Inžinieri MIT vyvíjajú riešenia pre čistejšiu budúcnosť

Vydavateľ – indické vzdelávacie správy, indické vzdelávanie, globálne vzdelávanie, správy o vysokých školách, univerzity, kariérne možnosti, prijatie, pracovné miesta, skúšky, výsledky testov, správy o vysokých školách, správy o vzdelávaní
Výroba bola na vrchole leta.Zákon o čipoch a vede, ktorý vstúpil do platnosti v auguste, predstavuje masívnu investíciu do domácej výroby v Spojených štátoch.Cieľom návrhu zákona je podstatne rozšíriť americký polovodičový priemysel, posilniť dodávateľské reťazce a investovať do výskumu a vývoja s cieľom dosiahnuť nové technologické objavy.Podľa Johna Harta, profesora strojárstva a riaditeľa Laboratória výroby a produktivity na Massachusetts Institute of Technology, je zákon o čipoch len posledným príkladom výrazného nárastu záujmu výrobcov v posledných rokoch.Vplyv pandémie na dodávateľské reťazce, globálnu geopolitiku a význam a dôležitosť trvalo udržateľného rozvoja,“ povedal Hart.Inovácie v priemyselných technológiách.„S rastúcim zameraním na výrobu je potrebné uprednostniť udržateľnosť.Približne štvrtina všetkých emisií skleníkových plynov v roku 2020 pochádza z priemyslu a výroby.Továrne a továrne môžu tiež vyčerpať miestne zásoby vody a produkovať obrovské množstvo odpadu, z ktorých niektoré môžu byť toxické.Na vyriešenie týchto problémov a zabezpečenie prechodu na nízkouhlíkové hospodárstvo je potrebné vyvíjať nové produkty a priemyselné procesy spolu s trvalo udržateľnými výrobnými technológiami.Hart verí, že strojní inžinieri majú v tejto prechodnej úlohe zohrávať kľúčovú úlohu.„Strojní inžinieri majú jedinečnú schopnosť riešiť kritické problémy, ktoré si vyžadujú hardvérové ​​technológie novej generácie, a vedia, ako škálovať ich riešenia,“ povedal Hart, profesor a absolvent katedry strojného inžinierstva MIT.Ponúka riešenia environmentálnych problémov a dláždi cestu pre udržateľnejšiu budúcnosť.Gradun: Cleantech Water Solutions Manufacturing potrebuje vodu a jej veľa.Stredne veľký závod na výrobu polovodičov spotrebuje viac ako 10 miliónov galónov vody denne.svet stále viac trpí suchom. Gradiant ponúka riešenia tohto problému s vodou. Na čele spoločnosti stoja Anurag Bajpayee SM '08 PhD '12 a Prakash Govindan PhD '12 spoluzakladatelia a priekopníci v projektoch udržateľnej vody alebo „čistej technológie“.Bajpayee a Govindan, ako postgraduálni študenti laboratória prenosu tepla pomenovaného po Rosenova Kendall, zdieľajú pragmatizmus a záľubu v konaní.Počas silného sucha v Chennai v Indii vyvinul Govindan pre svoje doktorandské štúdium technológiu zvlhčovania a odvlhčovania, ktorá napodobňuje prirodzený cyklus dažďov.Technológia, ktorú nazvali Carrier Gas Extraction (CGE), a v roku 2013 spolu založili Gradient.CGE je patentovaný algoritmus, ktorý zohľadňuje variabilitu v kvalite a množstve privádzanej odpadovej vody.Algoritmus je založený na bezrozmernom čísle, ktoré Govindan raz navrhol volať Linhardovo číslo na počesť svojho nadriadeného.kvalita vody v systéme sa zmení, naša technológia automaticky vyšle signál na úpravu prietoku, aby sa bezrozmerné číslo vrátilo na 1. Akonáhle sa vráti na hodnotu 1, budete na tom najlepšie,“ vysvetlil Govindan, COO spoločnosti Gradiant. .Systém spracováva a upravuje odpadovú vodu z výrobných závodov na opätovné použitie, čím v konečnom dôsledku ušetrí milióny dolárov ročne v galónoch vody.Ako spoločnosť rástla, tím Gradiant pridal do svojho arzenálu nové technológie, vrátane selektívnej extrakcie znečisťujúcich látok, ekonomickej metódy odstraňovania iba určitých znečisťujúcich látok a procesu nazývaného protiprúdová reverzná osmóza, ich metóda koncentrácie soľanky.Teraz ponúkajú kompletný súbor technologických riešení na úpravu vody a odpadových vôd pre zákazníkov v odvetviach ako farmaceutický priemysel, energetika, baníctvo, potraviny a nápoje a rastúci polovodičový priemysel.„Sme poskytovateľom komplexných riešení v oblasti zásobovania vodou.Máme rad vlastných technológií a vyberieme si z nášho toulca na základe potrieb našich zákazníkov,“ povedal Bajpayee, generálny riaditeľ spoločnosti Gradiant.„Zákazníci nás vnímajú ako svojho vodného partnera.Dokážeme vyriešiť ich problémy s vodou od začiatku do konca, aby sa mohli sústrediť na svoju hlavnú činnosť.„Gradun zažil za posledné desaťročie prudký rast.Do dnešného dňa vybudovali 450 čistiarní vody a odpadových vôd, ktoré denne upravia ekvivalent 5 miliónov domácností.Vďaka nedávnym akvizíciám sa celkový počet zamestnancov rozrástol na viac ako 500 ľudí.Riešenia sa odrážajú u ich zákazníkov, medzi ktoré patria Pfizer, Anheuser-Busch InBev a Coca-Cola.Medzi ich klientov patria aj polovodičoví giganti ako Micron Technology, GlobalFoundries, Intel a TSMC.“odpadová voda a ultračistá voda pre polovodiče skutočne vzrástli,“ povedal Bajpayee.Výrobcovia polovodičov vyžadujú na výrobu vody ultračistú vodu.Celkové množstvo rozpustených pevných látok v porovnaní s pitnou vodou je niekoľko častíc na milión.Na rozdiel od prvého sa množstvo vody používanej na výrobu mikročipov pohybuje medzi dielmi na miliardu alebo dielmi na kvadrilión. V súčasnosti je priemerná miera recyklácie v závode na výrobu polovodičov (alebo továrni) v Singapure iba 43 %. Pomocou našej technológie Ge C, tieto továrne dokážu recyklovať 98 – 99 % „10 miliónov galónov vody, ktoré potrebujú na jednotku produkcie.Táto recyklovaná voda je dostatočne čistá na to, aby sa mohla vrátiť späť do výrobného procesu.“Odstránili sme toto vypúšťanie znečistenej vody, čím sme prakticky eliminovali závislosť závodu na výrobu polovodičov od verejných dodávok vody.“Bajpayee In, fabry ci sú pod čoraz väčším tlakom na zlepšenie využívania vody, a preto je udržateľnosť kritická.do väčšieho počtu závodov v USA prostredníctvom separácie: efektívna chemická filtrácia, ako napríklad Bajpayee a Govindan, Shreya Dave '09, SM '12, PhD '16 zameraná na odsoľovanie pre jej PhD.Pod vedením svojho poradcu Jeffreyho Grossmana, profesora materiálovej vedy a inžinierstva, Dave vyrobil membránu, ktorá by mohla poskytnúť efektívnejšie a lacnejšie odsoľovanie.Po dôkladnej analýze nákladov a trhu Dave dospel k záveru, že jej odsoľovacie membrány nemožno komercializovať.„Moderné technológie sú naozaj dobré v tom, čo robia.robiť.Sú lacné, sériovo vyrábané a fungujú veľmi dobre.Pre našu technológiu neexistoval trh,“ povedal Dave.Krátko po obhajobe dizertačnej práce si prečítala prehľadový článok v časopise Nature, ktorý všetko zmenil.Článok identifikoval problém.Chemická separácia, ktorá je základom mnohých priemyselných procesov, si vyžaduje veľa energie.Priemysel potrebuje efektívnejšie a lacnejšie membrány.Dave si myslel, že by mohla mať riešenie.Po zistení, že existujú ekonomické príležitosti, Dave, Grossman a Brent Keller, PhD '16, vytvorili Via Separations v roku 2017. Krátko nato si vybrali Engine ako jednu z prvých spoločností, ktoré dostali financovanie rizikového kapitálu od Massachusetts Institute of Technology.V súčasnosti sa priemyselná filtrácia vykonáva zahrievaním chemikálií na veľmi vysoké teploty, aby sa oddelili zlúčeniny.Dave to prirovnáva k vareniu všetkej vody, kým sa neodparí, aby vznikli cestoviny a zostali špagety.Vo výrobe je tento spôsob chemickej separácie energeticky náročný a neefektívny.Spoločnosť Via Separations vytvorila chemický ekvivalent produktov s filtrom na cestoviny.Namiesto použitia tepla na oddelenie ich membrány „filtrujú“ zlúčeniny.Tento spôsob chemickej filtrácie spotrebuje o 90 % menej energie ako štandardné metódy.Zatiaľ čo väčšina membrán je vyrobená z polymérov, membrány Via Separations sú vyrobené z oxidovaného grafénu, ktorý vydrží vysoké teploty a drsné prostredie.Membrána je kalibrovaná podľa potrieb zákazníka zmenou veľkosti pórov a ladením chémie povrchu.V súčasnosti sa Dave a jej tím zameriavajú na celulózový a papierenský priemysel.Vyvinuli systém, ktorý energeticky efektívnejšie recykluje látku známu ako „čierny lúh“.papier, len jedna tretina biomasy sa využíva na papier.Práve teraz je najcennejším využitím zostávajúcich dvoch tretín odpadového papiera použitie odparovača na varenie vody, čím sa mení z veľmi zriedeného prúdu na veľmi koncentrovaný,“ povedal Dave.vyrobená energia sa používa na napájanie filtračného procesu.Tento uzavretý systém spotrebuje v Spojených štátoch veľa energie.Môžeme to urobiť umiestnením „sieťky na špagety“ do kotla, dodáva Dave.VulcanForms: Aditívna výroba v priemyselnom meradle Vyučuje kurz 3D tlače, známy ako Aditívna výroba (AM).V tom čase to síce nebolo jeho hlavné zameranie, zameral sa na výskum, no téma mu pripadala fascinujúca.Rovnako ako mnohí študenti v triede, vrátane Martina Feldmanna MEng '14.Feldmann sa pripojil k Hartovej výskumnej skupine na plný úväzok po získaní magisterského titulu v pokročilej výrobe.Tam sa spojili kvôli spoločnému záujmu o AM.Videli príležitosť inovovať pomocou osvedčenej technológie aditívnej výroby kovov, známej ako laserové zváranie v práškovom lôžku, a navrhli, aby sa koncept aditívnej výroby kovov dostal do priemyselného rozsahu.V roku 2015 založili VulcanForms.„Vyvinuli sme architektúru AM Machine Architecture na výrobu dielov výnimočnej kvality a produktivity,“ povedal Hart."A my.Naše stroje boli integrované do plne digitálneho výrobného systému kombinujúceho aditívnu výrobu, následné spracovanie a presné obrábanie.„Na rozdiel od iných spoločností, ktoré predávajú 3D tlačiarne iným na výrobu dielov, VulcanForms využíva svoj vozový park na výrobu a predaj dielov priemyselných strojov zákazníkom.Spoločnosť VulcanForms sa rozrástla na takmer 400 zamestnancov.Tým otvoril svoju prvú výrobu minulý rok.podnik s názvom „VulcanOne“.Kvalita a presnosť dielov vyrábaných spoločnosťou VulcanForms je rozhodujúca pre produkty, ako sú lekárske implantáty, výmenníky tepla a letecké motory.Ich stroje dokážu tlačiť tenké vrstvy kovu.„Vyrábame súčiastky, ktoré je ťažké vyrobiť alebo v niektorých prípadoch nemožné,“ dodal Hart, člen predstavenstva spoločnosti.Technológia vyvinutá spoločnosťou VulcanForms môže pomôcť vyrábať diely a produkty udržateľnejším spôsobom, buď priamo prostredníctvom procesu aditív, alebo nepriamo prostredníctvom efektívnejšieho a flexibilnejšieho dodávateľského reťazca. Jedným zo spôsobov, ako VulcanForms a AM ako celok prispievajú k udržateľnosti, je úspora materiálu. Mnohé z materiálov používaných vo VulcanForms, ako napríklad zliatiny titánu, vyžadujú veľa energie.titánový diel, spotrebujete oveľa menej materiálu ako tradičné procesy obrábania.Materiálová efektívnosť je to, čo Hart vidí, že AM robí obrovský rozdiel z hľadiska úspory energie.Hart tiež poukazuje na to, že AM môže urýchliť inovácie v technológiách čistej energie, od účinnejších prúdových motorov až po budúce fúzne reaktory. v tomto smere transformatívne,“ dodáva Hart.Produkt: Trenie.Profesor strojárstva Kripa Varanasi a tím LiquiGlide sa zaviazali vytvoriť budúcnosť bez trenia a výrazne znížiť odpad v procese.Spoločnosť LiquiGlide, ktorú v roku 2012 založili Varanasi a absolvent David Smith SM '11, vyvinula špeciálne nátery, ktoré umožňujú tekutinám „kĺzať“ po povrchoch.Každá kvapka produktu sa použije, či už je vytlačená z tuby zubnej pasty alebo vypustená z 500-litrovej nádoby vo výrobe.Nádoby bez trenia výrazne znižujú odpad z produktov a nie je potrebné nádoby pred recykláciou alebo opätovným použitím čistiť.spoločnosť urobila veľké pokroky v sektore spotrebných produktov.Klient Colgate použil technológiu LiquiGlide pri návrhu fľaštičky zubnej pasty Colgate Elixir, ktorá získala niekoľko ocenení za dizajn.Spoločnosť LiquiGlide sa spojila so svetoznámym dizajnérom Yvesom Beharom, aby aplikovali ich technológiu na krásu a osobnú hygienu balenia produktov.Americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv im zároveň poskytol hlavné zariadenie.Biofarmaceutické aplikácie vytvárajú príležitosti.V roku 2016 spoločnosť vyvinula systém, ktorý umožňuje výrobu kontajnerov bez trenia.povrchová úprava skladovacích nádrží, lievikov a násypiek, zabraňujúca priľnutiu materiálu k stenám.Systém dokáže znížiť plytvanie materiálom až o 99 %."Toto môže skutočne zmeniť hru."Šetrí odpad z produktov, znižuje odpadovú vodu z čistenia nádrží a pomáha pri výrobe bez odpadu,“ povedal Varanasi, predseda spoločnosti LiquiGlide.povrch nádoby.Pri aplikácii do nádoby sa lubrikant stále vstrebáva do textúry.Kapilárne sily sa stabilizujú a umožňujú, aby sa kvapalina šírila po povrchu, čím sa vytvorí trvalo lubrikovaný povrch, po ktorom môže kĺzať akýkoľvek viskózny materiál.Spoločnosť používa termodynamické algoritmy na určenie bezpečných kombinácií pevných látok a kvapalín v závislosti od produktu, či už ide o zubnú pastu alebo farbu.Spoločnosť vybudovala v továrni robotický postrekovací systém, ktorý dokáže manipulovať s kontajnermi a nádržami.Okrem toho, že spoločnosť LiquiGlide šetrí milióny dolárov za odpad z produktov, výrazne znižuje množstvo vody potrebnej na pravidelné čistenie týchto nádob, kde sa produkt často lepí na steny.Vyžaduje čistenie veľkým množstvom vody.Napríklad v agrochémii platia prísne pravidlá pre zneškodňovanie vznikajúcich toxických odpadových vôd.Toto všetko sa dá odstrániť pomocou LiquiGlide,“ povedal Varanasi.Zatiaľ čo mnohé výrobné závody boli začiatkom pandémie zatvorené, čím sa spomalilo zavádzanie pilotných projektov CleanTanX v továrňach, situácia sa v posledných mesiacoch zlepšila.Varanasi zaznamenáva rastúci dopyt po technológii LiquiGlide, najmä po kvapalinách, ako sú polovodičové pasty.Spoločnosti ako Gradant, Via Separations, VulcanForms a LiquiGlide dokazujú, že rozšírenie výroby nemusí byť spojené so strmými environmentálnymi nákladmi.Výroba má potenciál trvalo udržateľného rozsahu.“strojných inžinierov, výroba bola vždy jadrom našej práce.Najmä na MIT vždy existoval záväzok k tomu, aby bola výroba udržateľná,“ povedala Evelyn Wang, profesorka inžinierstva Ford a bývalá vedúca katedry strojárstva.naša planéta je krásna.„So zákonmi ako CHIPS a Science Act, ktoré stimulujú výrobu, bude narastať dopyt po start-upoch a spoločnostiach, ktoré vyvíjajú riešenia, ktoré zmierňujú dopad na životné prostredie, čím nás približujú k udržateľnejšej budúcnosti.
Absolventi MIT vybudujú platformu na uľahčenie vedeckého publikovania po celom svete
Odborníci z MIT sa spojili, aby sa inšpirovali pokrokmi v neurotechnológii


Čas odoslania: Jan-06-2023
  • wechat
  • wechat