الناشر - أخبار التعليم الهندي، التعليم الهندي، التعليم العالمي، أخبار الكلية، الجامعات، الخيارات الوظيفية، القبول، الوظائف، الامتحانات، نتائج الاختبارات، أخبار الكلية، أخبار التعليم
كان الإنتاج في ذروة الصيف.ويمثل قانون الرقائق والعلوم، الذي دخل حيز التنفيذ في أغسطس/آب، استثمارا هائلا في التصنيع المحلي في الولايات المتحدة.ويهدف مشروع القانون إلى توسيع صناعة أشباه الموصلات في الولايات المتحدة بشكل كبير، وتعزيز سلاسل التوريد، والاستثمار في البحث والتطوير لتحقيق اختراقات تكنولوجية جديدة.ووفقا لجون هارت، أستاذ الهندسة الميكانيكية ومدير مختبر التصنيع والإنتاجية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، فإن قانون الرقائق هو مجرد مثال أحدث على زيادة ملحوظة في الاهتمام من جانب الشركات المصنعة في السنوات الأخيرة.وقال هارت: "تأثير الوباء على سلاسل التوريد، والجغرافيا السياسية العالمية، وأهمية وأهمية التنمية المستدامة".الابتكارات في التقنيات الصناعية."مع التركيز المتزايد على التصنيع، يجب إعطاء الأولوية للاستدامة.حوالي ربع إجمالي انبعاثات الغازات الدفيئة في عام 2020 تأتي من الصناعة والتصنيع.ويمكن للمصانع أيضًا أن تستنزف إمدادات المياه المحلية وتنتج كميات هائلة من النفايات، والتي يمكن أن يكون بعضها سامًا.ولحل هذه المشاكل وضمان الانتقال إلى اقتصاد منخفض الكربون، من الضروري تطوير منتجات وعمليات صناعية جديدة إلى جانب تقنيات الإنتاج المستدامة.يعتقد هارت أن للمهندسين الميكانيكيين دورًا حاسمًا يلعبونه في هذا الدور الانتقالي.قال هارت، الأستاذ وخريج قسم الهندسة الميكانيكية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "يتمتع المهندسون الميكانيكيون بقدرة فريدة على حل المشكلات الحرجة التي تتطلب تقنيات الأجهزة من الجيل التالي ويعرفون كيفية توسيع نطاق حلولهم".يقدم حلولاً للمشاكل البيئية، مما يمهد الطريق لمستقبل أكثر استدامة.غرادون: يحتاج تصنيع حلول المياه النظيفة إلى الماء، والكثير منه.يستخدم مصنع متوسط ​​الحجم لتصنيع أشباه الموصلات أكثر من 10 ملايين جالون من الماء يوميًا.يعاني العالم بشكل متزايد من الجفاف. تقدم شركة Gradiant حلولاً لمشكلة المياه هذه. ويرأس الشركة أنوراغ باجبايي SM '08 دكتوراه '12 وبراكاش جوفيندان دكتوراه '12 مؤسسان ورائدان في مشاريع المياه المستدامة أو "التكنولوجيا النظيفة".باجبايي وجوفيندان، كطلاب دراسات عليا في مختبر نقل الحرارة الذي سمي على اسم روزينوفا كيندال، يتشاركون في البراغماتية والميل إلى العمل.خلال فترة الجفاف الشديد التي شهدتها مدينة تشيناي بالهند، طور جوفيندان للحصول على درجة الدكتوراه تقنية الترطيب وإزالة الرطوبة التي تحاكي الدورة الطبيعية للأمطار.وهي تقنية أطلقوا عليها اسم Carrier Gas Extraction (CGE)، وفي عام 2013 قام الاثنان بتأسيس شركة Gradient.CGE هي خوارزمية خاصة تأخذ في الاعتبار التباين في جودة وكمية مياه الصرف الصحي الواردة.تعتمد الخوارزمية على رقم بلا أبعاد، والذي اقترح جوفيندان ذات مرة أن يطلق عليه رقم لينهارد تكريما لمشرفه."تتغير جودة المياه في النظام، وترسل تقنيتنا تلقائيًا إشارة لضبط معدل التدفق لإعادة الرقم بدون أبعاد إلى 1. وبمجرد عودته إلى قيمة 1، ستكون في أفضل حالاتك،" أوضح جوفيندان، المدير التنفيذي للعمليات في Gradiant. .يقوم النظام بمعالجة ومعالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن المصانع لإعادة استخدامها، مما يؤدي في النهاية إلى توفير ملايين الدولارات سنويًا من جالونات المياه.مع نمو الشركة، أضاف فريق Gradiant تقنيات جديدة إلى ترسانتهم، بما في ذلك الاستخلاص الانتقائي للملوثات، وهي طريقة اقتصادية لإزالة ملوثات معينة فقط، وعملية تسمى التناضح العكسي المعاكس، وهي طريقة تركيز المحلول الملحي.وهي تقدم الآن مجموعة كاملة من الحلول التقنية لمعالجة المياه ومياه الصرف الصحي للعملاء في صناعات مثل الأدوية والطاقة والتعدين والأغذية والمشروبات وصناعة أشباه الموصلات المتنامية."نحن مزود لحلول إمدادات المياه الشاملة.قال باجبايي، الرئيس التنفيذي لشركة Gradiant: “لدينا مجموعة من التقنيات الخاصة وسنختار من بين جعبتنا بناءً على احتياجات عملائنا”."ينظر إلينا العملاء كشريكهم المائي.يمكننا حل مشاكل المياه الخاصة بهم من البداية إلى النهاية حتى يتمكنوا من التركيز على أعمالهم الأساسية."لقد شهدت Gradun نموًا هائلاً على مدار العقد الماضي.وقد قاموا حتى الآن ببناء 450 محطة لمعالجة المياه ومياه الصرف الصحي تعالج ما يعادل 5 ملايين منزل يوميًا.ومع عمليات الاستحواذ الأخيرة، ارتفع إجمالي عدد الموظفين إلى أكثر من 500 شخص.وتنعكس الحلول في عملائها، والتي تشمل شركة Pfizer وAnheuser-Busch InBev وCoca-Cola.ومن بين عملائهم أيضًا عمالقة أشباه الموصلات مثل Micron Technology وGlobalFoundries وIntel وTSMC.وقال باجبايي إن مياه الصرف الصحي والمياه فائقة النقاء لأشباه الموصلات ارتفعت بالفعل.يحتاج مصنعو أشباه الموصلات إلى الماء عالى النقاء لإنتاج الماء.إجمالي المواد الصلبة الذائبة مقارنة بمياه الشرب هو بضعة أجزاء في المليون.على عكس السابق، تتراوح كمية المياه المستخدمة في تصنيع الرقائق الدقيقة بين أجزاء في المليار أو أجزاء في الكوادريليون. حاليًا، يبلغ متوسط ​​معدل إعادة التدوير في مصنع (أو مصنع) لتصنيع أشباه الموصلات في سنغافورة 43% فقط. وباستخدام تقنية Ge C، يمكن لهذه المصانع إعادة تدوير 98-99% من الـ 10 ملايين جالون من المياه التي تحتاجها لكل وحدة إنتاج.وهذه المياه المعاد تدويرها نظيفة بما يكفي للعودة إلى عملية التصنيع.لقد تخلصنا من تصريف المياه الملوثة، مما أدى فعليًا إلى القضاء على اعتماد مصنع أشباه الموصلات على إمدادات المياه العامة.في مدينة باجباي، تتعرض مصانع فابري لضغوط متزايدة لتحسين استخدامها للمياه، مما يجعل الاستدامة أمرًا بالغ الأهمية.إلى المزيد من المحطات الأمريكية من خلال الفصل: الترشيح الكيميائي الفعال مثل Bajpayee وGovindan، Shreya Dave '09، SM '12، PhD '16 التي ركزت على تحلية المياه لنيل درجة الدكتوراه.بتوجيه من مستشاره، جيفري غروسمان، أستاذ علوم وهندسة المواد، قام ديف بتصنيع غشاء يمكن أن يوفر تحلية مياه أكثر كفاءة وأقل تكلفة.وبعد تحليل دقيق للتكلفة والسوق، خلص ديف إلى أنه لا يمكن تسويق أغشية تحلية المياه الخاصة به تجاريًا."التقنيات الحديثة جيدة حقًا في ما تفعله.يفعل.فهي رخيصة الثمن، ويتم إنتاجها بكميات كبيرة، وتعمل بشكل جيد للغاية.قال ديف: “لم يكن هناك سوق لتقنيتنا”.بعد وقت قصير من الدفاع عن أطروحتها، قرأت مقالة مراجعة في مجلة Nature التي غيرت كل شيء.حددت المقالة المشكلة.يتطلب الفصل الكيميائي، الذي يقع في قلب العديد من العمليات الصناعية، قدرًا كبيرًا من الطاقة.تحتاج الصناعة إلى أغشية أكثر كفاءة وأقل تكلفة.اعتقد ديف أنه قد يكون لديها حل.بعد التعرف على وجود فرص اقتصادية، أنشأ ديف وغروسمان وبرنت كيلر الحاصلين على درجة الدكتوراه عام 2016 شركة Via Separations في عام 2017. وبعد ذلك بوقت قصير، اختاروا Engine كواحدة من أوائل الشركات التي حصلت على تمويل رأس المال الاستثماري من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.حاليًا، يتم الترشيح الصناعي عن طريق تسخين المواد الكيميائية في درجات حرارة عالية جدًا لفصل المركبات.يشبهها ديف بغلي كل الماء حتى يتبخر لصنع المعكرونة وما تبقى هو السباغيتي.في الإنتاج، طريقة الفصل الكيميائي هذه كثيفة الاستهلاك للطاقة وغير فعالة.قامت شركة Via Separations بإنشاء المعادل الكيميائي لمنتجات "مرشح المعكرونة".فبدلاً من استخدام الحرارة للفصل، تقوم أغشيتها بتصفية المركبات.تستهلك طريقة الترشيح الكيميائي هذه طاقة أقل بنسبة 90% من الطرق القياسية.في حين أن معظم الأغشية مصنوعة من البوليمرات، فإن أغشية Via Separations مصنوعة من الجرافين المؤكسد، والذي يمكنه تحمل درجات الحرارة العالية والبيئات القاسية.تتم معايرة الغشاء حسب احتياجات العملاء عن طريق تغيير حجم المسام وضبط كيمياء السطح.حاليًا، تركز ديف وفريقها على صناعة اللب والورق كموطئ قدم لهم.لقد طوروا نظامًا يعيد تدوير مادة تعرف باسم "المشروب الكحولي الأسود" بشكل أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.الورق، يتم استخدام ثلث الكتلة الحيوية فقط للورق.وقال ديف: "في الوقت الحالي، الاستخدام الأكثر قيمة للثلثين المتبقيين من نفايات الورق هو استخدام المبخر لغلي الماء، وتحويله من تيار مخفف للغاية إلى تيار شديد التركيز".يتم استخدام الطاقة المنتجة لتشغيل عملية الترشيح.يستهلك هذا النظام المغلق الكثير من الطاقة في الولايات المتحدة.ويضيف ديف أنه يمكننا القيام بذلك عن طريق وضع "شبكة السباغيتي" في المرجل.VulcanForms: التصنيع الإضافي على نطاق صناعي، يقوم بتدريس دورة تدريبية حول الطباعة ثلاثية الأبعاد، المعروفة باسم التصنيع الإضافي (AM).وعلى الرغم من أنه لم يكن محور اهتمامه الرئيسي في ذلك الوقت، إلا أنه ركز على البحث، لكنه وجد الموضوع رائعًا.كما فعل العديد من الطلاب في الفصل، بما في ذلك مارتن فيلدمان MEng '14.انضم فيلدمان إلى مجموعة أبحاث هارت بدوام كامل بعد حصوله على درجة الماجستير في التصنيع المتقدم.هناك ارتبطوا بالمصلحة المشتركة في AM.لقد رأوا فرصة للابتكار باستخدام تقنية تصنيع المعادن المضافة التي أثبتت جدواها والمعروفة باسم اللحام بالليزر لطبقة المسحوق واقترحوا جلب مفهوم تصنيع المعادن المضافة إلى نطاق صناعي.في عام 2015 قاموا بتأسيس شركة VulcanForms.وقال هارت: "لقد قمنا بتطوير بنية AM Machine Architecture لإنتاج أجزاء ذات جودة وإنتاجية استثنائية"."و نحن.تم دمج أجهزتنا في نظام تصنيع رقمي بالكامل يجمع بين التصنيع الإضافي والمعالجة اللاحقة والتصنيع الدقيق."على عكس الشركات الأخرى التي تبيع الطابعات ثلاثية الأبعاد للآخرين لتصنيع قطع الغيار، تستخدم VulcanForms أسطولها من المركبات لتصنيع وبيع قطع غيار الآلات الصناعية للعملاء.نمت VulcanForms إلى ما يقرب من 400 موظف.افتتح الفريق أول إنتاج له العام الماضي.مشروع يسمى "VulcanOne".تعد جودة ودقة الأجزاء التي تنتجها شركة VulcanForms أمرًا بالغ الأهمية لمنتجات مثل الغرسات الطبية والمبادلات الحرارية ومحركات الطائرات.يمكن لآلاتهم طباعة طبقات رقيقة من المعدن.وأضاف هارت، عضو مجلس إدارة الشركة: "نحن ننتج أجزاء يصعب تصنيعها، أو في بعض الحالات، يستحيل تصنيعها".يمكن للتكنولوجيا التي طورتها VulcanForms أن تساعد في إنتاج الأجزاء والمنتجات بطريقة أكثر استدامة، إما بشكل مباشر من خلال عملية إضافة، أو بشكل غير مباشر من خلال سلسلة توريد أكثر كفاءة ومرونة. إحدى الطرق التي تساهم بها VulcanForms وAM ككل في الاستدامة هي من خلال توفير المواد. العديد من المواد المستخدمة في نماذج فولكان، مثل سبائك التيتانيوم، تتطلب الكثير من الطاقة.جزء من التيتانيوم، فأنت تستخدم مواد أقل بكثير من عمليات التصنيع التقليدية.كفاءة المواد هي المكان الذي يرى هارت أن التصنيع المُصنّع يُحدث فرقًا كبيرًا من حيث توفير الطاقة.يشير هارت أيضًا إلى أن التصنيع المُضاف يمكنه تسريع الابتكار في تقنيات الطاقة النظيفة، بدءًا من المحركات النفاثة الأكثر كفاءة وحتى مفاعلات الاندماج المستقبلية. "تتطلب الشركات التي تسعى إلى تقليل المخاطر وتوسيع نطاق تقنيات الطاقة النظيفة الخبرة والوصول إلى قدرات التصنيع المتقدمة، كما أن التصنيع الإضافي الصناعي هو أمر ضروري." ويضيف هارت: "إنها تحويلية في هذا الصدد".المنتج: الاحتكاك.يلتزم أستاذ الهندسة الميكانيكية كريبا فاراناسي وفريق LiquiGlide بخلق مستقبل خالٍ من الاحتكاك وتقليل النفايات بشكل كبير في هذه العملية.تأسست شركة LiquiGlide في عام 2012 على يد فاراناسي وخريجه ديفيد سميث SM '11، وقد طورت طلاءات متخصصة تسمح للسوائل "بالانزلاق" على الأسطح.يتم استخدام كل قطرة من المنتج، سواء تم عصرها من أنبوب معجون الأسنان أو تصفيتها من وعاء سعة 500 لتر في المصنع.تعمل الحاويات الخالية من الاحتكاك على تقليل نفايات المنتج بشكل كبير، وليست هناك حاجة لتنظيف الحاويات قبل إعادة التدوير أو إعادة الاستخدام.وقد حققت الشركة خطوات كبيرة في قطاع المنتجات الاستهلاكية.استخدم أحد عملاء Colgate تقنية LiquiGlide في تصميم زجاجة معجون أسنان Colgate Elixir، والتي فازت بالعديد من جوائز التصميم الصناعية.عقدت LiquiGlide شراكة مع المصمم الشهير عالميًا Yves Behar لتطبيق تقنيتهم ​​على منتجات التجميل ونظافة تغليف المنتجات الشخصية.وفي الوقت نفسه، زودتهم إدارة الغذاء والدواء الأمريكية بجهاز رئيسي.تطبيقات المستحضرات الصيدلانية الحيوية تخلق الفرص.وفي عام 2016، طورت الشركة نظامًا يجعل إنتاج الحاويات خاليًا من الاحتكاك.المعالجة السطحية لصهاريج التخزين والممرات والقواديس، مما يمنع المواد من الالتصاق بالجدران.يمكن للنظام تقليل هدر المواد بنسبة تصل إلى 99%."هذا يمكن أن يغير قواعد اللعبة حقًا.وقال فاراناسي، رئيس مجلس إدارة شركة LiquiGlide: "إنها توفر نفايات المنتج، وتقلل من مياه الصرف الصحي الناتجة عن تنظيف الخزانات، وتساعد في جعل عملية التصنيع خالية من النفايات".سطح الحاوية.عند تطبيقه على الحاوية، لا يزال يتم امتصاص مادة التشحيم في النسيج.تستقر القوى الشعرية وتسمح للسائل بالانتشار على السطح، مما يخلق سطحًا مشحمًا بشكل دائم يمكن لأي مادة لزجة أن تنزلق عليه.وتستخدم الشركة خوارزميات ديناميكية حرارية لتحديد التركيبات الآمنة للمواد الصلبة والسوائل اعتمادًا على المنتج، سواء كان معجون أسنان أو طلاء.قامت الشركة ببناء نظام رش آلي يمكنه التعامل مع الحاويات والخزانات في المصنع.بالإضافة إلى توفير الشركة لملايين الدولارات من هدر المنتجات، تعمل LiquiGlide على تقليل كمية المياه اللازمة للتنظيف المنتظم لهذه الحاويات حيث غالبًا ما يلتصق المنتج بالجدران.يتطلب التنظيف مع الكثير من الماء.على سبيل المثال، في الكيمياء الزراعية، هناك قواعد صارمة للتخلص من مياه الصرف الصحي السامة الناتجة.قال فاراناسي: “يمكن التخلص من كل هذا باستخدام LiquiGlide”.في حين أغلقت العديد من مصانع التصنيع في وقت مبكر من الوباء، مما أدى إلى تباطؤ تنفيذ مشاريع CleanTanX التجريبية في المصانع، فقد تحسن الوضع في الأشهر الأخيرة.تشهد فاراناسي طلبًا متزايدًا على تقنية LiquiGlide، خاصة بالنسبة للسوائل مثل معاجين أشباه الموصلات.تثبت شركات مثل Gradant، وVia Separations، وVulcanForms، وLiquiGlide أن توسيع الإنتاج لا يجب أن يأتي بتكلفة بيئية باهظة.التصنيع لديه القدرة على التوسع بشكل مستدام.مهندسي الميكانيكا، كان التصنيع دائمًا هو جوهر عملنا.وقالت إيفلين وانغ، أستاذة الهندسة في فورد والرئيسة السابقة لقسم الهندسة الميكانيكية: "على وجه الخصوص، في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، كان هناك دائمًا التزام بجعل التصنيع مستدامًا".كوكبنا جميل."مع قوانين مثل CHIPS وقانون العلوم التي تحفز التصنيع، سيكون هناك طلب متزايد على الشركات الناشئة والشركات التي تطور حلولاً تخفف من الأثر البيئي، مما يجعلنا أقرب إلى مستقبل أكثر استدامة.
خريجو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يبنون منصة لتسهيل النشر العلمي حول العالم
خبراء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يجتمعون معًا للحصول على الإلهام من التقدم في مجال التكنولوجيا العصبية