Inżynierowie MIT opracowują rozwiązania dla czystszej przyszłości

Wydawca – wiadomości o edukacji indyjskiej, edukacja indyjska, edukacja globalna, wiadomości o uczelniach, uniwersytety, opcje kariery, przyjęcia, praca, egzaminy, wyniki testów, wiadomości o uczelniach, wiadomości edukacyjne
Produkcja trwała w środku lata.Ustawa o chipsach i nauce, która weszła w życie w sierpniu, stanowi ogromną inwestycję w krajową produkcję w Stanach Zjednoczonych.Celem ustawy jest znaczny rozwój amerykańskiego przemysłu półprzewodników, wzmocnienie łańcuchów dostaw oraz inwestycje w badania i rozwój w celu osiągnięcia nowych przełomów technologicznych.Według Johna Harta, profesora inżynierii mechanicznej i dyrektora Laboratorium Produkcji i Produktywności w Massachusetts Institute of Technology, ustawa dotycząca chipów to tylko najnowszy przykład zauważalnego wzrostu zainteresowania producentów w ostatnich latach.Wpływ pandemii na łańcuchy dostaw, globalną geopolitykę oraz znaczenie i znaczenie zrównoważonego rozwoju” – stwierdził Hart.Innowacje w technologiach przemysłowych.„Wraz z rosnącym naciskiem na produkcję, priorytetem musi być zrównoważony rozwój.Około jedna czwarta wszystkich emisji gazów cieplarnianych w 2020 r. pochodzi z przemysłu i produkcji.Fabryki i fabryki mogą również wyczerpywać lokalne zasoby wody i wytwarzać ogromne ilości odpadów, z których część może być toksyczna.Aby rozwiązać te problemy i zapewnić przejście na gospodarkę niskoemisyjną, konieczne jest opracowanie nowych produktów i procesów przemysłowych wraz ze zrównoważonymi technologiami produkcji.Hart uważa, że ​​inżynierowie mechanicy mają do odegrania kluczową rolę w tej przejściowej roli.„Inżynierowie mechanicy mają wyjątkową zdolność rozwiązywania krytycznych problemów wymagających technologii sprzętowych nowej generacji i wiedzą, jak skalować swoje rozwiązania” – powiedział Hart, profesor i absolwent Wydziału Inżynierii Mechanicznej MIT.Oferuje rozwiązania problemów środowiskowych, torując drogę do bardziej zrównoważonej przyszłości.Gradun: Cleantech Water Solutions Produkcja potrzebuje wody i to w dużych ilościach.Średniej wielkości fabryka półprzewodników zużywa ponad 10 milionów galonów wody dziennie.świat coraz bardziej cierpi z powodu suszy. Gradiant oferuje rozwiązania tego problemu z wodą. Na czele firmy stoją Anurag Bajpayee SM '08 PhD '12 i Prakash Govindan PhD '12, współzałożyciele i pionierzy projektów zrównoważonej wody lub „czystych technologii”.Bajpayee i Govindan, absolwentów Laboratorium Transferu Ciepła imienia Rosenovy Kendall, łączy pragmatyzm i zamiłowanie do działania.Podczas poważnej suszy w Chennai w Indiach Govindan opracował na potrzeby swojego doktoratu technologię nawilżania i osuszania, która naśladuje naturalny cykl opadów.Technologię, którą nazwali Carrier Gas Extraction (CGE), a w 2013 roku oboje założyli Gradient.CGE to autorski algorytm uwzględniający zmienność jakości i ilości dopływających ścieków.Algorytm opiera się na liczbie bezwymiarowej, którą Govindan zaproponował kiedyś nazwać liczbą Linharda na cześć swojego przełożonego.jakość wody w systemie ulegnie zmianie, nasza technologia automatycznie wysyła sygnał w celu dostosowania natężenia przepływu, aby przywrócić bezwymiarową liczbę do 1. Gdy liczba bezwymiarowa powróci do wartości 1, wszystko będzie w najlepszym wydaniu” – wyjaśnił Govindan, dyrektor operacyjny Gradiant .System przetwarza i oczyszcza ścieki z zakładów produkcyjnych w celu ich ponownego wykorzystania, co ostatecznie pozwala zaoszczędzić miliony dolarów rocznie na galonach wody.W miarę rozwoju firmy zespół Gradianta dodał do swojego arsenału nowe technologie, w tym selektywną ekstrakcję zanieczyszczeń, ekonomiczną metodę usuwania tylko niektórych zanieczyszczeń oraz proces zwany przeciwprądową odwróconą osmozą, czyli metodę zagęszczania solanki.Obecnie oferują kompletny zestaw rozwiązań technologicznych do uzdatniania wody i ścieków dla klientów z takich branż, jak farmaceutyka, energetyka, górnictwo, żywność i napoje oraz rozwijający się przemysł półprzewodników.„Jesteśmy dostawcą kompleksowych rozwiązań w zakresie zaopatrzenia w wodę.Dysponujemy szeregiem własnych technologii i będziemy wybierać spośród naszych kołczanów w zależności od potrzeb naszych klientów” – powiedział Bajpayee, dyrektor generalny Gradiant.„Klienci postrzegają nas jako swojego partnera w zakresie wody.Możemy rozwiązać ich problemy z wodą od początku do końca, aby mogli skupić się na swojej podstawowej działalności.„W ciągu ostatniej dekady firma Gradun odnotowała gwałtowny rozwój.Do tej pory wybudowali 450 oczyszczalni wody i ścieków, które oczyszczają dziennie równowartość 5 milionów domów.Dzięki ostatnim przejęciom łączne zatrudnienie wzrosło do ponad 500 osób.Rozwiązania znajdują odzwierciedlenie w ich klientach, do których należą Pfizer, Anheuser-Busch InBev i Coca-Cola.Do ich klientów zaliczają się także giganci półprzewodników, tacy jak Micron Technology, GlobalFoundries, Intel i TSMC.ilość ścieków i ultraczystej wody do produkcji półprzewodników naprawdę wzrosła” – powiedział Bajpayee.Producenci półprzewodników do produkcji wody wymagają ultraczystej wody.Całkowita ilość rozpuszczonych substancji stałych w porównaniu do wody pitnej wynosi kilka części na milion.W przeciwieństwie do pierwszego przypadku, ilość wody wykorzystywanej do produkcji mikrochipów waha się od części na miliard do części na biliard. Obecnie średni wskaźnik recyklingu w zakładzie (lub fabryce) produkującym półprzewodniki w Singapurze wynosi tylko 43%. Dzięki naszej technologii Ge C, fabryki te mogą poddać recyklingowi 98–99% „10 milionów galonów wody, których potrzebują na jednostkę produkcji.Ta odzyskana woda jest na tyle czysta, że ​​można ją ponownie wykorzystać w procesie produkcyjnym”.Wyeliminowaliśmy zrzut zanieczyszczonej wody, praktycznie eliminując zależność fabryki półprzewodników od publicznych wodociągów.”Fabry ci znajdują się pod coraz większą presją, aby poprawić zużycie wody, co sprawia, że ​​zrównoważony rozwój ma kluczowe znaczenie.do większej liczby zakładów w USA poprzez separację: wydajna filtracja chemiczna, taka jak Bajpayee i Govindan, Shreya Dave '09, SM '12, PhD '16 w ramach swojego doktoratu skupiła się na odsalaniu.Pod kierunkiem swojego doradcy, Jeffreya Grossmana, profesora nauk o materiałach i inżynierii, Dave wyprodukował membranę, która może zapewnić wydajniejsze i tańsze odsalanie.Po dokładnej analizie kosztów i rynku Dave doszedł do wniosku, że jej membrany odsalające nie mogą zostać skomercjalizowane.„Nowoczesne technologie są naprawdę dobre w tym, co robią.Do.Są tanie, produkowane masowo i działają bardzo dobrze.Nie było rynku dla naszej technologii” – powiedział Dave.Niedługo po obronie rozprawy doktorskiej przeczytała w czasopiśmie Nature artykuł poglądowy, który zmienił wszystko.W artykule zidentyfikowano problem.Separacja chemiczna, będąca sercem wielu procesów przemysłowych, wymaga dużej ilości energii.Przemysł potrzebuje wydajniejszych i tańszych membran.Dave pomyślał, że ona może mieć rozwiązanie.Po stwierdzeniu, że istnieją możliwości gospodarcze, Dave, Grossman i Brent Keller, PhD '16, utworzyli Via Separations w 2017 r. Wkrótce potem wybrali Engine jako jedną z pierwszych firm, które otrzymały fundusze venture capital od Massachusetts Institute of Technology.Obecnie filtrację przemysłową przeprowadza się poprzez ogrzewanie chemikaliów w bardzo wysokich temperaturach w celu oddzielenia związków.Dave porównuje to do gotowania całej wody, aż odparuje, tworząc makaron, z którego zostanie spaghetti.W produkcji ta metoda separacji chemicznej jest energochłonna i nieefektywna.Via Separations stworzyła chemiczny odpowiednik produktów typu „filtr do makaronu”.Zamiast wykorzystywać ciepło do oddzielania, ich membrany „filtrują” związki.Ta metoda filtracji chemicznej zużywa o 90% mniej energii niż metody standardowe.Podczas gdy większość membran jest wykonana z polimerów, membrany Via Separations są wykonane z utlenionego grafenu, który jest odporny na wysokie temperatury i trudne warunki.Membrana jest kalibrowana do potrzeb klienta poprzez zmianę wielkości porów i dostrojenie składu chemicznego powierzchni.Obecnie Dave i jej zespół skupiają się na przemyśle celulozowo-papierniczym.Opracowali system, który pozwala na bardziej energooszczędny recykling substancji zwanej „ługiem czarnym”.papieru, do produkcji papieru wykorzystuje się tylko jedną trzecią biomasy.W tej chwili najcenniejszym sposobem wykorzystania pozostałych dwóch trzecich makulatury jest użycie parownika do zagotowania wody, co powoduje przekształcenie jej z bardzo rozcieńczonego strumienia w bardzo skoncentrowany” – powiedział Dave.wytworzona energia wykorzystywana jest do napędzania procesu filtracji.”Ten zamknięty system zużywa dużo energii w Stanach Zjednoczonych.Możemy to zrobić, umieszczając w kociołku „siatkę na spaghetti” – dodaje Dave.VulcanForms: Produkcja przyrostowa na skalę przemysłową Prowadzi kurs dotyczący druku 3D, lepiej znanego jako wytwarzanie przyrostowe (AM).Chociaż nie było to wówczas jego głównym zajęciem, skupił się na badaniach, ale temat był dla niego fascynujący.Podobnie jak wielu uczniów w klasie, w tym Martin Feldmann MEng '14.Feldmann dołączył do grupy badawczej Harta na pełny etat po uzyskaniu tytułu magistra w dziedzinie zaawansowanej produkcji.Tam połączyło ich wzajemne zainteresowanie AM.Dostrzegli szansę na wprowadzenie innowacji w oparciu o sprawdzoną technologię przyrostowego wytwarzania metali, znaną jako spawanie laserowe w łożu proszkowym, i zaproponowali przeniesienie koncepcji przyrostowego wytwarzania metali na skalę przemysłową.W 2015 roku założyli VulcanForms.„Opracowaliśmy architekturę maszyn AM, aby produkować części o wyjątkowej jakości i produktywności” – powiedział Hart."I my.Nasze maszyny zostały zintegrowane z w pełni cyfrowym systemem produkcyjnym łączącym wytwarzanie przyrostowe, obróbkę końcową i precyzyjną obróbkę.„W przeciwieństwie do innych firm, które sprzedają innym drukarki 3D w celu wytwarzania części, VulcanForms wykorzystuje swoją flotę pojazdów do produkcji i sprzedaży klientom części do maszyn przemysłowych.VulcanForms rozrosło się do prawie 400 pracowników.Zespół uruchomił swoją pierwszą produkcję w zeszłym roku.przedsięwzięcie o nazwie „VulcanOne”.Jakość i precyzja części wytwarzanych przez VulcanForms ma kluczowe znaczenie w przypadku produktów takich jak implanty medyczne, wymienniki ciepła i silniki lotnicze.Ich maszyny mogą drukować cienkie warstwy metalu.„Produkujemy części trudne w produkcji lub w niektórych przypadkach niemożliwe do wyprodukowania” – dodał Hart, członek zarządu firmy.Technologia opracowana przez VulcanForms może pomóc w wytwarzaniu części i produktów w bardziej zrównoważony sposób, bezpośrednio poprzez proces addytywny lub pośrednio poprzez bardziej wydajny i elastyczny łańcuch dostaw. Jednym ze sposobów, w jaki VulcanForms i AM jako całość przyczyniają się do zrównoważonego rozwoju, jest oszczędność materiału. Wiele materiałów stosowanych w VulcanForms, np. stopy tytanu, wymaga dużych ilości energii.części tytanowej zużywa się znacznie mniej materiału niż w przypadku tradycyjnych procesów obróbki.Efektywność materiałowa to obszar, w którym Hart widzi, że AM ma ogromny wpływ na oszczędność energii.Hart wskazuje również, że AM może przyspieszyć innowacje w technologiach czystej energii, od bardziej wydajnych silników odrzutowych po przyszłe reaktory termojądrowe. „Firmy chcące zmniejszyć ryzyko i skalować technologie czystej energii wymagają wiedzy specjalistycznej i dostępu do zaawansowanych możliwości produkcyjnych, a przemysłowe wytwarzanie przyrostowe jest pod tym względem przełomowe” – dodaje Hart.Produkt: Tarcie.Profesor inżynierii mechanicznej Kripa Varanasi i zespół LiquiGlide są zaangażowani w tworzenie przyszłości bez tarć i znaczne ograniczenie ilości odpadów w procesie.Założona w 2012 roku przez Varanasiego i absolwenta Davida Smitha SM '11, firma LiquiGlide opracowała specjalne powłoki, które umożliwiają „ślizganie się” cieczy po powierzchniach.Każda kropla produktu zostaje wykorzystana, czy to wyciśnięta z tubki pasty do zębów, czy też odsączona fabrycznie z 500-litrowego słoika.Pojemniki pozbawione tarcia drastycznie zmniejszają ilość odpadów produktowych i nie ma potrzeby czyszczenia pojemników przed recyklingiem lub ponownym użyciem.firma poczyniła ogromne postępy w sektorze produktów konsumenckich.Klient Colgate wykorzystał technologię LiquiGlide przy projektowaniu butelki pasty do zębów Colgate Elixir, która zdobyła kilka nagród branżowych za wzornictwo.LiquiGlide nawiązał współpracę ze światowej sławy projektantem Yvesem Beharem, aby zastosować ich technologię w higienie opakowań kosmetyków i produktów osobistych.W tym samym czasie amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków przekazała im urządzenie wzorcowe.Zastosowania biofarmaceutyczne stwarzają możliwości.W 2016 roku firma opracowała system, który umożliwia beztarciową produkcję kontenerów.obróbka powierzchni zbiorników magazynowych, lejów i lejów zasypowych, zapobiegająca przywieraniu materiału do ścian.System może zmniejszyć straty materiału nawet o 99%.„To może naprawdę zmienić zasady gry.Oszczędza odpady produktu, zmniejsza ilość ścieków powstających podczas czyszczenia zbiorników i pomaga uczynić proces produkcyjny bezodpadowym” – powiedział Varanasi, prezes LiquiGlide.powierzchnia pojemnika.Po nałożeniu na pojemnik lubrykant nadal wchłania się w teksturę.Siły kapilarne stabilizują i umożliwiają rozprowadzenie cieczy po powierzchni, tworząc trwale nasmarowaną powierzchnię, po której może ślizgać się każdy lepki materiał.Firma wykorzystuje algorytmy termodynamiczne w celu określenia bezpiecznych kombinacji substancji stałych i cieczy w zależności od produktu, niezależnie od tego, czy jest to pasta do zębów czy farba.Firma zbudowała zrobotyzowany system natryskowy, który może obsługiwać pojemniki i zbiorniki w fabryce.Oprócz oszczędności milionów dolarów na odpadach produktów, LiquiGlide znacznie zmniejsza ilość wody potrzebnej do regularnego czyszczenia pojemników, w których produkt często przykleja się do ścian.Wymaga czyszczenia dużą ilością wody.Na przykład w agrochemii obowiązują ścisłe zasady usuwania powstałych toksycznych ścieków.Wszystko to można wyeliminować dzięki LiquiGlide” – powiedział Varanasi.Chociaż wiele zakładów produkcyjnych zostało zamkniętych na początku pandemii, co spowolniło wdrażanie projektów pilotażowych CleanTanX w fabrykach, w ostatnich miesiącach sytuacja uległa poprawie.Varanasi odnotowuje rosnące zapotrzebowanie na technologię LiquiGlide, szczególnie w przypadku cieczy, takich jak pasty półprzewodnikowe.Firmy takie jak Gradant, Via Separations, VulcanForms i LiquiGlide udowadniają, że zwiększenie produkcji nie musi wiązać się ze znacznymi kosztami środowiskowymi.Produkcja ma potencjał do zrównoważonego skalowania.”inżynierów mechaników, produkcja zawsze była podstawą naszej pracy.Szczególnie w MIT zawsze przywiązywaliśmy wagę do zapewnienia zrównoważonej produkcji” – powiedziała Evelyn Wang, profesor inżynierii w firmie Ford i była przewodnicząca wydziału inżynierii mechanicznej.nasza planeta jest piękna.„Dzięki przepisom takim jak CHIPS i Science Act stymulującym produkcję, będzie rosło zapotrzebowanie na start-upy i firmy opracowujące rozwiązania łagodzące wpływ na środowisko, przybliżając nas do bardziej zrównoważonej przyszłości.
Absolwenci MIT budują platformę ułatwiającą publikowanie publikacji naukowych na całym świecie
Eksperci MIT spotykają się, aby zainspirować się postępami w neurotechnologii


Czas publikacji: 06 stycznia 2023 r
  • wechat
  • wechat