ایرو اسپیس سیکٹر - بشمول تجارتی اور سیٹلائٹ، خلائی جہاز، ڈرون اور بغیر پائلٹ کے فضائی گاڑیاں (UAVs) - حالیہ برسوں میں کچھ بنیادی تبدیلیوں سے گزری ہے۔ زیادہ سے زیادہ کمپنیاں خلائی دوڑ میں شامل ہو رہی ہیں، اور ان میں سے بہت سی کو جدید مینوفیکچرنگ تکنیکوں کی ضرورت ہے۔
لیزر پروسیسنگ کی پیداواری صلاحیت کو بڑھانے اور لاگت کو کم رکھنے کی صلاحیت ایرو اسپیس انڈسٹری کے اس ردعمل کو حاصل کرنے میں کلیدی کردار ادا کر سکتی ہے۔ لیزر پروسیسنگ - جو کٹنگ، ویلڈنگ، بلاسٹنگ اور ڈرلنگ کی شکل میں کارروائیوں کو محسوس کرتی ہے - ایرو اسپیس مینوفیکچرنگ کا ایک لازمی حصہ بن چکی ہے۔
مثال کے طور پر، لیزر کا استعمال فلیپس، ونگ فاسٹنرز، جیٹ انجن کے پرزہ جات، اور ہوائی جہاز کے پروں کے لیے سیٹ پرزوں کے ساتھ ساتھ ٹربائنوں کی مرمت، پرزوں سے پینٹ صاف کرنے یا ہٹانے، اور مزید پروسیسنگ کے لیے اجزاء کی سطحوں کو تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (AM) نے خلائی پرواز کے شعبے میں بھی مقبولیت حاصل کی ہے۔ اس کے علاوہ، مارکیٹ ایرو اسپیس پرزوں کی ٹریس ایبلٹی کو بہتر بنانے کی کوشش کر رہی ہے، اور اس کے ساتھ لیزر مارکنگ کی مانگ بڑھ رہی ہے۔
لیزر کٹنگ اور ویلڈنگ
لیزر کٹنگ ایک تیز رفتار، سرمایہ کاری مؤثر اور درست عمل ہے جسے ایرو اسپیس سیکٹر کی پیداواری ضروریات کو پورا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
روایتی پروسیسنگ کے مقابلے میں، لیزر کٹنگ اعلی صحت سے متعلق، کم مادی فضلہ، تیز تر پروسیسنگ کی رفتار، کم لاگت اور کم سامان کی دیکھ بھال فراہم کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، یہ پیداواری صلاحیت کو زیادہ سے زیادہ کرتا ہے کیونکہ مشینی میں کوئی بھی ضروری تبدیلیاں کرنا تیز اور آسان ہے۔
لیزر کو ونگ فاسٹنر پارٹس، فکسچر پارٹس، اینڈ ایفیکٹر پارٹس، ٹولنگ پارٹس اور بہت کچھ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ چھوٹے حصوں کے لیے یکساں طور پر موزوں ہے، جیسے پیوند شدہ تیل کی گسکیٹ اور ٹائٹینیم پائلٹ ٹیوب مینی فولڈز کے ساتھ ساتھ بڑے حصے، جیسے ایگزاسٹ کونز۔ یہ ایلومینیم، ہیسٹیلوئے (نکل جو کہ مولیبڈینم اور کرومیم جیسے عناصر سے ملا ہوا ہے)، انکونیل، نائٹینول، نائٹینول، سٹینلیس سٹیل، ٹینٹلم، اور ٹائٹینیم سمیت وسیع اقسام کے ایرو اسپیس مواد پر کارروائی کر سکتا ہے۔
لیزر ویلڈنگ ایرو اسپیس میں روایتی جوائننگ طریقوں جیسے چپکنے والی بانڈنگ اور مکینیکل بندھن کے متبادل کے طور پر بھی استعمال ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ہوائی جہاز کی تیاری میں ہلکے وزن والے ایلومینیم مرکبات اور کاربن فائبر ریئنفورسڈ پولیمر (CFRP) کی لیزر ویلڈنگ کا استعمال وہ مواد ہیں جو اہمیت حاصل کر رہے ہیں اور جہاں بھی ممکن ہو اسے riveting کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جا رہا ہے۔ لیزر پینڈولم ویلڈنگ جیسی تکنیکیں ایندھن کے ٹینک میں شامل ہونے، جوڑوں کی کارکردگی اور مضبوطی کو بہتر بنانے، دوبارہ کام کو کم کرنے اور لاگت میں نمایاں بچت فراہم کرنے میں بھی کامیاب رہی ہیں۔ ایرو اسپیس میں ویلڈنگ کی دیگر کامیابیوں میں ٹربائن بلیڈ کے کاسٹ کور کو کور سے منسلک کرنا شامل ہے۔ اور نئی قسم کے ہلکے وزن والے ونگ فلیپس بنانا جو لیمینر فلو کنٹرول کو بڑھاتے ہیں، ڈریگ کو کم کرتے ہیں اور ایندھن کی کارکردگی کو بہتر بناتے ہیں۔
لاگت کی بچت، جزوی وزن میں کمی اور روایتی طریقوں سے بہتر ویلڈ کے معیار کے ساتھ، آج مارکیٹ میں کئی مینوفیکچررز ایئر فریم حصوں کے لیے لیزر ویلڈنگ پر غور کرنے لگے ہیں۔
لیزر کی صفائی
ایرو اسپیس سیکٹر میں مینوفیکچررز پروسیسنگ کی تیاری میں دھات اور جامع سطحوں سے تہوں کو ہٹانے، کوٹنگز یا سنکنرن کو دور کرنے اور دوبارہ پینٹ کرنے سے پہلے بڑے اجزاء یا پورے ہوائی جہاز سے پینٹ ہٹانے کے لیے لیزر کلیننگ کا استعمال کرتے ہیں۔
صفائی کے عمل کے دوران، لیزر لائٹ دھات کی سطحی تہوں کے ذریعے جذب اور بخارات بن جاتی ہے، جس کے نتیجے میں سطحی مواد کی اندرونی تہوں پر بہت کم یا کوئی اثر نہیں پڑتا ہے اور جزو کو کوئی کولیٹرل تھرمل نقصان نہیں ہوتا ہے۔ کلو واٹ کلاس میں پلسڈ فائبر لیزر تیز رفتار لیزر کی صفائی کے لیے خاص طور پر موزوں ہیں - وہ سیرامکس، کمپوزٹ، دھاتیں اور پلاسٹک سمیت وسیع پیمانے پر مواد کی موثر، اعلیٰ درستگی کی صفائی کی اجازت دیتے ہیں۔
حالیہ برسوں میں ہوائی جہاز میں کمپوزٹ کے استعمال میں اضافہ ہوا ہے، اور اسی طرح مرکبات میں دھاتوں کو جوڑنے کی ضرورت بھی بڑھ گئی ہے۔ ایرو اسپیس مینوفیکچرنگ میں، چپکنے والی چیزوں کو ان دو مختلف مواد میں شامل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، اور ایک مضبوط بانڈ بنانے کے لیے، چپکنے والی کو لاگو کرنے سے پہلے دونوں سطحوں کو مشینی کے لیے احتیاط سے تیار کیا جانا چاہیے۔
لیزر کی صفائی ایک مثالی آپشن ہے کیونکہ یہ ایک بہت ہی مضبوطی سے کنٹرول شدہ، نقل کرنے کے قابل سطح کا فنش بناتا ہے جو ایک مستقل، متوقع بانڈ کو حاصل کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ روایتی طور پر، یہ تباہ کن بلاسٹنگ تکنیک یا کئی کیمیکلز کے استعمال کے ذریعے پورا کیا جائے گا۔ تاہم، لیزر کی صفائی اب ایک قدمی نقطہ نظر پیش کرتی ہے جو نہ صرف زیادہ سرمایہ کاری اور نتیجہ خیز ہے، بلکہ ماحول پر بھی کم اثر ڈالتی ہے کیونکہ کسی زہریلے کیمیکل یا بلاسٹنگ مواد کی ضرورت نہیں ہے۔ پرزوں پر لیزر کی صفائی کا اثر بھی روایتی طریقوں کے مقابلے میں بہت ہلکا ہے۔
دھاتی اور کمپوزٹ ہوائی جہاز کے پرزوں کی لیزر صفائی بھی کیمیکل سٹرپنگ یا بلاسٹنگ تکنیک سے زیادہ سازگار ہوتی ہے جب پینٹ سٹرپنگ کی بات آتی ہے۔ ایک ہوائی جہاز کو اس کی زندگی کے دوران 4-5 بار دوبارہ پینٹ کیا جا سکتا ہے، اور روایتی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے پورے ہوائی جہاز سے پینٹ ہٹانے میں ایک ہفتہ یا اس سے زیادہ وقت لگ سکتا ہے۔ اس کے برعکس، ہوائی جہاز کے سائز پر منحصر ہے، لیزر کی صفائی اس وقت کو 3-4 دن تک کم کر سکتی ہے، اور یہ کارکنوں کے لیے پرزوں تک رسائی کو بھی آسان بناتی ہے۔ اس کے علاوہ، جب کیمیکل اتارنے یا بلاسٹنگ کے بجائے پینٹ ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، لیزر کی صفائی کے نتیجے میں لاگت میں نمایاں بچت ہو سکتی ہے - ہزاروں پاؤنڈ فی ہوائی جہاز - تقریباً 90 فیصد یا اس سے زیادہ کے خطرناک فضلہ میں کمی اور مواد کو سنبھالنے کی ضروریات میں کمی کی وجہ سے۔
لیزر شاٹ پیننگ/لیزر امپیکٹ پیننگ
دھاتی اجزاء کے اندر دباؤ ہوائی جہاز کے اجزاء (جیسے جیٹ انجنوں میں پنکھے کے بلیڈ) میں دھاتی تھکاوٹ کی ناکامی کا باعث بن سکتا ہے، جس میں نقصان یا چوٹ کا امکان ہوتا ہے۔ اس کو ایک تکنیک کے ذریعے کم کیا جا سکتا ہے جسے لیزر پیننگ کہا جاتا ہے۔
اس عمل میں، لیزر کی دالیں زیادہ تناؤ کے ارتکاز کے علاقے میں بھیجی جاتی ہیں، اور ہر نبض جزو کی سطح اور اوپر پانی کی ایک تہہ کے درمیان ایک چھوٹے سے پلازما دھماکے کو بھڑکاتی ہے۔ پانی کی تہہ دھماکے کو محدود کر دیتی ہے، جس کی وجہ سے جھٹکے کی لہر جزو میں داخل ہو جاتی ہے اور اس کے پھیلاؤ کے علاقے کے پھیلنے کے ساتھ ساتھ دبانے والے بقایا دباؤ پیدا کرتی ہے۔ یہ دباؤ دھاتوں میں کریکنگ اور تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت کی دیگر اقسام کے امکانات کو بہتر بناتے ہیں۔ روایتی عمل کے مقابلے میں لیزر پیننگ دھاتی حصوں کی سروس لائف کو 10-15 کے عنصر سے بڑھا سکتی ہے۔
ایرو اسپیس انڈسٹری میں لیزر بلاسٹنگ تیزی سے استعمال ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایل ایس پی ٹیکنالوجیز اور ایئربس نے مشترکہ طور پر ایک پورٹیبل لیزر پیننگ سسٹم تیار کیا ہے جس کا حال ہی میں ٹولوز، فرانس میں ایئربس کی دیکھ بھال اور مرمت کی سہولت پر تجربہ اور جائزہ لیا گیا۔
لیپرڈ لیزر پیننگ سسٹم چکری وائبریشن تناؤ کی وجہ سے پیدا ہونے والی شگافوں کے ابھرنے اور پھیلنے کو روک کر تھکاوٹ کی زندگی کو بڑھا دے گا۔ فائبر آپٹک بیم کی ڈیلیوری اور اپنی مرضی کے مطابق ٹولنگ کی لچک سسٹم کو لیزر بیم والے علاقوں میں جانے کی اجازت دیتی ہے جہاں تک ہوائی جہاز کے لیے پہنچنا مشکل ہوتا ہے۔ شراکت داروں کے مطابق، یہ نظام لیزر پیننگ ٹیکنالوجی میں ایک پیش رفت ہے جو اس کے استعمال کو آگے بڑھائے گا، بشمول جیٹ انجن کے بلیڈ کی زندگی کو بڑھانا، دیگر چیزوں کے ساتھ۔
لیزر ڈرلنگ
جدید ایرو انجنوں میں تقریباً 500،000 سوراخ ہوتے ہیں، جو 1980 کی دہائی میں بنائے گئے انجنوں سے تقریباً 100 گنا زیادہ ہیں۔ ایک ہی وقت میں، ہوائی جہاز بنانے والے دوسرے اجزاء کی بڑھتی ہوئی تعداد پیدا کر رہے ہیں جن میں riveted اور خراب کنکشن کے لیے بڑی تعداد میں سوراخ کیے گئے ہیں۔ اس وجہ سے ایرو اسپیس سیکٹر میں، لیزر ڈرلنگ میں مارکیٹ کی بڑی صلاحیت ہے کیونکہ یہ ایک درست، دوبارہ قابل، تیز اور لاگت سے موثر عمل پیش کرتا ہے۔
مثال کے طور پر، بڑے ٹائٹینیم ایچ ایل ایف سی (ہائبرڈ لیمینر فلو کنٹرول) پینلز کی موثر اور درست مائیکرو ڈرلنگ کے لیے نئے ہائی پاور فیمٹوسیکنڈ لیزر سسٹمز تیار کیے جا رہے ہیں جو ونگ یا ٹیل سٹیبلائزرز پر نصب کیے جائیں گے۔ یہ پینل چھوٹے سوراخوں کے ذریعے ہوا کھینچتے ہیں، جس سے رگڑ کو کم کیا جاتا ہے اور ایندھن کی کھپت کم ہوتی ہے۔
تصویر۔
CFRP ہوائی جہاز کے اجزاء میں سوراخ کرنے کے لیے لیزر تیزی سے استعمال ہو رہے ہیں (تصویری کریڈٹ: ہینوور لیزر سینٹر)
چونکہ لیزر ڈرلنگ کنٹیکٹ لیس ہے، اس لیے پروسیس کیے جانے والے مواد کو اس طرح ٹھیک کرنے کی ضرورت نہیں ہے جیسے اسے روایتی ٹولز سے پروسیس کیا گیا ہو۔ کنٹیکٹ لیس ہونے کا ایک اور فائدہ یہ ہے کہ کوئی ٹول وئیر نہیں ہوتا ہے، جو CFRP پرزوں کی سوراخ کرنے کے عمل میں ایک خاص فائدہ کی نمائندگی کرتا ہے۔ ان کی سختی کی وجہ سے، CFRP اجزاء روایتی ٹولز کے لیے بہت کھرچنے والے ہو سکتے ہیں۔ لیزر ڈرلنگ بہت تیز رفتاری سے بھی کی جا سکتی ہے، تاکہ گرمی سے ضرورت سے زیادہ نقصان پروسیس کیے جانے والے مواد کو نقصان نہ پہنچائے۔
اضافی مینوفیکچرنگ
لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (AM) بھی ایرو اسپیس انڈسٹری میں تیزی سے ترقی کر رہی ہے۔ اس تکنیک میں، ایک لیزر پاؤڈر کی لگاتار تہوں کو پگھلا کر شکلیں بناتا ہے۔ کیلیفورنیا میں مقیم ایک راکٹ کمپنی نے حال ہی میں دو 12-لیزر بیم تھری ڈی پرنٹرز کا آرڈر دیا ہے تاکہ اس کے خلائی مشنوں کو ہلکے، تیز، اور مضبوط خلائی اجزاء بنا کر زیادہ سرمایہ کاری اور موثر بنایا جائے۔
جب کہ ان میں سے بہت سے پروجیکٹ ابھی بھی جانچ کے مرحلے میں ہیں، لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ پہلے ہی مریخ کے دو مشنوں پر کامیابی سے استعمال ہو چکی ہے۔ ناسا کا کیوریوسٹی روور، جو اگست 2012 میں اترا تھا، مریخ کا پہلا مشن تھا جو تھری ڈی پرنٹ شدہ پرزے لے کر گیا تھا۔ یہ مریخ (SAM) کے آلے کے نمونے کے اندر ایک سیرامک جزو ہے، جو اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کی وشوسنییتا کی تحقیقات کے لیے جاری ٹیسٹ پروگرام کا حصہ ہے۔
تصویر.
GRCop-42 L-PBF gaskets اور Nasa HR-1 LP-DED شیتھنگ کے ساتھ NASA کا بنایا ہوا بائمیٹالک کمبشن چیمبر (تصویری کریڈٹ: NASA)
دریں اثنا، ناسا کا پرسیورنس روور، جو فروری 2021 میں مریخ پر اترا، اس میں 11 دھاتی پرزے ہیں جو لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ کے ساتھ بنائے گئے ہیں۔ ان میں سے پانچ حصے Perseverance کے Planetary Instrument for X-ray Petrochemistry (PIXL) میں ہیں، جو مریخ پر مائکروبیل فوسل زندگی کے آثار تلاش کر رہا ہے۔ یہ پرزے اتنے ہلکے ہونے چاہئیں کہ انہیں روایتی جعل سازی، مولڈنگ اور کاٹنے کی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے تیار نہ کیا جا سکے۔
ناسا راکٹ کے اجزاء کے لیے لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ کے استعمال کے ساتھ بھی تجربہ کر رہا ہے۔ ایک تحقیق میں، راکٹ انجن کا کمبشن چیمبر تانبے کے مرکب سے بنایا گیا تھا۔ لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ کی اس مسلسل ترقی کے نتیجے میں ایک ایسا جزو پیدا ہوا ہے جو تقریباً نصف لاگت پر اور روایتی مشینی، جوائننگ اور اسمبلی کے لیے درکار وقت کے چھٹے حصے میں تیار کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ استعمال ہونے والے تانبے کے مرکب انفراریڈ لیزرز کی انتہائی عکاسی کرتے ہیں، ناسا اب اس بات کی تحقیقات کر رہا ہے کہ سبز یا نیلے رنگ کے لیزر کس طرح کارکردگی اور پیداواری صلاحیت کو بہتر بنا سکتے ہیں۔
جبکہ ایرو اسپیس میں اضافی مینوفیکچرنگ کا استعمال اس وقت اپنے ابتدائی مراحل میں ہے، توقع ہے کہ اگلے 20 سالوں میں اس میں اضافہ ہوگا۔
لیزر گراسنگ
ایرو اسپیس انڈسٹری میں لیزر گراسنگ بھی ایک بہت ہی نئی ایپلی کیشن ہے۔ اس عمل میں، الٹرا فاسٹ لیزرز کا استعمال ہوائی جہاز کی سطحوں پر مائیکرو اور نانو اسٹرکچرز بنانے کے لیے کیا جاتا ہے جس کو ڈائریکٹ لیزر انٹرفینس پیٹرننگ (DLIP) کہا جاتا ہے، جس کا استعمال قدرتی "لوٹس ایفیکٹ" بنانے کے لیے کیا جاتا ہے جو نینو اسٹرکچرز تخلیق کرتا ہے جو سطح کی آلودگی کو روکنے میں مدد کرتا ہے۔ اس کے ساتھ ساتھ ہوائی جہاز پر برف کا جمع ہونا۔
اختراعی آپٹکس نے ایک طاقتور الٹرا فاسٹ لیزر پلس کو کئی جزوی شہتیروں میں تقسیم کیا، جو کہ اس کے بعد پروسیس ہونے والی سطح پر مل جاتے ہیں۔ جب ایک خوردبین کے نیچے دیکھا جاتا ہے تو، نتیجے میں مائکرو اسٹرکچرز "ستونوں" یا لہروں کے خوردبین "ہالز" سے ملتے جلتے ہیں۔ "ستونوں" کے درمیان فاصلہ تقریباً 150 nm اور 30 μm کے درمیان ہے - اس ساخت کا مطلب ہے کہ پانی کی بوندیں اب سطح کو گیلا نہیں کرتیں اور اس سے چپک جاتی ہیں کیونکہ ان کی سطح پر کافی گرفت نہیں ہوتی ہے۔
ہوائی جہاز کے لیے اس مواد کے فوائد میں پانی، برف اور کیڑے مکوڑوں کا بڑھ جانا شامل ہے۔ یہ ہوائی جہاز کی سطح پر چپک سکتے ہیں اور ہوائی جہاز کی ہوا کی مزاحمت کو بڑھا سکتے ہیں، اس طرح ایندھن کی کھپت میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس لیزر ساخت کا اطلاق آئسنگ سے بچنے کے لیے ہوائی جہاز کی سطحوں پر فی الحال لگائے جانے والے زہریلے کیمیائی علاج کی ضرورت کو کم کر دے گا۔ یہ وقت کے ساتھ عمر کے لیے جانا جاتا ہے اور نقصان کے لیے حساس ہے۔ مزید برآں، ڈی ایل آئی پی کے طریقہ کار سے تیار کردہ لیزر ڈھانچے برسوں تک چل سکتے ہیں اور ماحولیاتی مسائل کا باعث نہیں بنتے۔
لیزر معائنہ اور تناؤ کا ضابطہ
مندرجہ بالا افعال کے علاوہ، لیزر اور الٹراساؤنڈ کے امتزاج کو دھات کے پیچیدہ ساختی اجزاء کے معائنہ اور تناؤ کے ضابطے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جانچنے کے لیے آبجیکٹ کی سطح پر ہائی انرجی پلسڈ لیزر ایکشن کا استعمال، مقامی درجہ حرارت کی سطح میں تبدیلی، جس کی وجہ سے آبجیکٹ کو تھرمل توسیع کی سطح کی تہہ میں جانچنا پڑتا ہے، الٹراساؤنڈ کی حوصلہ افزائی، الٹراساؤنڈ لے جائے گا۔ مواد کی سطح اور اندرونی مفید معلومات، الٹراساؤنڈ سگنلز حاصل کرنے کے لیے ایک پکڑنے والے کے ساتھ، ڈیٹا پروسیسنگ اور اس چیز کا تجزیہ جس کی جانچ کی جائے تاکہ نقائص کی موجودگی یا عدم موجودگی کا تعین کیا جا سکے۔
اس کے علاوہ، لیزر الٹراساؤنڈ کی وجہ سے ایک اعلی دنیاوی اور مقامی ریزولوشن ہے، ایک بھرپور ویوفارم، الٹراساؤنڈ کی وسیع بینڈوتھ وغیرہ پیدا کر سکتا ہے، سوئچنگ اور لیزر ایکسائٹیشن پیرامیٹر ایڈجسٹمنٹ کے بعد، لیزر الٹراساؤنڈ کسی بھی مخصوص حصے کے حصوں میں ہو سکتا ہے۔ تمام تناؤ کے تناؤ کو دور کرنے کے لیے، سطح کی سالمیت کو تباہ نہ کرنے کی صورت میں، حرارت کے بغیر، کمپریسیو تناؤ پربلت پرت کی ایک خاص موٹائی کی تشکیل۔ یہ بھی ممکن ہے کہ تناؤ کی قدر کو ڈیزائن کی ضرورت کی حد تک ریگولیٹ کیا جائے، جو مقامی پوزیشن کی تھکاوٹ اور کریک ریزسٹنس کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ www.DeepL.com/Translator کے ساتھ ترجمہ (مفت ورژن)
