ایرو اسپیس مینوفیکچرنگ میں لیزر ایپلی کیشنز

حالیہ برسوں میں، ایرو اسپیس کی دنیا — بشمول تجارتی اور فوجی طیارے، سیٹلائٹ، خلائی جہاز، ڈرون، اور بغیر پائلٹ کے فضائی گاڑیاں (UAVs) — میں کچھ ڈرامائی تبدیلیاں آئی ہیں۔ زیادہ سے زیادہ کمپنیاں خلائی دوڑ میں شامل ہو رہی ہیں، جن میں سے اکثر کو جدید مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجیز کی ضرورت ہوتی ہے۔

اس کے برعکس، نئے تاج کی وبا کی وجہ سے تجارتی ہوا بازی پر سفری پابندیوں کے اثرات نے شہری طیاروں کی پیداوار کی شرح میں ایک تہائی کمی کی ہے۔

2019 میں، یورپ سول ہوائی جہازوں اور ہیلی کاپٹروں کی تیاری میں عالمی رہنماؤں میں سے ایک تھا، جس میں مختلف پرزے اور ہوائی جہاز کے انجن شامل تھے، جس نے تقریباً 400،000 ملازمتیں فراہم کیں اور 130 بلین یورو کی آمدنی حاصل کی۔ اگرچہ خلائی تحقیق اور دفاع وبائی مرض سے بڑے پیمانے پر متاثر نہیں ہوئے ہیں ، شہری طیاروں کی پیداوار اب بھی بحال ہو رہی ہے۔

فروری 2023 میں شائع ہونے والے "کمرشل ایرو اسپیس میں غیر یقینی صورتحال" (کمرشل ایرو اسپیس میں غیر یقینی) میں، ایک معروف مشاورتی اور تحقیقی کمپنی میک کینسی نے رپورٹ کیا کہ دنیا کو 9,400 مسافر بردار طیاروں (بنیادی طور پر تنگ جسم والے جیٹ طیارے) کی تعمیر کو ہضم کرنے کی ضرورت ہے۔ ) 2027 کے آخر تک۔ ہوائی جہاز) بیک لاگ۔ لیکن ہوائی مسافروں کی آمدورفت، سپلائی چینز کی صحت اور افرادی قوت کے مستقبل کے بارے میں غیر یقینی صورتحال ہے۔ نتیجے کے طور پر، مینوفیکچررز کو بیک لاگ کو سنبھالنے اور مستقبل کی طلب میں ہونے والی تبدیلیوں کا جواب دینے کے لیے پیداواری کارکردگی اور لچک کو بڑھانے کی ضرورت ہے۔

لیزر پروسیسنگ کی پیداواری صلاحیت کو بڑھانے اور لاگت کو کم رکھنے کی صلاحیت ایرو اسپیس انڈسٹری کے اس ردعمل کو فعال کرنے میں کلیدی کردار ادا کر سکتی ہے۔ لیزر پروسیسنگ - کاٹنے، ویلڈنگ، peening، اور ڈرلنگ کی شکل میں آپریشن - ایرو اسپیس مینوفیکچرنگ کا ایک لازمی حصہ بن گیا ہے.

مثال کے طور پر، لیزر کا استعمال ہوائی جہاز کے پروں، ونگ فاسٹنرز، جیٹ انجن کے پرزوں، اور سیٹ پرزوں کے فلیپ بنانے کے لیے کیا جاتا ہے، اور ٹربائنوں کی مرمت، پرزوں سے پینٹ صاف کرنے یا ہٹانے، اور مزید پروسیسنگ کے لیے پرزے تیار کرنے کے لیے بھی استعمال ہوتے ہیں۔ حصہ سطح. حالیہ برسوں میں، خلائی پرواز میں لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (AM) کی مقبولیت میں بھی اضافہ ہوا ہے۔ اس کے علاوہ، مارکیٹ کو امید ہے کہ ایرو اسپیس پرزوں کا پتہ لگانے کی صلاحیت میں بہتری آئے گی، اور لیزر مارکنگ کی ضروریات بھی بڑھ رہی ہیں۔

لیزر کٹنگ اور ویلڈنگ

لیزر کٹنگ ایک تیز رفتار، سرمایہ کاری مؤثر، اور عین مطابق عمل ہے جس کا استعمال ایرو اسپیس سیکٹر کی ضروری مینوفیکچرنگ ضروریات کو پورا کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔

روایتی پروسیسنگ کے مقابلے میں، لیزر کٹنگ میں اعلی صحت سے متعلق، کم مادی فضلہ، تیز رفتار پروسیسنگ کی رفتار، کم لاگت اور کم سامان کی دیکھ بھال ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، یہ پیداواری صلاحیت کو زیادہ سے زیادہ بڑھاتا ہے کیونکہ یہ مشینی کرنے میں کوئی بھی ضروری تبدیلیاں فوری اور آسان کرتا ہے۔

لیزر کا استعمال ونگ فاسٹنر پارٹس، جگ پارٹس، اینڈ انفیکٹر پارٹس، ٹولنگ پارٹس اور بہت کچھ بنانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ یہ چھوٹے اجزاء جیسے پیوند شدہ آئل گاسکیٹ اور ٹائٹینیم بلیڈ ڈکٹ مینی فولڈز کے ساتھ ساتھ بڑے اجزاء جیسے ایگزاسٹ کونز کے لیے بھی اتنا ہی موزوں ہے۔ یہ مختلف قسم کے ایرو اسپیس مواد کو مشین بنا سکتا ہے، بشمول ایلومینیم، ہسٹیلوئے (نکل جو کہ مولیبڈینم اور کرومیم جیسے عناصر سے ملا ہوا ہے)، انکونل، نائٹینول، نائٹینول، سٹینلیس سٹیل، ٹینٹلم اور ٹائٹینیم۔

لیزر ویلڈنگ کو ایرو اسپیس میں روایتی جوائننگ طریقوں جیسے چپکنے والی بانڈنگ اور مکینیکل بندھن کے متبادل کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، ہوائی جہاز کی تعمیر میں ہلکے وزن والے ایلومینیم مرکبات اور کاربن فائبر رینفورسڈ پولیمر (CFRP) کی لیزر ویلڈنگ کا استعمال کرشن حاصل کر رہا ہے اور جہاں بھی ممکن ہو اسے riveting کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جا رہا ہے۔ لیزر ویونگ ویلڈنگ جیسی تکنیکیں ایندھن کے ٹینکوں میں شامل ہونے، مشترکہ کارکردگی اور طاقت کو بہتر بنانے، دوبارہ کام کو کم کرنے اور بہت زیادہ رقم بچانے میں بھی کامیاب رہی ہیں۔ ایرو اسپیس میں ویلڈنگ کی دیگر کامیابیوں میں ٹربائن بلیڈ کے کاسٹ کور کو کور پلیٹ میں شامل کرنا شامل ہے۔ اور ایک نئی قسم کا ہلکا پھلکا ونگ فلیپ بنانا جو لیمینر فلو کنٹرول کو بڑھاتا ہے، ڈریگ کو کم کرتا ہے، اور ایندھن کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔

لیزر ویلڈنگ میں روایتی طریقوں کے مقابلے لاگت کو بچانے، اجزاء کے وزن کو کم کرنے اور ویلڈ کے معیار کو بہتر بنانے کی صلاحیت ہے، اور کئی مینوفیکچررز اس وقت ایئر فریم حصوں کی تیاری کے لیے لیزر ویلڈنگ پر غور کر رہے ہیں۔

Laser کی صفائی

ایرو اسپیس سیکٹر میں مینوفیکچررز مشینی کی تیاری میں دھات اور جامع سطحوں کی 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 دھات کی سطح سے جذب اور بخارات بن جاتا ہے، اس طرح سطح کے مواد کو ختم کرنے کا عمل حاصل ہوتا ہے، جبکہ اندرونی پرت کے مواد پر بہت کم اثر پڑتا ہے، اور اس سے اجزاء کو حادثاتی تھرمل نقصان نہیں ہوتا ہے۔ کلو واٹ کلاس میں پلسڈ فائبر لیزر تیزی سے لیزر کی صفائی کے لیے خاص طور پر موزوں ہیں - وہ سیرامکس، کمپوزٹ، دھاتوں اور پلاسٹک سمیت مختلف قسم کے مواد کی موثر، اعلیٰ درستگی کی صفائی کے قابل بناتے ہیں۔

حالیہ برسوں میں، ہوائی جہاز میں مرکب مواد کے استعمال میں اضافہ ہوا ہے، اور اسی طرح دھاتوں کو مرکب مواد میں شامل کرنے کی ضرورت بھی بڑھ گئی ہے۔ ایرو اسپیس مینوفیکچرنگ میں، چپکنے والی چیزوں کو ان دو مختلف مواد میں شامل ہونے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مضبوط بانڈ بنانے کے لیے، چپکنے والی کو لگانے سے پہلے دونوں سطحوں کو احتیاط سے تیار کیا جانا چاہیے۔

لیزر کی صفائی مثالی ہے کیونکہ یہ بہت مضبوطی سے کنٹرول شدہ، دوبارہ پیدا کرنے کے قابل سطح کی تکمیل بناتی ہے جو مستقل، پیشین گوئی کے قابل بنتی ہے۔ روایتی طور پر، یہ تباہ کن بلاسٹنگ تکنیک یا کئی کیمیکلز کے استعمال کے ذریعے کیا جائے گا۔ تاہم، لیزر کی صفائی اب ایک قدمی طریقہ پیش کرتی ہے جو نہ صرف زیادہ سرمایہ کاری مؤثر اور نتیجہ خیز ہے بلکہ اس کا ماحولیاتی اثر بھی کم ہے کیونکہ کسی زہریلے کیمیکل یا بلاسٹنگ مواد کی ضرورت نہیں ہے۔ لیزر کی صفائی روایتی طریقوں کے مقابلے پرزوں پر بھی زیادہ نرم ہے۔

دھاتی اور جامع ہوائی جہاز کے حصوں کی لیزر صفائیجب پینٹ سٹرپنگ کی بات آتی ہے تو یہ کیمیکل سٹرپنگ یا بلاسٹنگ تکنیک سے بھی زیادہ فائدہ مند ہے۔ اس کی کارآمد زندگی کے دوران، ایک ہوائی جہاز کو 4-5 بار دوبارہ پینٹ کیا جا سکتا ہے، اور روایتی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے پورے ہوائی جہاز سے پینٹ ہٹانے میں ایک ہفتہ یا اس سے زیادہ وقت لگ سکتا ہے۔ اس کے برعکس، لیزر کی صفائی اس وقت کو ہوائی جہاز کے سائز کے لحاظ سے 3-4 دن تک کم کر سکتی ہے، اور یہ پرزوں کو کارکنوں کے لیے زیادہ قابل رسائی بناتی ہے۔ مزید برآں، جب کیمیکل سٹرپنگ یا بلاسٹنگ کے بجائے پینٹ ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، لیزر کلیننگ لاگت میں نمایاں بچت پیش کرتی ہے - فی طیارہ ہزاروں پاؤنڈ، کیونکہ خطرناک فضلہ تقریباً 90 فیصد یا اس سے زیادہ کم ہو جاتا ہے اور مواد کو سنبھالنے کی ضروریات کم ہو جاتی ہیں۔

لیزر پیننگ/لیزر شاک پیننگ

دھاتی اجزاء کے اندر دباؤ ہوائی جہاز کے اجزاء میں دھاتی تھکاوٹ کی ناکامی کا باعث بن سکتا ہے جیسے جیٹ انجنوں میں پنکھے کے بلیڈ، جس میں نقصان یا چوٹ کا امکان ہوتا ہے۔ اس کو ایک تکنیک سے کم کیا جا سکتا ہے جسے لیزر پیننگ کہا جاتا ہے۔

اس عمل میں، لیزر لائٹ 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 پلازما کے ایک چھوٹے سے 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 میں پھیلنے کے ساتھ ساتھ دبانے والے بقایا دباؤ پیدا کرتی ہے۔ یہ دباؤ کریکنگ اور دھاتی تھکاوٹ کی دوسری شکلوں کا مقابلہ کرتے ہیں۔ روایتی عمل کے مقابلے میں، لیزر کو مضبوط بنانے سے دھاتی پرزوں کی سروس لائف کو 10-15 گنا بڑھایا جا سکتا ہے۔

لیزر peening تیزی سے ایرو اسپیس صنعت میں استعمال کیا جاتا 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 تھا۔

چیتے کا لیزر پیننگ سسٹم چکراتی کمپن کے دباؤ کی وجہ سے پیدا ہونے والی شگافوں کے آغاز اور پھیلاؤ کو روک کر تھکاوٹ کی زندگی کو طول دے گا۔ فائبر آپٹک بیم کی ڈیلیوری اور کسٹم ٹولز کی لچک نظام کو لیزر سے ان علاقوں کو روشن کرنے کی اجازت دیتی ہے جہاں تک پہنچنا ہوائی جہاز کے لیے مشکل ہوتا ہے۔ شراکت داروں کے مطابق، یہ نظام لیزر کو مضبوط بنانے والی ٹیکنالوجی میں ایک پیش رفت ہے جو اس کے استعمال کو آگے بڑھائے گا، بشمول جیٹ انجن کے بلیڈ کی زندگی کو بڑھانا اور مزید۔

امریکی بحریہ کے فلیٹ ریڈینس سینٹر ایسٹ (FRCE) نے بھی حال ہی میں لیزر شاک پیننگ کے عمل کی توثیق مکمل کی ہے جو F-35B Lightning II طیاروں پر کامیابی کے ساتھ استعمال کیا گیا ہے۔ FRCE نے اس عمل کا استعمال F-35B Lightning II کے فریم کو مضبوط کرنے کے لیے کیا، بغیر کوئی اضافی مواد یا وزن شامل کیے جو اس کے ایندھن یا ہتھیار لے جانے کی صلاحیتوں کو محدود کر دے گا۔ اس سے پانچویں جنریشن کے لڑاکا طیاروں کی متوقع زندگی کو بڑھانے میں مدد ملتی ہے، شارٹ ٹیک آف اور لینڈنگ ویرینٹ جو یو ایس میرین کور کے ذریعے استعمال ہوتے ہیں۔

Laser 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 کے مینوفیکچررز دوسرے اجزاء کی بڑھتی ہوئی تعداد پیدا کر رہے ہیں جن میں riveting اور screwing کے لیے بڑی تعداد میں سوراخ کیے گئے سوراخ ہیں۔ لہذا، ایرو اسپیس کے میدان میں، لیزر ڈرلنگ میں مارکیٹ کی بہت بڑی صلاحیت ہے، کیونکہ یہ ایک درست، دوبارہ قابل، تیز، اور لاگت سے موثر عمل فراہم 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 جن کو ونگ یا ایمپینیج سٹیبلائزرز پر نصب کیا جائے گا۔ یہ پینل چھوٹے سوراخوں کے ذریعے ہوا میں کھینچتے ہیں، جس سے رگڑ کو کم کیا جاتا ہے اور ایندھن کی کھپت کم ہوتی ہے۔

چونکہ لیزر ڈرلنگ کنٹیکٹ لیس ہے، اس لیے مشینی مواد کو اس طرح ٹھیک کرنے کی ضرورت نہیں ہے جیسا کہ روایتی ٹولز کے ساتھ ہے۔ کنٹیکٹ لیس ہونے کا ایک اور فائدہ ٹول پہننے کی عدم موجودگی ہے، جو CFRP اجزاء کے لیے ڈرلنگ آپریشنز میں ایک خاص فائدہ کی نمائندگی کرتا ہے۔ اس کی سختی کی وجہ سے، CFRP اجزاء روایتی ٹولز کے لیے بہت کھرچنے والے ہو سکتے ہیں۔ لیزر ڈرلنگ بھی بہت تیز رفتاری سے کی جا سکتی ہے تاکہ گرمی سے ضرورت سے زیادہ نقصان پروسیس ہونے والے مواد کو نقصان نہ پہنچائے۔

Additive مینوفیکچرنگ

ایرو اسپیس انڈسٹری میں لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (AM) کو بھی تیزی سے تیار کیا گیا ہے۔ اس تکنیک میں، لیزر پاؤڈر کی لگاتار تہوں کو پگھلا کر شکلیں بناتے ہیں۔ کیلیفورنیا میں مقیم ایک راکٹ کمپنی نے حال ہی میں دو 12-لیزر بیم 3D پرنٹرز کا آرڈر دیا ہے تاکہ اس کے خلائی مشن کو ہلکے، تیز، اور مضبوط خلائی اجزاء بنا کر زیادہ اقتصادی اور موثر بنایا جا سکے۔

جبکہ بہت سے منصوبے ابھی بھی جانچ کے مرحلے میں ہیں، لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ کو مریخ کے دو مشنوں پر کامیابی سے استعمال کیا جا چکا ہے۔ ناسا کا کیوروسٹی روور، جو اگست 2012 میں اترا تھا، مریخ پر تھری ڈی پرنٹ شدہ پرزے لانے والا پہلا مشن تھا۔ یہ مریخ (SAM) کے آلے کے نمونے کے اندر ایک سیرامک ​​جزو ہے، جو اضافی مینوفیکچرنگ تکنیکوں کی وشوسنییتا کی تحقیقات کے لیے جاری ٹیسٹنگ پروگرام کا حصہ ہے۔

دریں اثنا، ناسا کا پرسیورنس روور، جو فروری 2021 میں مریخ پر اترا، اس میں دھات کے 11 پرزے ہیں جو اضافی طور پر لیزر کے ساتھ تیار کیے گئے تھے۔ ان میں سے پانچ اجزاء ایکسرے لیتھو کیمسٹری (PIXL) کے لیے Perseverance کے Planetary Instrument میں ہیں، جو مریخ پر فوسل مائکروبیل زندگی کے آثار تلاش کر رہا ہے۔ ان حصوں کو اتنا ہلکا ہونا ضروری ہے کہ روایتی تکنیک جیسے جعل سازی، مولڈنگ اور کٹنگ ان کو تیار نہ کر سکیں۔

ناسا راکٹ کے اجزاء کی لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ کے ساتھ بھی تجربہ کر رہا ہے۔ ایک تحقیق میں، راکٹ انجن کا کمبشن چیمبر تانبے کے مرکب سے بنا ہوا تھا۔ اس لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ کی مسلسل ترقی کے نتیجے میں یہ حصہ تقریباً نصف لاگت اور روایتی مشینی، جوائننگ اور اسمبلی کے لیے درکار وقت کے چھٹے حصے میں تیار کیا گیا ہے۔ چونکہ استعمال شدہ تانبے کا مرکب انفراریڈ لیزرز کے لیے انتہائی عکاس ہے، 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۔

اگرچہ ایرو اسپیس میں اضافی مینوفیکچرنگ کا استعمال ابھی بھی ابتدائی مراحل میں ہے، اس کے اگلے 20 سالوں میں بڑھنے کی امید ہے۔

لیزر ٹیکسچرنگ

ایرو اسپیس انڈسٹری میں لیزر ٹیکسچرنگ بھی ایک بہت ہی نئی ایپلی کیشن ہے۔ اس عمل میں، الٹرا فاسٹ لیزرز کو ڈائریکٹ لیزر انٹرفیس پیٹرننگ (DLIP) نامی تکنیک کے ذریعے ہوائی جہاز کی سطح پر مائیکرو نینو اسٹرکچر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جس کا استعمال قدرتی "لوٹس ایفیکٹ" بنانے کے لیے کیا جاتا ہے، جو نینو اسٹرکچرز بناتا ہے جو سطح کو روکنے میں مدد کرتا ہے۔ آلودگی اور ہوائی جہاز پر برف کی تعمیر کو روکنا۔

اختراعی آپٹکس ایک طاقتور الٹرا فاسٹ لیزر پلس کو کئی جزوی شہتیروں میں تقسیم کرتی ہے، جنہیں پھر سطح پر جوڑ کر کارروائی کی جاتی ہے۔ جب ایک خوردبین کے نیچے دیکھا جائے تو، نتیجے میں پیدا ہونے والا مائیکرو سٹرکچر خوردبینی "ہالز" سے مشابہت رکھتا ہے جو "ستونوں" یا نالیوں سے بنے ہوتے ہیں۔ "ستونوں" کے درمیان فاصلہ تقریباً 150nm سے 30μm ہے - اس ساخت کا مطلب ہے کہ پانی کی بوندیں اب سطح کو گیلا نہیں کر سکتیں اور اس سے چپک نہیں سکتیں کیونکہ ان کی سطح پر کافی گرفت نہیں ہوتی ہے۔

ہوائی جہاز کے لیے مواد کے فوائد میں پانی، برف، اور کیڑوں سے بچنے کی صلاحیت میں اضافہ 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 ٹیکسچرنگ کو لاگو کرنے سے آئسنگ سے بچنے کے لیے اس وقت ہوائی جہاز کی سطحوں پر لگائے جانے والے زہریلے کیمیائی علاج کی ضرورت کم ہو جائے گی۔ یہ عمر کے ساتھ جانا جاتا ہے اور وقت کے ساتھ نقصان کا شکار ہو جاتا ہے۔ مزید برآں، ڈی ایل آئی پی کے طریقہ کار سے تیار کردہ لیزر ڈھانچے ماحولیاتی خدشات کے بغیر سالوں تک چل سکتے ہیں۔