Інжынеры MIT распрацоўваюць рашэнні для больш чыстай будучыні

Выдавец – Навіны індыйскай адукацыі, індыйская адукацыя, глабальная адукацыя, навіны каледжа, універсітэты, варыянты кар'еры, паступленне, вакансіі, экзамены, вынікі тэстаў, навіны каледжа, навіны адукацыі
Вытворчасць была ў разгар лета.Закон аб чыпсах і навуцы, які ўступіў у сілу ў жніўні, уяўляе сабой велізарныя інвестыцыі ва ўнутраную вытворчасць у Злучаных Штатах.Законапраект накіраваны на істотнае пашырэнне паўправадніковай прамысловасці ЗША, умацаванне ланцужкоў паставак і інвестыцыі ў даследаванні і распрацоўкі для дасягнення новых тэхналагічных прарываў.Па словах Джона Харта, прафесара машынабудавання і дырэктара лабараторыі вытворчасці і прадукцыйнасці Масачусецкага тэхналагічнага інстытута, Закон аб чыпах - гэта толькі апошні прыклад прыкметнага росту цікавасці вытворцаў за апошнія гады.Уплыў пандэміі на ланцужкі паставак, глабальную геапалітыку, а таксама актуальнасць і важнасць устойлівага развіцця», — сказаў Харт.Інавацыі ў прамысловых тэхналогіях.«З ростам увагі да вытворчасці ўстойлівасць павінна быць прыярытэтнай.Каля чвэрці ўсіх выкідаў парніковых газаў у 2020 годзе прыпадае на прамысловасць і вытворчасць.Фабрыкі і фабрыкі могуць таксама вычарпаць мясцовыя запасы вады і вырабляць велізарную колькасць адходаў, некаторыя з якіх могуць быць таксічнымі.Каб вырашыць гэтыя праблемы і забяспечыць пераход да нізкавугляроднай эканомікі, неабходна распрацоўваць новыя прадукты і прамысловыя працэсы разам з устойлівымі тэхналогіямі вытворчасці.Харт лічыць, што інжынеры-механікі адыгрываюць важную ролю ў гэтай пераходнай ролі.«Інжынеры-механікі валодаюць унікальнай здольнасцю вырашаць важныя праблемы, якія патрабуюць апаратных тэхналогій наступнага пакалення, і ведаюць, як маштабаваць свае рашэнні», — сказаў Харт, прафесар і выпускнік кафедры машынабудавання Масачусецкага тэхналагічнага інстытута.Прапануе рашэнні экалагічных праблем, адкрываючы шлях да больш устойлівай будучыні.Gradun: Cleantech Water Solutions Manufacturing мае патрэбу ў вадзе, і ў вялікай колькасці.Завод сярэдняга памеру па вытворчасці паўправаднікоў выкарыстоўвае больш за 10 мільёнаў галонаў вады ў дзень.свет усё часцей пакутуе ад засухі. Gradiant прапануе рашэнні гэтай праблемы з вадой. Кампанію ўзначальваюць Анураг Баджпаі SM '08 PhD '12 і Пракаш Говіндан PhD '12, сузаснавальнікі і піянеры ў галіне ўстойлівай вады або праектаў «чыстых тэхналогій».Баджпаі і Гавіндан, аспіранты лабараторыі цеплаперадачы імя Розенавай Кендал, падзяляюць прагматызм і схільнасць да дзеянняў.Падчас моцнай засухі ў Чэнаі, Індыя, Говіндан распрацаваў для сваёй доктарскай ступені тэхналогію ўвільгатнення-асушэння, якая імітуе натуральны цыкл дажджоў.Тэхналогію яны назвалі Carrier Gas Extraction (CGE), і ў 2013 годзе яны заснавалі Gradient.CGE - гэта запатэнтаваны алгарытм, які ўлічвае зменлівасць якасці і колькасці паступаючых сцёкавых вод.Алгарытм заснаваны на беспамерным ліку, якое Гавіндан аднойчы прапанаваў назваць лікам Лінхарда ў гонар свайго навуковага кіраўніка.якасць вады ў сістэме змяняецца, наша тэхналогія аўтаматычна пасылае сігнал для рэгулявання хуткасці патоку, каб вярнуць беспамернае лік да 1. Як толькі яно вернецца да значэння 1, вы будзеце найлепшым чынам», - растлумачыў Говіндан, галоўны аперацыйны дырэктар Gradiant .Сістэма апрацоўвае і ачышчае сцёкавыя вады з вытворчых прадпрыемстваў для паўторнага выкарыстання, што ў канчатковым выніку эканоміць мільёны долараў у год у галонах вады.Па меры росту кампаніі каманда Gradiant дадала ў свой арсенал новыя тэхналогіі, у тым ліку выбарачную экстракцыю забруджвальных рэчываў, эканамічны метад выдалення толькі некаторых забруджвальных рэчываў і працэс, званы супрацьточным зваротным осмасам, іх метад канцэнтрацыі расола.Цяпер яны прапануюць поўны набор тэхналагічных рашэнняў для ачысткі вады і сцёкавых вод для кліентаў у такіх галінах прамысловасці, як фармацэўтыка, энергетыка, горназдабыўная прамысловасць, харчовая прамысловасць і напоі, а таксама якая развіваецца паўправадніковая прамысловасць.«Мы з'яўляемся пастаўшчыком комплексных рашэнняў водазабеспячэння.У нас ёсць шэраг запатэнтаваных тэхналогій, і мы будзем выбіраць з нашага калчана ў залежнасці ад патрэб нашых кліентаў», — сказаў Баджпаі, генеральны дырэктар Gradiant.«Кліенты бачаць у нас свайго воднага партнёра.Мы можам вырашыць іх праблемы з вадой ад пачатку да канца, каб яны маглі засяродзіцца на сваёй асноўнай дзейнасці.«За апошняе дзесяцігоддзе «Градун» перажыў бурны рост.На сённяшні дзень яны пабудавалі 450 водаачышчальных збудаванняў, якія ачышчаюць эквівалент 5 мільёнаў дамоў у дзень.Дзякуючы нядаўнім набыццям, агульная колькасць персаналу вырасла да больш чым 500 чалавек.Рашэнні адлюстраваны ў іх кліентах, сярод якіх Pfizer, Anheuser-Busch InBev і Coca-Cola.Сярод іх кліентаў таксама гіганты паўправаднікоў, такія як Micron Technology, GlobalFoundries, Intel і TSMC».сцёкавыя вады і звышчыстая вада для паўправаднікоў сапраўды выраслі», — сказаў Баджпаі.Вытворцы паўправаднікоў патрабуюць звышчыстай вады для вытворчасці вады.Агульная колькасць раствораных цвёрдых рэчываў у параўнанні з пітной вадой складае некалькі частак на мільён.У адрозненне ад першага, колькасць вады, якая выкарыстоўваецца для вытворчасці мікрачыпаў, складае ад частак на мільярд або частак на квадрыльён. У цяперашні час сярэдняя хуткасць перапрацоўкі на прадпрыемстве (або фабрыцы) па вытворчасці паўправаднікоў у Сінгапуры складае толькі 43%. Выкарыстоўваючы нашу тэхналогію Ge C, гэтыя заводы могуць перапрацоўваць 98-99% «10 мільёнаў галонаў вады, неабходных ім на адзінку прадукцыі.Гэтая перапрацаваная вада досыць чыстая, каб вярнуцца ў вытворчы працэс».Мы ліквідавалі гэты скід забруджанай вады, практычна пазбавіўшы завод паўправаднікоў ад грамадскага водазабеспячэння».Bajpayee In, fabry ci адчуваюць усё большы ціск з мэтай паляпшэння выкарыстання вады, што робіць устойлівае развіццё крытычна важным.да большай колькасці амерыканскіх заводаў шляхам падзелу: эфектыўная хімічная фільтрацыя, такая як Bajpayee і Govindan, Shreya Dave '09, SM '12, PhD '16 засяродзілася на апрасненні вады для сваёй доктарскай ступені.Пад кіраўніцтвам свайго дарадцы Джэфры Гросмана, прафесара матэрыялазнаўства і інжынерыі, Дэйв вырабіў мембрану, якая можа забяспечыць больш эфектыўнае і таннае апрасненне.Пасля ўважлівага аналізу кошту і рынку Дэйв прыйшоў да высновы, што яе апрасняльныя мембраны нельга камерцыялізаваць.«Сучасныя тэхналогіі сапраўды добрыя ў тым, што яны робяць.рабіць.Яны танныя, вырабляюцца масава і працуюць вельмі добра.Рынку для нашай тэхналогіі не было», — сказаў Дэйв.Неўзабаве пасля абароны дысертацыі яна прачытала аглядны артыкул у часопісе Nature, які ўсё змяніў.У артыкуле была вызначана праблема.Хімічная сепарацыя, якая ляжыць у аснове многіх прамысловых працэсаў, патрабуе шмат энергіі.Прамысловасць патрабуе больш эфектыўных і менш дарагіх мембран.Дэйв думаў, што ў яе можа быць рашэнне.Вызначыўшы наяўнасць эканамічных магчымасцей, Дэйв, Гросман і Брэнт Келер, доктар філасофіі '16, стварылі Via Separations у 2017 годзе. Неўзабаве пасля гэтага яны абралі Engine адной з першых кампаній, якая атрымала фінансаванне венчурнага капіталу ад Масачусецкага тэхналагічнага інстытута.У цяперашні час прамысловая фільтрацыя праводзіцца шляхам награвання хімічных рэчываў пры вельмі высокіх тэмпературах для падзелу злучэнняў.Дэйв параўноўвае гэта з кіпячэннем усёй вады, пакуль яна не выпарыцца, каб прыгатаваць макароны, і тое, што засталося, гэта спагецці.На вытворчасці гэты метад хімічнага падзелу энергаёмісты і неэфектыўны.Кампанія Via Separations стварыла хімічны эквівалент прадуктаў «макаронны фільтр».Замест таго, каб выкарыстоўваць цяпло для падзелу, іх мембраны «фільтруюць» злучэнні.Гэты метад хімічнай фільтрацыі спажывае на 90% менш энергіі, чым стандартныя метады.У той час як большасць мембран вырабляюцца з палімераў, мембраны Via Separations вырабляюцца з акісленага графена, які можа вытрымліваць высокія тэмпературы і суровыя ўмовы.Мембрана калібруецца ў адпаведнасці з патрэбамі заказчыка шляхам змены памеру пор і налады хімічнага складу паверхні.У цяперашні час Дэйв і яе каманда засяроджваюцца на цэлюлозна-папяровай прамысловасці як на плацдарме.Яны распрацавалі сістэму, якая больш энергаэфектыўна перапрацоўвае рэчыва, вядомае як «чорны лікёр».паперы, толькі адна траціна біямасы выкарыстоўваецца для вытворчасці паперы.На дадзены момант самае каштоўнае выкарыстанне астатніх дзвюх трацін макулатуры - гэта выкарыстоўваць выпарнік для кіпячэння вады, ператвараючы яе з вельмі разбаўленага патоку ў вельмі канцэнтраваны, - сказаў Дэйв.вырабленая энергія выкарыстоўваецца для харчавання працэсу фільтрацыі».Гэтая закрытая сістэма спажывае шмат энергіі ў Злучаных Штатах.Мы можам зрабіць гэта, змясціўшы ў кацёл «сетку для спагецці», дадае Дэйв.VulcanForms: адытыўная вытворчасць у прамысловых маштабах Ён выкладае курс па 3D-друку, больш вядомы як адытыўная вытворчасць (AM).Хаця ў той час гэта не было яго галоўнай задачай, ён засяродзіўся на даследаваннях, але знайшоў гэтую тэму захапляльнай.Як і многія студэнты ў класе, у тым ліку Марцін Фельдман MEng '14.Фельдман далучыўся да даследчай групы Харта на поўны працоўны дзень пасля атрымання ступені магістра ў галіне перадавых вытворчасцей.Там яны звязаліся праз узаемны інтарэс да AM.Яны ўбачылі магчымасць для ўкаранення інавацый з выкарыстаннем праверанай тэхналогіі адытыўнай вытворчасці металу, вядомай як лазерная зварка з парашковым пластом, і прапанавалі давесці канцэпцыю адытыўнай вытворчасці металу да прамысловага маштабу.У 2015 годзе яны заснавалі VulcanForms.«Мы распрацавалі машынную архітэктуру AM, каб вырабляць дэталі выключнай якасці і прадукцыйнасці», — сказаў Харт.«І мы.Нашы машыны былі інтэграваныя ў цалкам лічбавую вытворчую сістэму, якая спалучае адытыўнае выраб, пост-апрацоўку і прэцызійную апрацоўку.«У адрозненне ад іншых кампаній, якія прадаюць 3D-прынтары іншым для вырабу дэталяў, VulcanForms выкарыстоўвае свой аўтапарк для вытворчасці і продажу дэталяў прамысловых машын кліентам.Штат VulcanForms павялічыўся амаль да 400 супрацоўнікаў.Першую вытворчасць калектыў адкрыў летась.прадпрыемства пад назвай «VulcanOne».Якасць і дакладнасць дэталяў, вырабленых VulcanForms, мае вырашальнае значэнне для такіх прадуктаў, як медыцынскія імплантаты, цеплаабменнікі і авіяцыйныя рухавікі.Іх машыны могуць друкаваць тонкія пласты металу.«Мы вырабляем дэталі, якія цяжка вырабіць, а ў некаторых выпадках немагчыма», — дадаў Харт, член савета дырэктараў кампаніі.Тэхналогія, распрацаваная VulcanForms, можа дапамагчы вырабляць дэталі і прадукты больш устойлівым спосабам, альбо непасрэдна праз працэс дабаўкі, альбо ўскосна праз больш эфектыўную і гнуткую ланцужок паставак. Адзін са спосабаў, якімі VulcanForms і AM у цэлым спрыяюць устойліваму развіццю, - эканомія матэрыялаў. Многія матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў VulcanForms, такія як тытанавыя сплавы, патрабуюць шмат энергіі.тытанавыя дэталі, вы выкарыстоўваеце значна менш матэрыялу, чым традыцыйныя працэсы апрацоўкі.Матэрыяльная эфектыўнасць - гэта тое, дзе Харт бачыць, што AM робіць велізарную розніцу ў плане эканоміі энергіі.Харт таксама адзначае, што AM можа паскорыць інавацыі ў экалагічна чыстых энергетычных тэхналогіях, ад больш эфектыўных рэактыўных рухавікоў да будучых тэрмаядзерных рэактараў. трансфармацыйны ў гэтым плане», - дадае Харт.Прадукт: фрыкцыйнае.Прафесар машынабудавання Крыпа Варанасі і каманда LiquiGlide імкнуцца да стварэння будучыні без трэння і значнага скарачэння адходаў у працэсе.Кампанія LiquiGlide, заснаваная ў 2012 г. Варанасі і выпускніком Дэвідам Смітам SM '11, распрацавала спецыяльныя пакрыцця, якія дазваляюць вадкасці «слізгаць» па паверхнях.Кожная кропля прадукту ідзе на карысць, незалежна ад таго, выціснута яна з цюбіка зубной пасты або зліта з 500-літровага слоіка на заводзе.Кантэйнеры без трэння значна памяншаюць адходы прадукту, і няма неабходнасці чысціць кантэйнеры перад перапрацоўкай або паўторным выкарыстаннем.кампанія дасягнула вялікіх поспехаў у сектары спажывецкіх тавараў.Кліент Colgate выкарыстаў тэхналогію LiquiGlide у дызайне бутэлькі зубной пасты Colgate Elixir, якая атрымала некалькі галіновых узнагарод у галіне дызайну.LiquiGlide супрацоўнічае з сусветна вядомым дызайнерам Івам Бехарам, каб прымяніць іх тэхналогію для прыгажосці і асабістай гігіены ўпакоўкі прадуктаў.У той жа час Упраўленне па кантролі за прадуктамі і лекамі ЗША прадаставіла ім майстар-прыладу.Біяфармацэўтычнае прымяненне стварае магчымасці.У 2016 годзе кампанія распрацавала сістэму, якая робіць вытворчасць кантэйнераў без трэння.апрацоўка паверхні назапашвальнікаў, варанок і бункераў, прадухіленне прыліпання матэрыялу да сценак.Сістэма можа скараціць матэрыяльныя адходы да 99%.«Гэта сапраўды можа змяніць гульню.Гэта эканоміць адходы прадукцыі, скарачае колькасць сцёкавых вод пры ачыстцы рэзервуараў і дапамагае зрабіць вытворчы працэс безадходным», — сказаў Варанасі, старшыня LiquiGlide.паверхню ёмістасці.Пры нанясенні на ёмістасць змазка ўсё яшчэ ўбіраецца ў тэкстуру.Капілярныя сілы стабілізуюцца і дазваляюць вадкасці распаўсюджвацца па паверхні, ствараючы пастаянна змазаную паверхню, па якой можа слізгаць любы глейкі матэрыял.Кампанія выкарыстоўвае тэрмадынамічныя алгарытмы для вызначэння бяспечных спалучэнняў цвёрдых рэчываў і вадкасцей у залежнасці ад прадукту, няхай гэта будзе зубная паста або фарба.Кампанія пабудавала рабатызаваную сістэму распылення, якая можа апрацоўваць кантэйнеры і рэзервуары на заводзе.Акрамя таго, што LiquiGlide зэканоміць мільёны долараў на адходах прадукцыі, значна скарачае колькасць вады, неабходнай для рэгулярнай ачысткі кантэйнераў, да сценак якіх часта прыліпае прадукт.Патрабуе ачысткі вялікай колькасцю вады.Напрыклад, у аграхіміі існуюць строгія правілы ўтылізацыі якія ўтвараюцца таксічных сцёкавых вод.Усё гэта можна ліквідаваць з дапамогай LiquiGlide», — сказаў Варанасі.У той час як многія вытворчыя прадпрыемствы зачыніліся ў пачатку пандэміі, запавольваючы разгортванне пілотных праектаў CleanTanX на заводах, у апошнія месяцы сітуацыя палепшылася.У Варанасі назіраецца рост попыту на тэхналогію LiquiGlide, асабліва на такія вадкасці, як паўправадніковыя пасты.Такія кампаніі, як Gradant, Via Separations, VulcanForms і LiquiGlide, даказваюць, што пашырэнне вытворчасці не павінна мець вялікіх экалагічных выдаткаў.Вытворчасць мае патэнцыял для ўстойлівага маштабавання».інжынераў-механікаў, вытворчасць заўсёды было ядром нашай працы.У прыватнасці, у Масачусецкім тэхналагічным інстытуце заўсёды была прыхільнасць да таго, каб зрабіць вытворчасць устойлівым», - сказала Эвелін Ван, прафесар інжынерыі Ford і былая старшыня кафедры машынабудавання.наша планета прыгожая.«З такімі законамі, як CHIPS і Закон аб навуцы, якія стымулююць вытворчасць, будзе расці попыт на стартапы і кампаніі, якія распрацоўваюць рашэнні, якія змякчаюць ўздзеянне на навакольнае асяроддзе, набліжаючы нас да больш устойлівай будучыні.
Выпускнікі Масачусецкага тэхналагічнага інстытута ствараюць платформу для садзейнічання навуковым публікацыям па ўсім свеце
Эксперты Масачусецкага тэхналагічнага інстытута збіраюцца разам, каб натхніцца дасягненнямі нейратэхналогій


Час публікацыі: 6 студзеня 2023 г
  • wechat
  • wechat