ભારતમાં એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ: વ્યૂહરચના, ઉપયોગો અને પડકારો
#GS-3 #અર્થતંત્ર #સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી #ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર #વિકાસ #વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીમાં ભારતીયોની સિદ્ધિઓ #ટેકનોલોજી મિશન #એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ
મુખ્ય મુદ્દા
- વૈશ્વિક 3D પ્રિન્ટિંગ સાધનોનું બજાર 2035 સુધીમાં 149 અબજ યુએસ ડોલર સુધી વિસ્તરવાની ધારણા છે.
- ભારતની રાષ્ટ્રીય નીતિનો ઉદ્દેશ્ય એડિટિવ ટેકનોલોજી દ્વારા 5% વૈશ્વિક બજાર હિસ્સો મેળવવાનો અને સ્થાનિક જીડીપીમાં 1 અબજ યુએસ ડોલર નો વધારો કરવાનો છે.
- શરૂઆતના નીતિગત કાર્યક્રમો હેઠળ સમગ્ર દેશમાં 1.54 લાખ કામદારો ને તાલીમ આપવામાં આવી, 56 સ્ટાર્ટ-અપ્સ ને સમર્થન અપાયું અને 65 સ્વદેશી ટેકનોલોજી વિકસાવવામાં આવી.
- 3D કોંક્રિટ પ્રિન્ટિંગના ઉપયોગથી સામાન્ય સિમેન્ટ કામની તુલનામાં મકાન બાંધકામ ખર્ચમાં 30% નો ઘટાડો થયો અને પ્રોજેક્ટ કાર્બન ઉત્સર્જનમાં 90% સુધીનો ઘટાડો જોવા મળ્યો.
- ધોરણ VI થી XII ના વિદ્યાર્થીઓને પ્રાથમિક 3D એન્જિનિયરિંગ શીખવવા માટે ₹20 લાખની ગ્રાન્ટ સાથે 10,000 થી વધુ અટલ ટિંકરિંગ લેબ્સ ની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી.
શા માટે ચર્ચામાં છે?
- ભારત વિદેશી ટેકનોલોજીના ઉપયોગકર્તામાંથી પોતાની ડિજિટલ નવીનતાઓનું નિર્માણ કરવા તરફ આગળ વધી રહ્યું છે. દેશ હવે તેના ડિજિટલ પબ્લિક ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર (DPI) ની સફળતાનો વિસ્તાર વાસ્તવિક ફેક્ટરી ઉત્પાદનમાં કરી રહ્યો છે.
- આ પરિવર્તનનું કેન્દ્રબિંદુ એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ (AM) છે, જે એક એવી ટેકનોલોજી છે જે ડિજિટલ ડિઝાઇન ફાઇલોમાંથી સીધી જ ભૌતિક ચીજવસ્તુઓનું નિર્માણ કરે છે.
- મજબૂત સ્થાનિક ઉત્પાદન આધાર બનાવીને આ ટેકનોલોજી મોંઘી વિદેશી નિર્ભરતા ઘટાડવામાં મદદ કરે છે, સાથે જ આત્મનિર્ભર ભારત અને વિકસિત ભારત ના રાષ્ટ્રીય લક્ષ્યોને વેગ આપે છે.
- શરૂઆતની સફળતાઓને આગળ ધપાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઇન્ફોર્મેશન ટેકનોલોજી મંત્રાલય (MeitY) દ્વારા નેશનલ સ્ટ્રેટેજી ફોર એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ (NSAM) 2.0 ફ્રેમવર્ક શરૂ કરવામાં આવ્યું છે.
એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ શું છે?
- સામાન્ય રીતે 3D પ્રિન્ટિંગ તરીકે જાણીતો આ અભિગમ ડિજિટલ પ્લાન પરથી સીધા એક પછી એક સ્તર (લેયર-બાય-લેયર) સામગ્રી ઉમેરીને વસ્તુઓનું નિર્માણ કરે છે.
- તે પરંપરાગત પદ્ધતિઓ કરતાં તદ્દન અલગ છે, જેમાં મોલ્ડમાં ધાતુને કાપીને, કોતરીને કે પીગાળીને વસ્તુઓને આકાર આપવામાં આવતો હતો.
- આ ટેકનિક કોમ્પ્યુટિંગ, ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, સોફ્ટવેર ડિઝાઇન અને મટિરિયલ્સ સાયન્સ ને એક સંકલિત પ્રક્રિયામાં જોડે છે.
- તે કોમ્પ્યુટર-એઇડેડ ડિઝાઇન (CAD), આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ (AI) અને ઓટોમેટેડ પેટર્ન રેકગ્નિશન જેવા સાધનો પર મોટા પાયે નિર્ભર છે.
એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?
- ડિઝાઇનરો સૌપ્રથમ CAD સોફ્ટવેર, લેસર સ્કેનર્સ અથવા AI ડિઝાઇન સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરીને ડિજિટલ 3D રૂપરેખા તૈયાર કરે છે.
- કોમ્પ્યુટર આ રૂપરેખાને STL (સ્ટાન્ડર્ડ ટેસેલેશન લેંગ્વેજ) ફાઇલમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે સપાટીને નાના ત્રિકોણથી આવરી લે છે.
- વિશેષ પ્રોગ્રામ્સ આ 3D મોડેલને હજારો સપાટ, આડા સ્તરોની ડિઝાઇનમાં વિભાજિત (સ્લાઇસ) કરે છે.
- પ્રિન્ટિંગ યુનિટ આ ડિજિટલ પ્લાનને અનુસરીને વસ્તુનું સ્તર દર સ્તર નિર્માણ અથવા ફ્યુઝન કરે છે.
- મશીનો ધાતુઓ, પ્લાસ્ટિક અથવા જીવંત કોષોને જોડવા માટે સિલેક્ટિવ લેસર મેલ્ટિંગ અથવા સ્ટીરિયોલિથોગ્રાફી જેવા ચોક્કસ પગલાંઓનો ઉપયોગ કરે છે.
- તૈયાર થયેલી વસ્તુ સુરક્ષા ધોરણોને પૂર્ણ કરે તે માટે હીટ ટ્રીટમેન્ટ અથવા સરફેસ સેન્ડિંગ જેવા પોસ્ટ-પ્રોસેસિંગ પગલાંઓમાંથી પસાર થાય છે.
એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગમાં વપરાતી સામગ્રી
- હળવા ઉત્પાદનો માટે સામાન્ય પ્લાસ્ટિકમાં એક્રિલોનિટ્રાઇલ બ્યુટાડાઇન સ્ટાયરીન (ABS), પોલીકાર્બોનેટ (PC) અને પોલીલેક્ટિક એસિડ (PLA) નો સમાવેશ થાય છે.
- ઉત્પાદકો પાણીમાં ઓગળી જાય તેવા પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલ (PVA) નો ઉપયોગ પણ કામચલાઉ સપોર્ટ ટુકડાઓ પ્રિન્ટ કરવા માટે કરે છે જેને પાછળથી ધોઈ શકાય છે.
- ધાતુઓમાં સોનું અને ચાંદી જેવી કિંમતી ધાતુઓથી લઈને ટાઈટેનિયમ અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલ જેવી મજબૂત માળખાકીય ધાતુઓ સામેલ છે.
- વિશેષ ચીજોમાં ઝિર્કોનિયા, એલ્યુમિના અને ટ્રાઇકેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ જેવા સખત સિરામિક્સનો ઉપયોગ થાય છે.
- ઇજનેરો ગરમ કરતાં પહેલાં કાચના પાવડરના સ્તરોને મજબૂત એડહેસિવ્સ વડે જોડીને પારદર્શક કાચની વસ્તુઓ પ્રિન્ટ કરી શકે છે.
- મેડિકલ ટીમો તૂટેલા હાડકાંના પુનઃનિર્માણમાં મદદ કરવા માટે કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ અને ઝિંક જેવી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે.
- કાર્યરત રક્તવાહિનીઓ અને જીવંત પેશીઓના માળખા પ્રિન્ટ કરવા માટે વૈજ્ઞાનિકો સ્ટેમ સેલ્સ માંથી બનાવેલા બાયો-ઇન્ક્સનું પરીક્ષણ કરી રહ્યા છે.
ભારતમાં મુખ્ય ક્ષેત્રીય ઉપયોગો
- અંતરીક્ષ ટીમો હળવા અને જટિલ રોકેટ ભાગો બનાવવા માટે 3D પ્રિન્ટિંગનો ઉપયોગ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્ટાર્ટઅપ અગ્નિકુલ કોસ્મોસે સિંગલ-પીસ પ્રિન્ટેડ મોટરનો ઉપયોગ કરીને તેનું અગ્નિબાણ સોર્ટેડ (Agnibaan SOrTeD) રોકેટ ઉડાડ્યું હતું.
- સંરક્ષણ દળો ઝડપી અને મજબૂત બાંધકામ પ્રોજેક્ટ્સ માટે 3D પ્રિન્ટિંગનો ઉપયોગ કરે છે. ભારતીય સેનાએ અમદાવાદ માં 12 અઠવાડિયામાં બે માળનું મકાન બનાવ્યું અને લદ્દાખ માં મજબૂત કોંક્રિટ શેલ્ટર્સ સ્થાપિત કર્યા.
- તબીબી કેન્દ્રો પ્રત્યેક દર્દીને સંપૂર્ણ ફિટ બેસે તેવા કસ્ટમ બોન ઇમ્પ્લાન્ટ્સ પ્રિન્ટ કરે છે. સ્ટાર્ટઅપ ઓસ્ટિઓફોર્જ (OsteoForge) સિલ્ક ઇમ્પ્લાન્ટ્સ પર કામ કરે છે જ્યારે ટેકનોલોજી ડેવલપમેન્ટ બોર્ડ (TDB) સિરામિક બોન ગ્રાફ્ટ્સ માટે ભંડોળ પૂરું પાડે છે.
- ટેક લેબ્સ નાજુક સર્કિટના ભાગો સીધા પ્રિન્ટ કરે છે. ઇન્ડિયન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ (IISc) ના નિષ્ણાતોએ કસ્ટમ ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ (PIC) બ્લોક્સ પ્રિન્ટ કર્યા છે.
- બાંધકામ કંપનીઓ ઓછા કચરા સાથે ઝડપથી મજબૂત મકાનો બનાવે છે. કેલ્વિન 6K પ્રો પ્રિન્ટરનો ઉપયોગ કરીને, ટીમોએ સામગ્રીના ખર્ચમાં 30% અને ઉત્સર્જનમાં 90% નો ઘટાડો કરીને 30 દિવસથી ઓછા સમયમાં 2,500 ચોરસ ફૂટ ના મકાનો બનાવ્યા.
- ઊર્જા નિષ્ણાતો સૌર ઊર્જાના સંગ્રહ માટે વિશિષ્ટ કોંક્રિટ સુપરકેપેસિટર્સ બનાવવા માટે 3D પ્રિન્ટિંગ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરે છે.
સરકારી નીતિગત પહેલો
- સરકારી સંસ્થાઓ, કંપનીઓ અને કોલેજો વચ્ચેના કામના સંકલન માટે MeitY એ ફેબ્રુઆરી 2022 માં નેશનલ સ્ટ્રેટેજી ફોર એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ (NSAM) શરૂ કરી હતી.
- આ નીતિમાં વૈશ્વિક બજાર હિસ્સાના 5% મેળવવા, જીડીપીમાં 1 અબજ યુએસ ડોલર ઉમેરવા, 50 સ્વદેશી ટેકનોલોજી વિકસાવવા, 100 સ્ટાર્ટઅપ્સ ને સમર્થન આપવા, 500 ઉત્પાદનો રજૂ કરવા અને 1 લાખ કામદારો ને તાલીમ આપવાના લક્ષ્યો નક્કી કરવામાં આવ્યા હતા.
- યુવા માનસ સુધી પહોંચવા માટે, ધોરણ VI થી XII ના વિદ્યાર્થીઓને 3D ડિઝાઇન શીખવવા માટે 10,000 થી વધુ અટલ ટિંકરિંગ લેબ્સ (ATLs) ને પ્રત્યેકને ₹20 લાખ ની ગ્રાન્ટ મળી હતી.
- અત્યાર સુધીમાં, પ્રોગ્રામના પ્રયાસો થકી 1.54 લાખ લોકોને તાલીમ આપવામાં આવી છે, 56 સ્ટાર્ટઅપ્સ ને ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવ્યું છે અને 65 સ્થાનિક ટેકનોલોજી વિકસાવવામાં આવી છે.
- નવી રજૂ કરાયેલ NSAM 2.0 સ્વદેશી પેટન્ટ બનાવવા, સંશોધન કેન્દ્રોને શેર કરેલા ડિજિટલ નેટવર્કમાં જોડવા અને ઔદ્યોગિક ક્લસ્ટરો દ્વારા મશીન ખર્ચ ઘટાડવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
- નેશનલ એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ સિમ્પોઝિયમ (NAMS) અને CSIR દ્વારા આગામી ESTIC 2026 જેવી રાષ્ટ્રીય પરિષદો સ્થાનિક ઉત્પાદનને ઝડપી બનાવવા માટે નેતાઓને એક મંચ પર લાવે છે.
પડકારો
- સ્થાનિક પ્રિન્ટિંગ કંપનીઓ વિશિષ્ટ ટાઇટેનિયમ પાવડર અને ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા રેઝિન જેવા મોંઘા વિદેશી કાચા માલ પર ભારે નિર્ભર છે.
- ઔદ્યોગિક ગ્રેડના મેટલ 3D પ્રિન્ટર્સ ખરીદવા માટે મોટા પાયે પ્રારંભિક મૂડીરોકાણની જરૂર પડે છે, જે નાના અને મધ્યમ ઉદ્યોગોની ક્ષમતાને મર્યાદિત કરે છે.
- ભારતમાં સ્પષ્ટ સ્થાનિક ગુણવત્તા પરીક્ષણો અને સલામતી ધોરણોનો અભાવ છે, જેના કારણે BIS અને CDSCO જેવી સંસ્થાઓમાં નિયમનકારી વિલંબ થાય છે.
- વિદેશી માલિકો ડિઝાઇન સોફ્ટવેર, સ્લાઇસિંગ પ્રોગ્રામ્સ અને આંતરિક મશીન કોડ્સ પર નિયંત્રણ ધરાવે છે, જેનાથી સ્થાનિક સ્તરે જરૂરિયાત મુજબના ફેરફારો (કસ્ટમાઇઝેશન) મર્યાદિત બને છે.
આગળનો માર્ગ
- ભારતે સ્થાનિક ફેક્ટરીઓને વિશિષ્ટ મેટલ પાવડર અને ટેકનિકલ સિરામિક્સ બનાવવા માટે પ્રોત્સાહિત કરવા SPECS જેવી સપ્લાય યોજનાઓનો વિસ્તાર કરવો જોઈએ.
- સરકારે પુણે, ચેન્નાઈ અને માનેસરે જેવા મુખ્ય ઉત્પાદન કેન્દ્રોમાં સંયુક્ત કોમન ફેસિલિટી AM સેન્ટર્સ (CFACs) સ્થાપવા જોઈએ જેથી નાની કંપનીઓ પે-પર-યૂઝ દરે અદ્યતન પ્રિન્ટર્સનો ઉપયોગ કરી શકે.
- પરીક્ષણ જૂથોએ ઊંડા અવકાશ, તબીબી અને માળખાકીય ઉપયોગો માટે પ્રિન્ટેડ ભાગોની ચકાસણી કરવા સત્તાવાર ગુણવત્તાના માપદંડો ઝડપથી નક્કી કરવા જોઈએ.
- પ્રોટોટાઇપ કમ્પ્યુટર ચિપ્સના ઉત્પાદન ખર્ચને ઘટાડવા માટે સંશોધકોએ 3D પ્રિન્ટિંગ યોજનાઓને ઇન્ડિયા સેમિકન્ડક્ટર મિશન (ISM) સાથે જોડવી જોઈએ.