இயந்திரப் பொறியியல்

இயந்திரவியல் (அல்லது இயந்திரப் பொறியியல்), (Mechanical engineering) ஒரு பொறியியலின் முக்கிய கிளைத்துறையாகும். இது பழைமையான பொறியியல் துறைகளுள் ஒன்றாகும். கணிதம், பௌதீகக் கோட்பாடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு கருவிகளை அல்லது இயந்திரங்களை வடிவமைத்தல், தயாரித்தல், பராமரித்தல், பயன்படுத்துதல் போன்றவை இத்துறையின் கீழ் அடங்கும். இத்துறையில் பயிற்சி பெற்றவர்கள், விசையியல், இயக்கவியல், வெப்பவியக்கவியல் போன்ற கிளைத்துறைகளில் நல்ல தேர்ச்சி பெற்றவர்களாக இருப்பர். இத்துறையில் பொறியியல் பட்டம் பெற்றவர்கள் இயந்திரவியல் பொறியாளர் எனப்படுவர். இவர்கள் உற்பத்தி ஆலைகள், தொழில்துறை கருவிகள் மற்றும் இயந்திரங்கள், வெப்பமூட்டி மற்றும் குளிர்விக்கும் அமைப்புகள், போக்குவரத்து சாதனங்கள், விமானம், கப்பல்கள், மருத்துவ சாதனங்கள், ஆயுதங்கள் போன்ற பொருட்களின் வடிவமைப்பு உருவாக்கம் ஆகியவற்றில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றனர். இதற்கென அவர்கள் அடிப்படை கோட்பாடுகளோடு கணினி உதவி அமைப்புகள் மற்றும் பொருள் வாழ்நாள் சுழற்சி மேலாண்மை கொள்கைகள் ஆகியவற்றையும் பயன்படுத்துகின்றனர்.

இயந்திர பொறியாளர்கள் இயந்திரங்களையும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களையும் வடிவமைத்து நிறுவுகின்றனர் ...

... அனைத்து அளவிலுமான கட்டமைப்புக்களும் வாகனங்களும்.

18 ஆம் நூற்றாண்டில் ஐரோப்பாவில் ஏற்பட்ட தொழிற்புரட்சியின்போது இயந்திரப் பொறியியல் எனும் துறை தனித்துவம் பெற்றது. இயற்பியல் துறையில் நிகழ்ந்த முன்னேற்றங்களால், 19 ஆம் நூற்றாண்டில் ‘இயந்திரப் பொறி அறிவியல்’ என்பது முக்கியத்துவம் பெற்றது. அதன்பிறகு உலகின் வளர்ந்து வரும் தொழிற்நுட்பங்களை தன்னோடு இணைத்துக் கொண்டு கூட்டமைவு (நிலவியல்), இயந்திர மின் நுட்பவியல், நுண்ணுட்பத் தொழில்நுட்பம் என இன்று பல உட்பிரிவுகளைக் கொண்டுள்ளது.இயந்திர பொறியாளர்கள் சமீபத்தில் உயிரியக்கவியல், போக்குவரத்து ஆய்வுகள், போன்ற உயிரியல் அமைப்புகள், மாடலிங், உயிரிமருத்துவ பொறியியல் திசு இயக்கவியல் உருவாக்கம் ஆகிய துறைகளிலும் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றனர்.

வரலாறு

இயந்திரப் பொறியியல் பயன்பாடுகள் பற்றி உலகம் முழுவதும் பல பண்டைய மற்றும் இடைக்கால சான்றுகள் காணப்படுகின்றன. அவற்றுள்

• முதன்முதலில் பண்டைய கிரேக்கத்தில் ஆர்க்கிமிடிஸ் (287 BC- 212 BC)உருவாக்கிய படைப்புகளில் அதிகமாக பயன்படுத்தப்பட்டிருக்கின்றன.
• மேற்கத்திய கலாசாரத்தில் மற்றும் அலெக்ஸாண்டிரியாவின் ஹெரான் (10-70 AD) என்பவர் உலகின் முதல் நீராவி இயந்திரத்தை உருவாக்கினார்.^[1]
• சீனாவில் ஷாங் ஹெங் ( 78 -139 AD) ஒரு மேம்பட்ட நீர் கடிகாரம் மற்றும் ஒரு நிலநடுக்கமானி ஆகியவற்றைக் கண்டறிந்தார்.

மேலும் மா ஜூன் ( 200-265 AD) மாறுபட்ட பற்சக்கரங்களை கொண்ட ஒரு குதிரை வண்டியை உருவாக்கினார். இடைக்கால சீன கடிகார உற்பத்தியாளர் மற்றும் பொறியாளர் சு சாங் (1020-1101 AD) வானியல் கடிகார கோபுரங்களில் ஒரு தப்பிக்கும் இயந்திர அமைப்பு பொறியை உருவாக்கினார்.^[2]

• 7 ஆம் நூற்றாண்டு முதல் 15 ஆம் நூற்றாண்டு வரை இஸ்லாமிய பொற்காலத்தில் முஸ்லீம் கண்டுபிடிப்பாளர்கள் இயந்திர தொழில்நுட்ப துறையில் குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்புகளை தந்தனர். அவர்களில் ஒருவரான அல் ஜசாரியின் 1206 ஆம் ஆண்டில் தனித்துவமான இயந்திர சாதனங்கள் பற்றிய அறிவு என்ற புத்தகத்தை எழுதினார். இதுவே உள்ளெரிப் பொறிகளில் பயன்படும் க்ரான்க் என்று அழைக்கப்படும் மாற்றி தண்டின் அடிப்படை என்று கருதப்படுகின்றது.^[3]
• சர் ஐசக் நியூட்டன் இயக்கவியலுக்கான மூன்று நியூட்டன் விதிகள் மற்றும் கால்குலஸ் என்று அழைக்கப்படும் கணிதத்தை உருவாக்கினார்.
• 19 ஆம் நூற்றாண்டின் ஆரம்ப காலத்தில் இங்கிலாந்து , ஜெர்மனி மற்றும் ஸ்காட்லாந்து ஆகிய நாடுகளில் ஏற்பட்ட தொழில் முன்னேற்றம் காரணமாக புதிய கருவிகள் மற்றும் எந்திரங்கள் உருவாக்கப்பட்டன.இதனால் எந்திர பொறியியல் தனி ஒரு பிரிவாக வளர்ச்சியடைந்தது.^[4]
• 1847 ல் இங்கிலாந்தில் தொழில்முறை இயந்திர பொறியாளர்களின் சமூகம் நிறுவப்பட்டது.^[5]
• 1848 இல் ஜான் வான் சிம்மர்மான் (1820-1901) என்பவரால் ஐரோப்பாவில் முதல்முதலாக இயந்திரங்கள் சாணை பிடிக்கும் தொழிற்சாலை ஜெர்மனியின் செம்னிட்ஸ் என்ற இடத்தில் நிறுவப்பட்டது.
• அமெரிக்காவில் இயந்திரப் பொறியியல் கல்வி முதன்முதலில் 1817 இல் அமெரிக்காவில் இராணுவ அகாடமியிலும்^[6] ,1819 இல் தற்போது நார்விச் பல்கலைகழகம் என அழைக்கப்படும் ஒரு பள்ளியிலும் 1825 ல் ரென்னெஸேலர் பல்தொழில்நுட்ப கல்லூரியிலும் முதன்முதலாக பயிற்றுவிக்கப்பட்டது.^[7]

கல்வி

அடிப்படைப் பாடங்கள்

• கணிதம்
• நிலையியலும் இயக்கவியலும்
• மூலப்பொருட்களின் வலிமை
• வெப்ப இயக்கவியல், வெப்பப் பெயர்ச்சி, ஆற்றல் மாற்றம்
• எரிதல், தானியங்கிப் பொறி, எரிபொருட்கள்
• பாய்ம இயக்கவியல்
• பொறிநுட்ப வடிவமைப்பு
• தயாரிப்புப் பொறியியல், தயாரிப்புத் தொழினுட்பம் மற்றும் தயாரிப்புச் செயல்முறைகள்
• நீர்மயியல் மற்றும் காற்றழுத்தவியல்
• பொறியியல் வடிவமைப்பு
• பொருள் வடிவமைப்பு
• இயந்திர மின் நுட்பவியலும் கட்டுப்பாடும்
• மூலபொருள் பொறியியல் மற்றும் கட்டுப்பாடுப் பொறியியல்
• உருவரைவு, கணிப்பொறி உதவி வடிவமைப்பு, கணிப்பொறி உதவி தயாரிப்பு
• மின்னணுவியல்
• அளவுக்கருவி மயமும் அளவையும்

வடிவமைப்பும் உருவரைவும்

கணினியில் உருவாக்கப்பட்ட முப்பரிமாண உருவம் – இருபக்க அடைப்பான்

உருவரைவு அல்லது தொழிற்நுட்ப வரைபடங்கள் மூலமாக பொருட்களை வடிவமைத்தலும், தயாரிப்பதற்கான செய்முறை கட்டளைகளை உருவாக்குதலும் நிகழ்கின்றன. தொழிற்நுட்ப வரைபடங்கள், கணிப்பொறியில் உருவாக்கப்பட்டதாகவோ அல்லது கையால் வரைந்து உருவாக்கப்பட்டதாகவோ இருக்கலாம்.

ஒரு தொழிற்நுட்ப வரைபடம் கீழ்காணும் தகவல்களைக் கொண்டுள்ளது:

1. ஒரு பொருளைத் தயாரிக்க தேவைப்படும் அளவுகள்
2. தேவைப்படும் மூலப்பொருட்களின் பட்டியல்
3. பொருத்துதலுக்கான குறிப்புகள்

இருபரிமாண செயல்முறையாக இருந்து வந்த உருவரைவு, கணினியின் உதவியால் தற்போது முப்பரிமாண செயல்முறையாக உள்ளது. இது CAD (Computer Aided Design) என அழைக்கப்படுகிறது.