महाग वस्तू जराश्या मोडल्यामुळे किंवा थोडीशी झीज झाल्यामुळे फेकून देणे जिवावर येते ना?शक्य असेल, तर वस्तू दुरुस्त करून वापरणे आपल्याला नक्कीच आवडेल. अर्थातच “पुनर्वापर आणि पुनर्प्रक्रिया" हे घोषवाक्य अनुसरले तर बऱ्याच वस्तूंचा दीर्घकाळ व शाश्वत वापर शक्य होईल. विमान उद्योगात वापरले जाणारे औद्योगिक घटक, इंजिनचे भाग आणि ते तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेले साचे, ठराविक काळ वापरल्यानंतर झिजतात; विशेषत: त्यांच्या पृष्ठभागाची व अध:पृष्ठभागाची हानी होते. या महत्त्वाच्या आणि किंमती वस्तू दुरुस्त करून त्यांचे आयुष्य वाढवण्याची व्यवस्था आपल्याकडे असणे आवश्यक आहे.
वाहन आणि विमान उद्योगातील झीजतूट झालेले घटक पुनर्संचयित करण्यासाठी, लेसर च्या साह्याने वर्धन विनिर्माण (लेसर अ‍ॅडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग), हा योग्य पर्याय आहे. यामध्ये वस्तूच्या हानी झालेल्या भागावर लेसर किरण केंद्रित करतात. त्यामुळे तो भाग गरम होऊन तेथील धातू वितळतो आणि त्या ठिकाणी द्रवरूप धातूचा संचय किंवा लेप तयार होतो. या वितळलेल्या थरात नलिकाग्राच्या मदतीने धातूची पूड सोडली जाते. घनरूप झाल्यावर ही पूड सहजपणे वस्तूतील सामग्रीशी बद्ध होऊन झीज किंवा भेग भरून काढते व वस्तू दुरुस्त होते. वेल्डिंग सारख्या इतर प्रक्रियांपेक्षा यापद्धतीने केलेली दुरुस्ती जास्त चांगली आहे कारण ह्यात दुरुस्ती इ्च्छित स्थळी व सटीक करता येते आणि ही पद्धत सहज स्वयंचलित करता येण्यासारखी असते.
सायंटिफिक रिपोर्ट्स या कालिकात प्रकाशित झालेल्या अभ्यासानुसार, भारतीय तंत्रज्ञान संस्था, मुंबई आणि ऑस्ट्रेलियन अणु विज्ञान आणि तंत्रज्ञान संस्था सिडनी, (एएनएसटीओ), च्या संशोधकांनी लेसर अ‍ॅडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया सुधारण्यासाठी संगणकीय मॉडेल (प्रतिरूप) विकसित केले आहे. दुरुस्त केलेल्या भागात पुन्हा भेगा पडू नयेत यासाठी नव्याने सांधल्या गेलेल्या धातूच्या थराची जाडी किती असावी ते या मॉडेलद्वारे कळू शकते.
“ही प्रक्रिया उर्जा आणि खर्चाच्या बाबतीत किफायतशीर आहे टिकाऊपणाही वाढवते. ही प्रक्रिया वापरून विमानाचे किंमती आणि क्लिष्ट भाग, झोतयंत्राची पाती, डिझेल इंजिनचा दट्टया आणि साचे यांचा जीर्णोद्धार आणि पुनर्निर्माण करता येइल,” असे मुख्य संशोधक प्राध्यापक रमेश सिंग म्हणाले. येत्या पाच वर्षांत वाहन आणि विमान दुरुस्ती उद्योगात १८ टक्क्यांनी वाढ होण्याचा अंदाज असून औद्योगिक उत्पादनांची दुरुस्ती व पुनर्प्रक्रिया केल्यास पर्यावरणावर होणारा मानवी परिणाम कमी होऊ शकतो तसेच आर्थिक अभिवृद्धि ही होऊ शकते.
जेव्हा दुरुस्ती करण्यासाठी उष्णतेचा वापर होतो तेव्हा दुरुस्त केलेला घटक थंड झाल्यावर त्यात अवशिष्ट प्रतिबल निर्माण होतात. त्यापैकी ताण प्रतिबल (टेन्सिल स्ट्रेस ) घटकातील पदार्थ ओढून वेगळे करण्याचा प्रयत्न करते. याच्या विरीत संपीडन प्रतिबल (कॉम्प्रेससिव्ह स्ट्रेस) घटकातील पदार्थांना एकत्र बांधते. हे प्रतिबल नियंत्रित केले नाहीत तर ते जीर्णोध्दारीत घटकाची हानी करतात. ताण प्रतिबल (टेन्सिल स्ट्रेस) वस्तूच्या पृष्ठभागावर तडे निर्माण करण्यास कारणीभूत होते, पण संपीडन प्रतिबल मात्र तडे निर्माण होऊ देत नाही, व असलेले तडे वाढण्याला प्रतिबंध करते. संपीडन प्रतिबल असता वस्तू जास्त टिकाऊ होते.
दरुस्त करण्याच्या प्रक्रियेमुळे निर्माण झालेले प्रतिबल जर वस्तूला तडा जाण्याची किंवा हानि होण्याची शक्यता वाढत असेल, तर वस्तू दुरुस्त करण्याचा हेतू साध्य होत नाही. त्रुटी राहू नतेय यासाठी ‘प्रयोग व प्रमाद’ पद्धती खर्चिक आणि वेळखाऊ होईल. सदर अभ्यासात संशोधकांनी प्रस्तावित केलेले संगणकीय प्रतिमान (मॉडेल) हा प्रश्न सोडवू शकेल. या मॉडेलच्या मदतीने केलेल अनुरूपण, लेसरच्या उष्णतेमुळे वस्तूतील सामग्रीच्या औष्णिक, यांत्रिक आणि धातुशास्त्रीय गुणांवर कसा परिणाम होतो हे जाणून घेण्यास मदत करते.
लेसर वापरून करून फक्त हानी झालेला भाग गरम केल्यामुळे वस्तूच्या त्या भागाच्या तामपानात व उर्वरीत भागाच्या तापमानात बराच फरक पडतो. या फरकामुळे या भागातील धातू थंड होऊन आकुंचित होतो पण बाकीच्या भागातील धातू असे होण्यास प्रतिबंध करतो, त्यामुळे धतू घन होत असताना वस्तूंध्ये ताण प्रतिबल(टेन्सिल स्ट्रेस) निर्माण होतात. नवनिर्मित थरातील प्रतिबलांचा योग्य अंदाज लावण्यासाठी संशोधकांनी वस्तूच्या औष्णिक प्रक्रियांबरोबर धातुशास्त्रीय गुणांचाही या मॉडेलमधे समावेश केला आहे.
धातूची पूड पुरावण्याचा वेग, ती पुरवणाऱ्या नलिकाग्राचा व्यास व लेसर किरणाचा व्यास ही माहिती मॉडेलला पुरविली जाते. ही माहिती वापरून मॉडेल धातूच्या लेपाच्या थराची प्रारंभिक जाडी, त्यासाठी आवश्यक लेसर फिरवण्याचा वेग आणि नवीन थर व मूळ वस्तू यातील प्रतिबल परिगणित करते. मॉडेलला पुरवलेल्या माहितीत (इनपुट पॅरामीटर्स ) फेरफार करून संशोधकांनी थरांच्या विविध लेपान जाडी असतानाच्या स्थितींचे अनुरूपण केले. हे मॉडेल प्रमाणित करण्यासाठी त्यांनी उच्च व्हॅनेडियमयुक्त मूस पोलाद वापरून जीर्णोध्दारीत केलेल्या पोलादी घटकांमधील अवशिष्ट प्रतिबलांचे परिगणन करून त्याची तुलना भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई आणि एएनएसटीओ, सिडनी येथील प्रयोगात मोजलेल्या प्रतिबलांच्या मूल्यांशी केली.
धातूच्या थराची लेपन जाडी अचूक असणे आवश्यक आहे. ती इष्टतम जाडीपेक्षा कमी असेल तर जोडणी झालेल्या ठिकाणी अवशिष्ट ताण प्रतिबल निर्माण होतात. जर जाडी जास्त झाली तर वितळलेल्या भागात धातूची पूड जास्त प्रमाणात मिसळली गेल्यामुळे वस्तूच्या रचनात्मक गुणधर्म बदलून वस्तू ठिसूळ होते.
मॉडेल वापरून परिगणित केलेल्या मूल्यांनुसार, लेपन केलेल्या थरात जर संपीडन प्रतिबल असेल व लेपन थर व मूळ वस्तू यांमध्ये ताण प्रतिबल नसेल, तर लेपन जाडी व लेसर चे बल यांची चालू मूल्ये वापरून दुरुस्तीची प्रक्रिया सुरू ठेवली जाते. प्रतिबल मूल्ये अपेक्षेप्रमाणे नसतील, तर नवीन इनपुट मूल्ये वापरून लेपन जाडीचे नवीन मूल्य काढले जाते व अपेक्षित मूल्ये मिळेपर्यंत इनपुट बदलून ही प्रक्रिया वारंवार केली जाते. रोबोटिक्सचा वापर करून वस्तू दुरुस्ती करण्यासाठी प्रस्तावित मॉडेलचा औद्योगिक वापर करण्याची संशोधकांची योजना आहे.