রান্ত এবং অপটিমাইজড প্রাচীর বেধ বিতরণ তাপীয় স্থিতিশীলতা বজায় রেখে ফ্র্যাকচার প্রবণতা কমাতে পারে।

প্রযুক্তিগত সিরামিক উপাদান ডিজাইনের জন্য উপকরণ, প্রক্রিয়া এবং কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তাগুলির বহু-মাত্রিক অপটিমাইজেশন প্রয়োজন। নতুন মেশিন লার্নিং অ্যাপ্লিকেশনগুলি ক্রমবর্ধমান পরিশীলিত উপাদান নির্বাচন মডেল এবং স্বয়ংক্রিয় ডিজাইন অপটিমাইজেশনের প্রতিশ্রুতি দেয়, যেখানে উন্নত প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ রিয়েল-টাইম উত্পাদন সমন্বয় সক্ষম করে। সিরামিক প্রকৌশলের ভবিষ্যৎ ডেটা ব্যবহার করে নজিরবিহীন নির্ভরযোগ্যতা এবং খরচ-দক্ষতা অর্জনের মধ্যে নিহিত।