উচ্চ-প্রযুক্তি এবং ভারী শিল্পে উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজারের প্রয়োগ

গত তিন বছরে, মহামারীর কারণে শিল্পক্ষেত্রে লেজারের চাহিদার বৃদ্ধির হার মন্থর হয়েছে। তবে, লেজার প্রযুক্তির উন্নয়ন থেমে থাকেনি। ফাইবার লেজারের ক্ষেত্রে, ৬০ কিলোওয়াট বা তার বেশি ক্ষমতার অতি-উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন ফাইবার লেজার ধারাবাহিকভাবে বাজারে এসেছে, যা শিল্পক্ষেত্রে লেজারের ক্ষমতাকে অন্য এক স্তরে উন্নীত করেছে।

৩০,০০০ ওয়াটের বেশি ক্ষমতাসম্পন্ন লেজারের চাহিদা কেমন?

মাল্টি-মোড কন্টিনিউয়াস ফাইবার লেজারের ক্ষেত্রে, মডিউল যোগ করে শক্তি বৃদ্ধি করাই সর্বসম্মত উপায় বলে মনে হয়। বিগত কয়েক বছরে, এর শক্তি প্রতি বছর ১০,০০০ ওয়াট করে বৃদ্ধি পেয়েছে। তবে, অতি-উচ্চ শক্তির লেজার দিয়ে শিল্পক্ষেত্রে কাটিং ও ওয়েল্ডিং বাস্তবায়ন করা আরও বেশি কঠিন এবং এর জন্য উচ্চতর স্থিতিশীলতা প্রয়োজন। ২০২২ সালে, লেজার কাটিং-এ ৩০,০০০ ওয়াটের শক্তি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হবে এবং বর্তমানে ক্ষুদ্র পরিসরে প্রয়োগের জন্য ৪০,০০০ ওয়াটের সরঞ্জাম অন্বেষণ পর্যায়ে রয়েছে।

কিলোওয়াট ফাইবার লেজারের যুগে, ৬ কিলোওয়াটের কম শক্তি ব্যবহার করে বেশিরভাগ সাধারণ ধাতব পণ্য, যেমন লিফট, গাড়ি, বাথরুম, রান্নাঘরের সরঞ্জাম, আসবাবপত্র এবং চ্যাসিস কাটা ও ঝালাই করা যায়, যেখানে শিট এবং টিউব উভয় উপাদানের পুরুত্ব ১০ মিমি-এর বেশি হয় না। একটি ১০,০০০-ওয়াট লেজারের কাটার গতি একটি ৬,০০০-ওয়াট লেজারের দ্বিগুণ, এবং একটি ২০,০০০-ওয়াট লেজারের কাটার গতি একটি ১০,০০০-ওয়াট লেজারের চেয়ে ৬০%-এরও বেশি। এটি পুরুত্বের সীমাও অতিক্রম করে এবং ৫০ মিমি-এর বেশি পুরু কার্বন স্টিল কাটতে পারে, যা সাধারণ শিল্পজাত পণ্যের ক্ষেত্রে বিরল। তাহলে ৩০,০০০ ওয়াটের বেশি ক্ষমতার উচ্চ শক্তির লেজারগুলোর ক্ষেত্রে কী হবে?

জাহাজ নির্মাণের মান উন্নয়নে উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন লেজারের প্রয়োগ

এই বছরের এপ্রিলে ফরাসি প্রেসিডেন্ট ম্যাক্রোঁ এয়ারবাস, ডাফেই শিপিং এবং ফরাসি বিদ্যুৎ সরবরাহকারী প্রতিষ্ঠান ইলেকট্রিসিটি ডি ফ্রান্সের মতো সংস্থাগুলোকে সঙ্গে নিয়ে চীন সফর করেন।

ফরাসি বিমান নির্মাতা প্রতিষ্ঠান এয়ারবাস চীনের সাথে প্রায় ২০ বিলিয়ন ডলার মূল্যের ১৬০টি বিমান কেনার একটি বড় চুক্তি ঘোষণা করেছে। তারা তিয়ানজিনে একটি দ্বিতীয় উৎপাদন লাইনও নির্মাণ করবে। চায়না শিপবিল্ডিং গ্রুপ কর্পোরেশন ফরাসি কোম্পানি দাফেই শিপিং গ্রুপের সাথে একটি সহযোগিতা চুক্তি স্বাক্ষর করেছে, যার আওতায় ২১ বিলিয়ন ইউয়ানেরও বেশি মূল্যে টাইপ ২ এর ১৬টি অতি বৃহৎ কন্টেইনার জাহাজ নির্মাণ অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। চায়না জেনারেল নিউক্লিয়ার পাওয়ার গ্রুপ এবং ইলেকট্রিসিটি ডি ফ্রান্সের মধ্যে ঘনিষ্ঠ সহযোগিতা রয়েছে, যার একটি উৎকৃষ্ট উদাহরণ হলো তাইশান পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র।

৩০,০০০ থেকে ৫০,০০০ ওয়াট পর্যন্ত উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজার সরঞ্জাম ১০০ মিমি-এর বেশি পুরু ইস্পাতের পাত কাটার ক্ষমতা রাখে। জাহাজ নির্মাণ এমন একটি শিল্প যেখানে পুরু ধাতব পাত ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়; সাধারণ বাণিজ্যিক জাহাজগুলোর হালের ইস্পাতের পাতের পুরুত্ব ২৫ মিমি-এর বেশি থাকে এবং বড় মালবাহী জাহাজগুলোর ক্ষেত্রে তা ৬০ মিমি-ও ছাড়িয়ে যায়। বড় যুদ্ধজাহাজ এবং অতি বৃহৎ কন্টেইনার জাহাজগুলোতে ১০০ মিমি পুরুত্বের বিশেষ ধরনের ইস্পাত ব্যবহার করা হতে পারে। লেজার ওয়েল্ডিংয়ের গতি বেশি, তাপীয় বিকৃতি ও পুনঃকাজের প্রয়োজন কম, ঝালাইয়ের মান উন্নত, ফিলার উপাদানের ব্যবহার কম এবং পণ্যের গুণমান উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়। হাজার হাজার ওয়াট ক্ষমতার লেজারের আবির্ভাবের ফলে জাহাজ নির্মাণে লেজার কাটিং ও ওয়েল্ডিংয়ের ক্ষেত্রে আর কোনো সীমাবদ্ধতা নেই, যা ভবিষ্যতে বিকল্প হিসেবে ব্যবহারের বিশাল সম্ভাবনা তৈরি করেছে।

বিলাসবহুল ক্রুজ জাহাজগুলোকে জাহাজ নির্মাণ শিল্পের শীর্ষস্থান হিসেবে বিবেচনা করা হয়, যা ঐতিহ্যগতভাবে ইতালির ফিনকান্টিয়েরি এবং জার্মানির মেয়ার ওয়ার্ফ্‌টের মতো কয়েকটি শিপইয়ার্ডের একচেটিয়া নিয়ন্ত্রণে ছিল। জাহাজ নির্মাণের প্রাথমিক পর্যায়ে উপকরণ প্রক্রিয়াকরণের জন্য লেজার প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। চীনের প্রথম দেশীয়ভাবে উৎপাদিত ক্রুজ জাহাজটি ২০২৩ সালের শেষ নাগাদ চালু করার পরিকল্পনা রয়েছে। চায়না মার্চেন্টস গ্রুপও তাদের ক্রুজ জাহাজ উৎপাদন প্রকল্পের জন্য নানটং হাইটং-এ একটি লেজার প্রক্রিয়াকরণ কেন্দ্রের নির্মাণকাজ এগিয়ে নিয়েছে, যার মধ্যে একটি উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজার কাটিং এবং ওয়েল্ডিং থিন প্লেট উৎপাদন লাইন অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। এই প্রয়োগ প্রবণতা ধীরে ধীরে বেসামরিক বাণিজ্যিক জাহাজেও প্রবেশ করবে বলে আশা করা হচ্ছে। বিশ্বে চীনের কাছে সবচেয়ে বেশি জাহাজ নির্মাণের অর্ডার রয়েছে এবং পুরু ধাতব পাত কাটা ও ঝালাই করার ক্ষেত্রে লেজারের ভূমিকা ক্রমাগত বাড়তে থাকবে।

মহাকাশ গবেষণায় ১০ কিলোওয়াট+ লেজারের প্রয়োগ

মহাকাশ পরিবহন ব্যবস্থার মধ্যে প্রধানত রকেট এবং বাণিজ্যিক বিমান অন্তর্ভুক্ত, যেখানে ওজন হ্রাস একটি প্রধান বিবেচ্য বিষয়। এর ফলে অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়াম সংকর ধাতু কাটা ও ঝালাই করার ক্ষেত্রে নতুন প্রয়োজনীয়তা দেখা দেয়। উচ্চ-নির্ভুল ঝালাই এবং কাটিং অ্যাসেম্বলি প্রক্রিয়া অর্জনের জন্য লেজার প্রযুক্তি অপরিহার্য। ১০ কিলোওয়াট+ উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজারের আবির্ভাব মহাকাশ ক্ষেত্রে কাটিংয়ের গুণমান, কাটিংয়ের কার্যকারিতা এবং উচ্চ-সমন্বিত বুদ্ধিমত্তার দিক থেকে ব্যাপক উন্নতি এনেছে।

মহাকাশ শিল্পের উৎপাদন প্রক্রিয়ায় এমন অনেক উপাদান রয়েছে যেগুলিতে কাটিং এবং ওয়েল্ডিংয়ের প্রয়োজন হয়, যার মধ্যে রয়েছে ইঞ্জিনের দহন কক্ষ, ইঞ্জিনের কেসিং, বিমানের কাঠামো, লেজের ডানার প্যানেল, হানিকম্ব কাঠামো এবং হেলিকপ্টারের প্রধান রোটর। এই উপাদানগুলির কাটিং এবং ওয়েল্ডিং ইন্টারফেসের জন্য অত্যন্ত কঠোর নিয়মাবলী রয়েছে।

এয়ারবাস দীর্ঘদিন ধরে উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজার প্রযুক্তি ব্যবহার করে আসছে। এ৩৪০ বিমান তৈরিতে, সমস্ত অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় অভ্যন্তরীণ বাল্কহেড লেজার ব্যবহার করে ঝালাই করা হয়। ফিউসেলেজ স্কিন এবং স্ট্রিংগারের লেজার ওয়েল্ডিংয়ে যুগান্তকারী অগ্রগতি সাধিত হয়েছে, যা এয়ারবাস এ৩৮০-তে প্রয়োগ করা হয়েছে। চীন দেশীয়ভাবে উৎপাদিত সি৯১৯ বৃহৎ বিমানটির সফল পরীক্ষামূলক উড্ডয়ন সম্পন্ন করেছে এবং এই বছর এটি সরবরাহ করবে। এছাড়াও সি৯২৯-এর উন্নয়নের মতো ভবিষ্যৎ প্রকল্পও রয়েছে। এটা অনুমান করা যায় যে ভবিষ্যতে বাণিজ্যিক বিমান তৈরিতে লেজারের একটি স্থান থাকবে।

লেজার প্রযুক্তি পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের নিরাপদ নির্মাণে সহায়তা করতে পারে।

পারমাণবিক শক্তি হলো এক নতুন ধরনের পরিবেশবান্ধব শক্তি, এবং পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র ও ফ্রান্সের কাছে সবচেয়ে উন্নত প্রযুক্তি রয়েছে। ফ্রান্সের বিদ্যুৎ সরবরাহের প্রায় ৭০% আসে পারমাণবিক শক্তি থেকে, এবং চীন তার পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলোর প্রাথমিক পর্যায়ে ফ্রান্সকে সহযোগিতা করেছিল। পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলোর সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ দিক হলো নিরাপত্তা, এবং এখানে সুরক্ষামূলক কার্যকারিতা সম্পন্ন অনেক ধাতব উপাদান থাকে যেগুলো কাটা বা ঝালাই করার প্রয়োজন হয়।

চীনের নিজস্বভাবে উদ্ভাবিত লেজার ইন্টেলিজেন্ট ট্র্যাকিং ম্যাগ ওয়েল্ডিং প্রযুক্তি তিয়ানওয়ান পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের ৭ ও ৮ নম্বর ইউনিটের স্টিল লাইনার ডোম এবং ব্যারেলে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে। প্রথম নিউক্লিয়ার-গ্রেড পেনিট্রেশন স্লিভ ওয়েল্ডিং রোবটটি বর্তমানে প্রস্তুত করা হচ্ছে।

লেজার উন্নয়নের ধারা অনুসরণ করে, তেয়ু CWFL-60000 অতি উচ্চ ক্ষমতার লেজার চালু করেছে। ফাইবার লেজার চিলার .

তেয়ু লেজার উন্নয়নের ধারার সাথে তাল মিলিয়ে CWFL-60000 অতি উচ্চ ক্ষমতার ফাইবার লেজার চিলার তৈরি ও উৎপাদন করেছে, যা প্রদান করে ৬০ কিলোওয়াট লেজার সরঞ্জামের জন্য স্থিতিশীল শীতলীকরণ ব্যবস্থা একটি দ্বৈত স্বাধীন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার মাধ্যমে, এটি উচ্চ-তাপমাত্রার লেজার হেড এবং নিম্ন-তাপমাত্রার লেজার উৎস উভয়কেই শীতল করতে সক্ষম, যা লেজার সরঞ্জামের জন্য একটি স্থিতিশীল আউটপুট প্রদান করে এবং উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজার কাটিং মেশিনের দ্রুত ও দক্ষ কার্যক্রম কার্যকরভাবে নিশ্চিত করে।

লেজার প্রযুক্তির যুগান্তকারী অগ্রগতি লেজার প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জামের জন্য একটি বিশাল বাজারের জন্ম দিয়েছে। শুধুমাত্র সঠিক সরঞ্জামের মাধ্যমেই এই তীব্র বাজার প্রতিযোগিতায় এগিয়ে থাকা সম্ভব। মহাকাশ, জাহাজ নির্মাণ এবং পারমাণবিক শক্তির মতো উচ্চ-স্তরের প্রয়োগগুলিতে রূপান্তর এবং আধুনিকীকরণের প্রয়োজনের সাথে সাথে পুরু ইস্পাতের পাত প্রক্রিয়াকরণের চাহিদা বাড়ছে, এবং উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজার এই শিল্পের দ্রুত বিকাশে সহায়তা করবে। ভবিষ্যতে, ৩০,০০০ ওয়াটের বেশি ক্ষমতার অতি-উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন লেজার প্রধানত বায়ু শক্তি, জলবিদ্যুৎ, পারমাণবিক শক্তি, জাহাজ নির্মাণ, খনি যন্ত্রপাতি, মহাকাশ এবং বিমান চালনার মতো ভারী শিল্প ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হবে।