জলের প্রয়োগ এবং বিকাশের অবস্থা-নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি

01 প্রযুক্তিগত নীতি এবং বৈশিষ্ট্য

জলের-নির্দেশিত লেজারের মূল নীতি হল লেজারের রশ্মিকে একটি উচ্চ-চাপের মাইক্রো ওয়াটার জেটে জোড়া দেওয়া, এবং লেজারটিকে জলের জেটের মাধ্যমে উপাদানের পৃষ্ঠে নির্দেশিত করা৷ এই সিস্টেমে, লেজারের উত্স দ্বারা উত্পন্ন লেজারটি প্রথমে একত্রিতকরণ এবং ফোকাস করার জন্য অপটিক্যাল উপাদানগুলির একটি সিরিজের মধ্য দিয়ে যায় (যেমন লেন্স এবং আয়না) এবং তারপরে একটি বিশেষ অগ্রভাগের মাধ্যমে উচ্চ -চাপের জলের জেটের সাথে মিলিত হয়৷ ওয়াটার জেট অগ্রভাগে একটি ছোট চ্যানেল গঠন করে, এবং লেজার রশ্মি এই চ্যানেলের মাধ্যমে ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠে পরিচালিত হয়, যেমন চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। যেহেতু জলের প্রতিসরাঙ্ক সূচক বাতাসের থেকে আলাদা, তাই জলে লেজারের প্রচারের পথ পরিবর্তিত হয়, তাই লেজারের স্থায়িত্ব এবং শক্তির ফোকাস নিশ্চিত করার জন্য সুনির্দিষ্ট অপটিক্যাল ডিজাইন প্রয়োজন।

চিত্র 1. জলের প্রযুক্তিগত নীতি-নির্দেশিত লেজার।

উচ্চ নির্ভুলতা: জল-নির্দেশিত লেজার প্রযুক্তি সাবমিলিমিটার বা এমনকি মাইক্রোমিটার-লেভেল প্রক্রিয়াকরণ নির্ভুলতা অর্জন করতে পারে। যেহেতু ওয়াটার জেটের ব্যাস খুবই ছোট, সাধারণত মাত্র দশ থেকে কয়েকশ মাইক্রোমিটার, লেজার রশ্মিটি সূক্ষ্মভাবে কাটা, ড্রিলিং বা খোদাই করার জন্য ওয়ার্কপিসের নির্দিষ্ট অবস্থানে সঠিকভাবে নির্দেশিত হতে পারে। উচ্চ দক্ষতা: জল-নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণের সময়, লেজারের রশ্মি সরাসরি ওয়ার্কপিস পৃষ্ঠে জলের জেটের মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়, যা শক্তির ক্ষয় কমায় এবং বাতাসে ছড়িয়ে পড়ে। এছাড়াও, ওয়াটার জেট শীতলকরণ এবং ফ্লাশিং প্রভাব প্রদান করে, কার্যকরভাবে ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা কমিয়ে দেয় এবং তাপ-প্রভাবিত অঞ্চলকে হ্রাস করে, যার ফলে প্রক্রিয়াকরণের দক্ষতা এবং গুণমান উন্নত হয়। তাপীয় ক্ষতি হ্রাস: ওয়াটার জেটের শীতল প্রভাবের কারণে, জলে তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল (HAZ)-গাইডেড লেজার প্রক্রিয়াকরণ খুবই ছোট। তাপ প্রভাবিত অঞ্চল বলতে সারফেস এবং ওয়ার্কপিসের অভ্যন্তরে এমন এলাকা বোঝায় যেখানে লেজার প্রক্রিয়াকরণের সময় তাপ সঞ্চালন এবং বিকিরণের কারণে তাপীয় বিকৃতি, ক্ষতি বা ফেজ পরিবর্তন ঘটে। জলে জলের জেটের দ্রুত শীতল{13}}নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণ দ্রুত ওয়ার্কপিস পৃষ্ঠ থেকে তাপ সরিয়ে দেয়, যার ফলে তাপ প্রভাবিত অঞ্চলের আকার এবং গভীরতা হ্রাস পায় এবং তাপীয় বিকৃতি এবং উপাদানের ক্ষতি রোধ করে৷

চিত্র 2. (ক) 'প্রচলিত শুষ্ক লেজার' কাটিং এবং জল-নির্দেশিত লেজার কাটিং দ্বারা টাইটানিয়াম খাদ কাটা অংশগুলির SEM চিত্র, (খ) জল-গাইডেড লেজার এবং 'প্রচলিত শুষ্ক লেজার' কাটিং দ্বারা প্রাপ্ত CFRP এর কাটা পৃষ্ঠের তুলনা।

02 আবেদন ক্ষেত্র

মহাকাশ ক্ষেত্র: মহাকাশ ক্ষেত্রটির উপাদান প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতা এবং গুণমানের জন্য অত্যন্ত উচ্চ প্রয়োজনীয়তা রয়েছে এবং এই ক্ষেত্রে জল-গাইডেড লেজার প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি মহাকাশ ইঞ্জিনের মূল উপাদান যেমন ব্লেড, টারবাইন ডিস্ক এবং দহন চেম্বারগুলিকে প্রক্রিয়া করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেগুলি সাধারণত সুপারঅ্যালয় এবং টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির মতো কঠিন-থেকে-প্রক্রিয়াজাত উপাদান থেকে তৈরি হয়। জল-নির্দেশিত লেজারগুলি প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতা এবং পৃষ্ঠের গুণমান নিশ্চিত করার সময় এই উপকরণগুলিকে কার্যকরভাবে কাটতে এবং খোদাই করতে পারে, যার ফলে উপাদানগুলির কার্যকারিতা এবং নির্ভরযোগ্যতা উন্নত হয়। এছাড়াও, জল-গাইডেড লেজারগুলি মহাকাশ যানের কাঠামোগত অংশগুলি প্রক্রিয়াকরণের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন ডানা এবং ফুসেলেজ, যা জটিল আকার এবং হালকা ওজনের নকশার মেশিনিং সক্ষম করে৷

সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড: সেমিকন্ডাক্টর তৈরিতে, সিলিকন ওয়েফারের মতো অর্ধপরিবাহী সামগ্রী কাটাতে, সেইসাথে চিপ প্যাকেজিং এবং পরীক্ষার জন্য জল{0}}গাইডেড লেজার ব্যবহার করা যেতে পারে। যেহেতু সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলির জন্য অত্যন্ত উচ্চ প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতা এবং পৃষ্ঠের গুণমানের প্রয়োজন হয়, তাই জলের উচ্চ নির্ভুলতা এবং কম তাপীয় ক্ষতির বৈশিষ্ট্যগুলি-নির্দেশিত লেজারগুলি তাদের একটি আদর্শ প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জাম করে তোলে৷ তারা সিলিকন ওয়েফারের সূক্ষ্ম কাটিং অর্জন করতে পারে, ফাটল এবং ক্ষতি এড়াতে পারে, এইভাবে চিপগুলির ফলন এবং কর্মক্ষমতা উন্নত করে। অতিরিক্তভাবে, জল-গাইডেড লেজারগুলি মাইক্রো-প্রসেসিং সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন মাইক্রোইলেক্ট্রনিক উপাদান তৈরি করা এবং মাইক্রোসার্কিটের এচিং, মাইক্রোমিটার বা এমনকি ন্যানোমিটার স্তরে মেশিনিং নির্ভুলতা প্রদান করে।

নতুন শক্তি ক্ষেত্র: নতুন শক্তি সেক্টরে, সোলার প্যানেল এবং জ্বালানী কোষের মতো নতুন শক্তি ডিভাইসগুলির মূল উপাদানগুলি প্রক্রিয়া করতে জল-নির্দেশিত লেজারগুলি ব্যবহার করা যেতে পারে৷ উদাহরণস্বরূপ, সৌর প্যানেল তৈরিতে, জল-নির্দেশিত লেজারগুলিকে সিলিকন ওয়েফার কাটতে এবং সৌর কোষের পৃষ্ঠে ইলেক্ট্রোড প্যাটার্ন খোদাই করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, ফটোভোলটাইক রূপান্তর দক্ষতা এবং প্যানেলগুলির কার্যকারিতা বৃদ্ধি করে৷ ফুয়েল সেল তৈরিতে, জল-গাইডেড লেজারগুলি মেমব্রেন ইলেক্ট্রোড অ্যাসেম্বলি এবং বাইপোলার প্লেটের মতো উপাদানগুলিকে প্রক্রিয়া করতে পারে, যা উচ্চ-নির্ভুলতা কাটা এবং খোদাই করতে সক্ষম করে, এইভাবে জ্বালানী কোষগুলির কর্মক্ষমতা এবং জীবনকাল উন্নত করে৷

চিত্র 3. জলের প্রয়োগ{1}}নির্দেশিত লেজার।

03 জল-গাইডেড লেজার দ্বারা সম্মুখীন হওয়া চ্যালেঞ্জ এবং সমস্যা

ওয়াটার জেটের স্থায়িত্ব: জলের-নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণের সময়, উচ্চ গতিতে প্রবাহিত জলের জেটটি অস্থির হয়ে উঠতে পারে, যা প্রক্রিয়াকরণের গুণমানকে প্রভাবিত করতে পারে৷ উদাহরণস্বরূপ, কাটার সময়, জলের জেটের ওঠানামা কাটিং লাইনে বিচ্যুতি ঘটাতে পারে বা পৃষ্ঠের রুক্ষতা বাড়াতে পারে, যা মেশিনের নির্ভুলতা এবং পৃষ্ঠের গুণমান উভয়কেই প্রভাবিত করে। ওয়াটার জেটের স্থায়িত্ব নিশ্চিত করার জন্য, ওয়াটার জেট কন্ট্রোল সিস্টেমটি অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন যাতে এটি প্রক্রিয়াকরণের সময় একটি স্থিতিশীল অবস্থা বজায় রাখতে পারে।

লেজার-ওয়াটার কাপলিং দক্ষতা: লেজার রশ্মি এবং ওয়াটার জেটের মধ্যে সংযোগের কার্যকারিতা প্রক্রিয়াকরণের ফলাফলকে সরাসরি প্রভাবিত করে। কাপলিং দক্ষতা কম হলে, জলের জেটে লেজারের শক্তির ক্ষতি বৃদ্ধি পাবে, প্রক্রিয়াকরণের দক্ষতা এবং গুণমান উভয়ই হ্রাস পাবে।

অগ্রভাগের গর্তের জন্য প্রযুক্তিগত প্রয়োজনীয়তা: উচ্চ-গুণমান জলের-নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণ নিশ্চিত করতে, অগ্রভাগের গর্তের নকশা এবং উত্পাদন নির্ভুলতা গুরুত্বপূর্ণ। জলের প্রবাহের প্রভাব সহ্য করার জন্য গোলাকার এবং শূন্য টেপারে উচ্চ নির্ভুলতা বজায় রেখে অগ্রভাগের গর্তের অত্যন্ত পাতলা দেয়াল থাকা প্রয়োজন। উপরন্তু, গর্তের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠের রুক্ষতা অবশ্যই অত্যন্ত কম রাখতে হবে যাতে জলের জেটের স্থায়িত্ব এবং সামঞ্জস্যতা নিশ্চিত করা যায়।

পরিবেশগত অভিযোজনযোগ্যতা: জল-নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জাম উচ্চ পরিবেশগত প্রয়োজনীয়তা রয়েছে৷ উদাহরণ স্বরূপ, যন্ত্রের ক্রিয়াকলাপের জন্য একটি স্থিতিশীল বিদ্যুৎ সরবরাহ, পরিষ্কার জল এবং একটি ধ্রুবক তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতার পরিবেশ প্রয়োজন। খারাপ অবস্থার পরিবেশে, যেমন বড় তাপমাত্রার ওঠানামা, উচ্চ আর্দ্রতা, বা অস্থির বিদ্যুৎ সরবরাহ, সরঞ্জামের কার্যক্ষমতা হ্রাস পেতে পারে বা এমনকি ব্যর্থ হতে পারে। উপরন্তু, পরিবেশে ধুলো এবং কম্পনের মতো কারণগুলি প্রক্রিয়াকরণে হস্তক্ষেপ করতে পারে, যা মেশিনের সঠিকতা এবং গুণমানকে প্রভাবিত করে। অতএব, ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, সরঞ্জামের অপারেটিং পরিবেশের কঠোর নিয়ন্ত্রণ এবং পরিচালনা প্রয়োজন।

04 দেশে এবং বিদেশে শিল্পের বর্তমান উন্নয়ন অবস্থা

লেজার নির্ভুল প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তির ক্রমাগত অগ্রগতির সাথে এবং বাজারের চাহিদা বৃদ্ধির সাথে, জল{0}}নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তিও ক্রমাগত বিকাশ ও উন্নতি করছে। জলের নির্দেশিত লেজার সরঞ্জামগুলির আন্তর্জাতিকভাবে স্বীকৃত নেতৃস্থানীয় নির্মাতাদের মধ্যে প্রধানত দুটি কোম্পানি রয়েছে: সুইজারল্যান্ডের সিনোভা এবং অ্যাভোনিসিস। বর্তমানে, গার্হস্থ্য জল-নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জাম কোম্পানিগুলির মধ্যে, যারা তুলনামূলকভাবে দ্রুত বিকাশ করছে তাদের মধ্যে রয়েছে ওয়াট ইন্টেলিজেন্ট ম্যানুফ্যাকচারিং, কসেট এবং সাংহাই লেংচেন টেকনোলজি, অন্যান্যদের মধ্যে। কিছু অন্যান্য কোম্পানি সরাসরি সম্পর্কিত বিদেশী প্রযুক্তি প্রবর্তনের পদ্ধতি গ্রহণ করে এবং তারপরে তাদের পণ্যগুলিকে অপ্টিমাইজ করার সময় দেশীয়ভাবে একত্রিত করে এবং উত্পাদন করে। যদিও এটি দ্রুত প্রযুক্তিগত শূন্যতা পূরণ করতে পারে এবং স্বল্পমেয়াদে R&D খরচ এবং সময় কমাতে পারে, তবুও দীর্ঘমেয়াদে কিছু সমস্যা রয়েছে, যেমন বিদেশী মূল প্রযুক্তির উপর নির্ভরতা, ভারসাম্যহীন R&D বিনিয়োগ এবং শিল্প শৃঙ্খলে স্পিলওভার ঝুঁকি। লেখক বিশ্বাস করেন যে 'পরিচয়-শোষণ-অতিক্রম'-এর একটি ইতিবাচক চক্র স্থাপন করা উচিত। সুসংবাদটি হল যে এখন দেশীয় কোম্পানিগুলি 100% স্থানীয়ভাবে উত্পাদিত উপাদানগুলির সাথে বাণিজ্যিক সরঞ্জাম সরবরাহ করতে সক্ষম। চীনের উত্পাদন শিল্পের রূপান্তর এবং আপগ্রেডিংয়ের সাথে, জল{13}}নির্দেশিত লেজার প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি উচ্চ-উৎপাদনে, বিশেষ করে নতুন শক্তির যানবাহন, মহাকাশ এবং উচ্চ{15}}সরঞ্জাম তৈরিতে আরও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে। জল{17}}নির্দেশিত লেজার প্রযুক্তির প্রয়োগ এই শিল্পগুলিতে প্রযুক্তিগত উদ্ভাবন এবং পণ্য আপগ্রেডকে চালিত করবে৷