MIT:n insinöörit kehittävät ratkaisuja puhtaampaan tulevaisuuteen

Julkaisija – Intian koulutusuutiset, intialainen koulutus, maailmanlaajuinen koulutus, korkeakouluuutiset, yliopistot, uravaihtoehdot, pääsy, työpaikat, kokeet, testitulokset, yliopistouutiset, koulutusuutiset
Tuotanto oli huippukesällä.Elokuussa voimaan tullut Chips and Science Act -laki edustaa valtavaa investointia kotimaiseen tuotantoon Yhdysvalloissa.Lakiehdotuksen tavoitteena on laajentaa merkittävästi Yhdysvaltain puolijohdeteollisuutta, vahvistaa toimitusketjuja sekä investoida tutkimukseen ja kehitykseen uusien teknologisten läpimurtojen saavuttamiseksi.John Hartin, konetekniikan professorin ja Massachusetts Institute of Technologyn valmistus- ja tuottavuuslaboratorion johtajan, mukaan Chip Act on vain viimeisin esimerkki valmistajien kiinnostuksen huomattavasta lisääntymisestä viime vuosina.Pandemian vaikutus toimitusketjuihin, globaaliin geopolitiikkaan sekä kestävän kehityksen relevanssiin ja tärkeyteen”, Hart sanoi.Teollisuuden innovaatioita.”Koska tuotanto keskittyy yhä enemmän, kestävä kehitys on asetettava etusijalle.Noin neljännes kaikista kasvihuonekaasupäästöistä vuonna 2020 tulee teollisuudesta ja teollisuudesta.Tehtaat ja tehtaat voivat myös kuluttaa paikallisia vesivaroja ja tuottaa valtavia määriä jätettä, joista osa voi olla myrkyllistä.Näiden ongelmien ratkaisemiseksi ja siirtymisen varmistamiseksi vähähiiliseen talouteen on kehitettävä uusia tuotteita ja teollisia prosesseja sekä kestäviä tuotantoteknologioita.Hart uskoo, että koneinsinööreillä on ratkaiseva rooli tässä siirtymävaiheessa."Mekaanisilla insinööreillä on ainutlaatuinen kyky ratkaista kriittisiä ongelmia, jotka vaativat seuraavan sukupolven laitteistoteknologioita ja osaavat skaalata ratkaisujaan", sanoi Hart, professori ja valmistunut MIT:n konetekniikan laitokselta.Tarjoaa ratkaisuja ympäristöongelmiin ja tasoittaa tietä kestävämmälle tulevaisuudelle.Gradun: Cleantech Water Solutions Manufacturing tarvitsee vettä ja paljon sitä.Keskikokoinen puolijohdetehdas käyttää yli 10 miljoonaa gallonaa vettä päivässä.maailma kärsii yhä enemmän kuivuudesta.Gradiant tarjoaa ratkaisuja tähän vesiongelmaan.Yritystä johtavat Anurag Bajpayee SM '08 PhD '12 ja Prakash Govindan PhD '12 kestävän veden tai "puhtaan teknologian" projektien perustajat ja pioneerit.Bajpayee ja Govindan ovat Rosenova Kendallin mukaan nimetyn lämmönsiirtolaboratorion jatko-opiskelijoita jakavat käytännöllisyyden ja halun toimia.Ankaran kuivuuden aikana Chennaissa Intiassa Govindan kehitti tohtorintutkintoonsa kostutus-kuivaustekniikan, joka jäljittelee sateiden luonnollista kiertokulkua.Tekniikka, jota he kutsuivat Carrier Gas Extraction (CGE), ja vuonna 2013 he perustivat Gradientin.CGE on patentoitu algoritmi, joka ottaa huomioon tulevan jäteveden laadun ja määrän vaihtelut.Algoritmi perustuu dimensiottomaan numeroon, jota Govindan aikoinaan ehdotti kutsuvaksi Linhardin numeroksi esimiehensä kunniaksi.järjestelmän veden laatu muuttuu, tekniikkamme lähettää automaattisesti signaalin virtausnopeuden säätämiseksi palauttaakseen dimensiottoman luvun 1:ksi. Kun se palaa arvoon 1, olet parhaimmillasi", selitti Govindan, Gradiantin COO. .Järjestelmä käsittelee ja käsittelee tuotantolaitosten jätevedet uudelleenkäyttöä varten, mikä lopulta säästää miljoonia dollareita vuodessa gallonoina vettä.Yrityksen kasvaessa Gradiant-tiimi lisäsi arsenaaliinsa uusia teknologioita, mukaan lukien epäpuhtauksien selektiivinen erottaminen, taloudellinen menetelmä vain tiettyjen epäpuhtauksien poistamiseksi ja prosessi, jota kutsutaan vastavirta-käänteisosmoosiksi, suolaliuoksen väkevöintimenetelmäksi.Ne tarjoavat nyt täydellisen valikoiman teknologiaratkaisuja vedenkäsittelyyn ja jätevesien asiakkaille muun muassa lääke-, energia-, kaivos-, elintarvike- ja juomateollisuudessa sekä kasvavassa puolijohdeteollisuudessa.”Olemme kokonaisvaltaisten vesihuoltoratkaisujen toimittaja.Meillä on valikoima patentoituja teknologioita ja valitsemme värinämme asiakkaidemme tarpeiden mukaan", sanoi Bajpayee, Gradiantin toimitusjohtaja.”Asiakkaat näkevät meidät vesikumppaninaan.Voimme ratkaista heidän vesiongelmansa alusta loppuun, jotta he voivat keskittyä ydinliiketoimintaansa."Gradun on kokenut räjähdysmäisen kasvun viimeisen vuosikymmenen aikana.Tähän mennessä he ovat rakentaneet 450 veden- ja jätevedenpuhdistamoa, jotka käsittelevät 5 miljoonaa kotia päivässä.Viimeaikaisten yritysostojen myötä henkilöstön kokonaismäärä on kasvanut yli 500 henkilöön.Ratkaisut näkyvät heidän asiakkaissaan, joita ovat Pfizer, Anheuser-Busch InBev ja Coca-Cola.Heidän asiakkaitaan ovat myös puolijohdejättiläiset, kuten Micron Technology, GlobalFoundries, Intel ja TSMC.jätevesi ja erittäin puhdas puolijohteiden vesi ovat todella nousseet", Bajpayee sanoi.Puolijohdevalmistajat vaativat ultrapuhdasta vettä tuottaakseen vettä.Liuenneiden kiintoaineiden kokonaismäärä verrattuna juomaveteen on muutama miljoonasosa.Toisin kuin edellisessä, mikrosirujen valmistukseen käytetyn veden määrä on miljardiosia tai osia kvadriljoonaa kohti. Tällä hetkellä keskimääräinen kierrätysaste Singaporessa sijaitsevassa puolijohteita valmistavassa tehtaassa (tai tehtaassa) on vain 43%. Käyttäen Ge C:tä teknologiaamme, nämä tehtaat voivat kierrättää 98-99 % "10 miljoonasta gallonasta vedestä, jota ne tarvitsevat tuotantoyksikköä kohti.Tämä kierrätetty vesi on tarpeeksi puhdasta palatakseen valmistusprosessiin."Olemme eliminoineet tämän saastuneen veden purkamisen, mikä käytännössä eliminoi puolijohdetehtaan riippuvuuden julkisista vesihuoltoista.Bajpayee In, fabry ci:llä on lisääntyvä paine parantaa vedenkäyttöään, mikä tekee kestävyydestä kriittistä.useammille yhdysvaltalaisille tehtaille erottelun avulla: tehokas kemiallinen suodatus, kuten Bajpayee ja Govindan, Shreya Dave '09, SM '12, PhD '16 keskittyi suolanpoistoon tohtorintutkinnossaan.Neuvonantajansa Jeffrey Grossmanin, materiaalitieteen ja tekniikan professorin, ohjauksessa Dave valmisti kalvon, joka voisi tarjota tehokkaamman ja halvemman suolanpoiston.Huolellisen kustannus- ja markkina-analyysin jälkeen Dave päätteli, että hänen suolanpoistokalvojaan ei voitu kaupallistaa.”Moderniteknologiat ovat todella hyviä siinä, mitä ne tekevät.tehdä.Ne ovat halpoja, massatuotettuja ja toimivat erittäin hyvin.Meidän teknologiallamme ei ollut markkinoita”, Dave sanoi.Pian väitöskirjansa puolustamisen jälkeen hän luki Nature-lehdessä arvostelun, joka muutti kaiken.Artikkelissa tunnistettiin ongelma.Kemiallinen erotus, joka on monien teollisten prosessien ydin, vaatii paljon energiaa.Teollisuus tarvitsee tehokkaampia ja halvempia kalvoja.Dave ajatteli, että hänellä voisi olla ratkaisu.Todettuaan taloudellisten mahdollisuuksien olemassaolon Dave, Grossman ja tohtori '16 Brent Keller loivat Via Separationsin vuonna 2017. Pian sen jälkeen he valitsivat Enginen yhdeksi ensimmäisistä yrityksistä, jotka saivat riskipääomarahoitusta Massachusetts Institute of Technologylta.Tällä hetkellä teollinen suodatus suoritetaan kuumentamalla kemikaaleja erittäin korkeissa lämpötiloissa yhdisteiden erottamiseksi.Dave vertaa sitä kaiken veden keittämiseen, kunnes se haihtuu pastan valmistamiseksi, ja jäljelle jää spagettia.Tuotannossa tämä kemiallinen erotusmenetelmä on energiaintensiivinen ja tehoton.Via Separations on luonut kemiallisen vastineen pastasuodatintuotteille.Sen sijaan, että käyttäisivät lämpöä erottamiseen, niiden kalvot "suodattavat" yhdisteet.Tämä kemiallinen suodatusmenetelmä kuluttaa 90 % vähemmän energiaa kuin tavalliset menetelmät.Useimmat kalvot on valmistettu polymeereistä, kun taas Via Separations -kalvot on valmistettu hapetetusta grafeenista, joka kestää korkeita lämpötiloja ja ankaria ympäristöjä.Kalvo kalibroidaan asiakkaan tarpeiden mukaan muuttamalla huokoskokoa ja pinnan kemian viritystä.Tällä hetkellä Dave ja hänen tiiminsä keskittyvät massa- ja paperiteollisuuteen jalansijana.He ovat kehittäneet järjestelmän, joka kierrättää "mustalipeänä" tunnetun aineen energiatehokkaammin.paperille, vain kolmasosa biomassasta käytetään paperiin.Tällä hetkellä arvokkain käyttötarkoitus jäljellä olevasta kahdesta kolmasosasta jätepaperista on käyttää haihdutinta veden kiehumiseen, jolloin se muuttuu erittäin laimeasta virrasta erittäin tiivistetyksi, Dave sanoi.tuotettu energia käytetään suodatusprosessin tehostamiseen."Tämä suljettu järjestelmä kuluttaa paljon energiaa Yhdysvalloissa.Voimme tehdä tämän asettamalla "spagettiverkon" kattilaan, Dave lisää.VulcanForms: Industrial Scale Additive Manufacturing Hän opettaa kurssia 3D-tulostuksesta, joka tunnetaan paremmin nimellä Additive Manufacturing (AM).Vaikka se ei ollut hänen pääpainonsa tuolloin, hän keskittyi tutkimukseen, mutta hän piti aihetta kiehtovana.Kuten monet luokan oppilaat, mukaan lukien Martin Feldmann MEng '14.Feldmann liittyi Hartin tutkimusryhmään päätoimisesti valmistuttuaan edistyneen valmistuksen maisterin tutkinnon.Siellä he liittyivät molemminpuoliseen kiinnostukseen AM:ää kohtaan.He näkivät mahdollisuuden innovoida käyttämällä todistettua lisäainemetallin valmistustekniikkaa, joka tunnetaan jauhepetilaserhitsauksena, ja ehdottivat lisämetallivalmistuksen konseptin viemistä teolliseen mittakaavaan.Vuonna 2015 he perustivat VulcanFormsin."Olemme kehittäneet AM-konearkkitehtuurin tuottamaan osia, jotka ovat poikkeuksellisen laadukkaita ja tuottavia", Hart sanoi."Ja me.Koneemme on integroitu täysin digitaaliseen valmistusjärjestelmään, jossa yhdistyvät lisäainevalmistus, jälkikäsittely ja tarkkuustyöstö."Toisin kuin muut yritykset, jotka myyvät 3D-tulostimia muille valmistaakseen osia, VulcanForms käyttää ajoneuvokantaa valmistaakseen ja myydäkseen teollisuuden koneenosia asiakkaille.VulcanForms on kasvanut lähes 400 työntekijään.Ryhmä avasi ensimmäisen tuotantonsa viime vuonna.hanke nimeltä "VulcanOne".VulcanFormsin valmistamien osien laatu ja tarkkuus ovat kriittisiä tuotteille, kuten lääketieteellisille implanteille, lämmönvaihtimille ja lentokonemoottoreille.Heidän koneensa voivat tulostaa ohuita metallikerroksia."Valmistamme osia, joita on vaikea valmistaa tai joissain tapauksissa mahdotonta valmistaa", lisäsi Hart, yhtiön hallituksen jäsen.VulcanFormsin kehittämä teknologia voi auttaa tuottamaan osia ja tuotteita kestävämmällä tavalla joko suoraan lisäaineprosessin kautta tai epäsuorasti tehokkaamman ja joustavamman toimitusketjun kautta. Yksi tapa, jolla VulcanForms ja AM kokonaisuudessaan edistävät kestävää kehitystä, on materiaalisäästöt. Monet VulcanFormsissa käytetyt materiaalit, kuten titaaniseokset, vaativat paljon energiaa.Titaaniosa, käytät paljon vähemmän materiaalia kuin perinteiset koneistusprosessit.Materiaalitehokkuudessa Hart näkee AM:n vaikuttavan valtavasti energiansäästöön.Hart huomauttaa myös, että AM voi nopeuttaa innovointia puhtaan energian teknologioissa tehokkaammista suihkumoottoreista tuleviin fuusioreaktoreihin. ”Yritykset, jotka haluavat vähentää riskejä ja skaalata puhtaan energian teknologioita, vaativat asiantuntemusta ja pääsyn edistyneisiin tuotantokykyihin, ja teollinen lisäainevalmistus on muuttava tässä suhteessa”, Hart lisää.Tuote: Kitka.Konetekniikan professori Kripa Varanasi ja LiquiGlide-tiimi ovat sitoutuneet luomaan kitkaton tulevaisuuden ja vähentämään merkittävästi jätettä prosessissa.Varanasin ja alumni David Smith SM '11:n vuonna 2012 perustama LiquiGlide on kehittänyt erikoispinnoitteita, jotka mahdollistavat nesteiden "liukumisen" pintojen yli.Jokainen pisara tuotetta menee käyttöön, olipa se sitten puristettu hammastahnaputkesta tai valutettu tehtaalla 500 litran purkista.Kitkattomat säiliöt vähentävät merkittävästi tuotehävikkiä, eikä säiliöitä tarvitse puhdistaa ennen kierrätystä tai uudelleenkäyttöä.yritys on edistynyt merkittävästi kuluttajatuotealalla.Colgaten asiakas käytti LiquiGlide-teknologiaa Colgate Elixir -hammastahnan pullon suunnittelussa, joka on voittanut useita alan muotoilupalkintoja.LiquiGlide on tehnyt yhteistyötä maailmankuulun suunnittelijan Yves Beharin kanssa soveltaakseen heidän teknologiaansa kauneuden ja henkilökohtaisten tuotteiden pakkaushygieniaan.Samaan aikaan Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto toimitti heille päälaitteen.Biofarmaseuttiset sovellukset luovat mahdollisuuksia.Vuonna 2016 yhtiö kehitti järjestelmän, joka tekee kitkattoman konttituotannon.varastosäiliöiden, suppiloiden ja suppilojen pintakäsittely, joka estää materiaalin tarttumisen seiniin.Järjestelmä voi vähentää materiaalihävikkiä jopa 99 %."Tämä voisi todella muuttaa peliä.Se säästää tuotehävikkiä, vähentää säiliöiden puhdistuksesta aiheutuvaa jätevettä ja auttaa tekemään valmistusprosessista jättettömän”, LiquiGliden hallituksen puheenjohtaja Varanasi sanoi.säiliön pinta.Säiliöön levitettynä voiteluaine imeytyy edelleen rakenteeseen.Kapillaarivoimat stabiloituvat ja antavat nesteen levitä pinnan yli, jolloin muodostuu pysyvästi voideltu pinta, jolla mikä tahansa viskoosi materiaali voi liukua.Yritys määrittää termodynaamisten algoritmien avulla kiinteiden aineiden ja nesteiden turvalliset yhdistelmät tuotteesta riippuen, onko kyseessä hammastahna tai maali.Yritys on rakentanut tehtaalla robottiruiskutusjärjestelmän, joka pystyy käsittelemään kontteja ja säiliöitä.Sen lisäksi, että yhtiö säästää miljoonia dollareita tuotejätteestä, LiquiGlide vähentää merkittävästi veden määrää, joka tarvitaan säännölliseen näiden säiliöiden puhdistukseen, kun tuote usein tarttuu seiniin.Vaatii puhdistuksen runsaalla vedellä.Esimerkiksi maatalouskemiassa on tiukat säännöt syntyvän myrkyllisen jäteveden hävittämiselle.Kaikki tämä voidaan poistaa LiquiGliden avulla", Varanasi sanoi.Vaikka monet tuotantolaitokset suljettiin pandemian alussa, mikä hidasti CleanTanX-pilottiprojektien käyttöönottoa tehtailla, tilanne on parantunut viime kuukausina.Varanasi näkee kasvavan kysynnän LiquiGlide-teknologialle, erityisesti nesteille, kuten puolijohdepastalle.Yritykset, kuten Gradant, Via Separations, VulcanForms ja LiquiGlide, ovat osoittaneet, että tuotannon laajentamisesta ei tarvitse aiheutua jyrkkiä ympäristökustannuksia.Valmistuksella on potentiaalia skaalata kestävästi."koneinsinöörit, valmistus on aina ollut työmme ydin.Erityisesti MIT:ssä on aina ollut sitoumus tehdä valmistuksesta kestävää", sanoi Evelyn Wang, Fordin tekniikan professori ja entinen konetekniikan osaston puheenjohtaja.planeettamme on kaunis.”CHIPSin ja Science Actin kaltaisten lakien myötä valmistusta stimuloimalla tulee kasvavaa kysyntää start-upeille ja yrityksille, jotka kehittävät ratkaisuja, jotka vähentävät ympäristövaikutuksia ja tuovat meidät lähemmäksi kestävämpää tulevaisuutta.
MIT-alumnit rakentavat alustan tieteellisen julkaisun helpottamiseksi ympäri maailmaa
MIT-asiantuntijat kokoontuvat yhteen saadakseen inspiraatiota neurotekniikan edistymisestä


Postitusaika: 06.01.2023
  • wechat
  • wechat