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La production était en plein été.Le Chips and Science Act, entré en vigueur en août, représente un investissement massif dans l’industrie manufacturière nationale aux États-Unis.Le projet de loi vise à développer considérablement l’industrie américaine des semi-conducteurs, à renforcer les chaînes d’approvisionnement et à investir dans la recherche et le développement pour réaliser de nouvelles percées technologiques.Selon John Hart, professeur de génie mécanique et directeur du laboratoire de fabrication et de productivité du Massachusetts Institute of Technology, le Chip Act n'est que le dernier exemple en date d'un intérêt accru notable de la part des fabricants ces dernières années.L’impact de la pandémie sur les chaînes d’approvisionnement, la géopolitique mondiale, ainsi que la pertinence et l’importance du développement durable », a déclaré Hart.Innovations dans les technologies industrielles.« Avec l’importance croissante accordée à l’industrie manufacturière, la durabilité doit être une priorité.Environ un quart de toutes les émissions de gaz à effet de serre en 2020 proviennent de l’industrie et de la fabrication.Les usines et les usines peuvent également épuiser les réserves d’eau locales et produire de grandes quantités de déchets, dont certains peuvent être toxiques.Pour résoudre ces problèmes et assurer la transition vers une économie à faibles émissions de carbone, il est nécessaire de développer de nouveaux produits et processus industriels ainsi que des technologies de production durables.Hart estime que les ingénieurs en mécanique ont un rôle essentiel à jouer dans ce rôle de transition."Les ingénieurs en mécanique ont une capacité unique à résoudre des problèmes critiques qui nécessitent des technologies matérielles de nouvelle génération et savent comment faire évoluer leurs solutions", a déclaré Hart, professeur et diplômé du département de génie mécanique du MIT.Offre des solutions aux problèmes environnementaux, ouvrant la voie à un avenir plus durable.Gradun : Cleantech Water Solutions L'industrie manufacturière a besoin d'eau, et en grande quantité.Une usine de fabrication de semi-conducteurs de taille moyenne utilise plus de 10 millions de gallons d’eau par jour.le monde souffre de plus en plus de sécheresse. Gradiant propose des solutions à ce problème d'eau. La société est dirigée par Anurag Bajpayee SM '08 PhD '12 et Prakash Govindan PhD '12, co-fondateurs et pionniers des projets d'eau durable ou de « technologies propres ».Bajpayee et Govindan, étudiants diplômés du laboratoire de transfert de chaleur nommé d'après Rosenova Kendall, partagent le pragmatisme et un penchant pour l'action.Lors d'une grave sécheresse à Chennai, en Inde, Govindan a développé pour son doctorat une technologie d'humidification-déshumidification qui imite le cycle naturel des pluies.Une technologie qu’ils ont baptisée Carrier Gas Extraction (CGE), et en 2013 ils ont tous deux fondé Gradient.CGE est un algorithme propriétaire qui prend en compte la variabilité de la qualité et de la quantité des eaux usées entrantes.L'algorithme est basé sur un nombre sans dimension, que Govindan a proposé un jour d'appeler le numéro Linhard en l'honneur de son superviseur."Si la qualité de l'eau dans le système change, notre technologie envoie automatiquement un signal pour ajuster le débit afin de ramener le nombre sans dimension à 1. Une fois qu'il revient à la valeur 1, vous serez à votre meilleur", a expliqué Govindan, COO de Gradiant. .Le système traite et traite les eaux usées des usines de fabrication pour les réutiliser, économisant ainsi des millions de dollars par an en gallons d'eau.Au fur et à mesure de la croissance de l'entreprise, l'équipe de Gradiant a ajouté de nouvelles technologies à son arsenal, notamment l'extraction sélective des polluants, une méthode économique permettant d'éliminer uniquement certains polluants, et un processus appelé osmose inverse à contre-courant, leur méthode de concentration de la saumure.Ils proposent désormais un ensemble complet de solutions technologiques pour le traitement de l'eau et des eaux usées pour les clients de secteurs tels que les produits pharmaceutiques, l'énergie, les mines, l'alimentation et les boissons, ainsi que l'industrie en pleine croissance des semi-conducteurs.« Nous sommes un fournisseur de solutions complètes d’approvisionnement en eau.Nous disposons d'une gamme de technologies propriétaires et choisirons parmi notre carquois en fonction des besoins de nos clients », a déclaré Bajpayee, PDG de Gradiant.« Les clients nous considèrent comme leur partenaire en matière d'eau.Nous pouvons résoudre leurs problèmes d’eau du début à la fin afin qu’ils puissent se concentrer sur leur cœur de métier.« Gradun a connu une croissance explosive au cours de la dernière décennie.À ce jour, ils ont construit 450 stations d’épuration de l’eau et des eaux usées qui traitent l’équivalent de 5 millions de foyers par jour.Grâce aux récentes acquisitions, l'effectif total est passé à plus de 500 personnes.Les solutions se reflètent chez leurs clients, parmi lesquels Pfizer, Anheuser-Busch InBev et Coca-Cola.Leurs clients comprennent également des géants des semi-conducteurs tels que Micron Technology, GlobalFoundries, Intel et TSMC.les eaux usées et l’eau ultra pure pour les semi-conducteurs ont vraiment augmenté », a déclaré Bajpayee.Les fabricants de semi-conducteurs ont besoin d’eau ultra pure pour produire de l’eau.Le total des matières dissoutes par rapport à l’eau potable est de quelques parties par million.Contrairement à la première, la quantité d'eau utilisée pour la fabrication des micropuces se situe entre les parties par milliard et les parties par quadrillion. Actuellement, le taux de recyclage moyen dans une usine (ou usine) de fabrication de semi-conducteurs à Singapour n'est que de 43 %. Grâce à notre technologie Ge C, ces usines peuvent recycler 98 à 99 % des « 10 millions de gallons d’eau dont elles ont besoin par unité de production.Cette eau recyclée est suffisamment propre pour être réinjectée dans le processus de fabrication.Nous avons éliminé ces rejets d'eau polluée, éliminant ainsi pratiquement la dépendance de l'usine de semi-conducteurs à l'approvisionnement public en eau.Bajpayee In, Fabry Ci subit une pression croissante pour améliorer sa consommation d'eau, ce qui rend la durabilité essentielle.vers davantage d'usines américaines par séparation : filtration chimique efficace telle que Bajpayee et Govindan, Shreya Dave '09, SM '12, PhD '16 s'est concentrée sur le dessalement pour son doctorat.Sous la direction de son conseiller, Jeffrey Grossman, professeur de science et d'ingénierie des matériaux, Dave a fabriqué une membrane qui pourrait permettre un dessalement plus efficace et moins coûteux.Après une analyse minutieuse des coûts et du marché, Dave a conclu que ses membranes de dessalement ne pouvaient pas être commercialisées.« Les technologies modernes sont vraiment efficaces dans ce qu’elles font.faire.Ils sont bon marché, produits en série et fonctionnent très bien.Il n'y avait pas de marché pour notre technologie », a déclaré Dave.Peu de temps après avoir soutenu sa thèse, elle a lu un article de synthèse dans la revue Nature qui a tout changé.L'article a identifié le problème.La séparation chimique, qui est au cœur de nombreux procédés industriels, nécessite beaucoup d’énergie.L'industrie a besoin de membranes plus efficaces et moins coûteuses.Dave pensait qu'elle pourrait avoir une solution.Après avoir identifié qu'il existait des opportunités économiques, Dave, Grossman et Brent Keller, PhD '16, ont créé Via Separations en 2017. Peu de temps après, ils ont choisi Engine comme l'une des premières entreprises à recevoir un financement en capital-risque du Massachusetts Institute of Technology.Actuellement, la filtration industrielle est réalisée en chauffant des produits chimiques à très haute température pour séparer les composés.Dave compare cela à faire bouillir toute l'eau jusqu'à ce qu'elle s'évapore pour faire des pâtes et ce qui reste, ce sont des spaghettis.En production, cette méthode de séparation chimique est gourmande en énergie et inefficace.Via Separations a créé l'équivalent chimique des produits « filtre à pâtes ».Au lieu d’utiliser la chaleur pour séparer, leurs membranes « filtrent » les composés.Cette méthode de filtration chimique consomme 90 % d'énergie en moins que les méthodes standards.Alors que la plupart des membranes sont fabriquées à partir de polymères, les membranes Via Separations sont fabriquées à partir de graphène oxydé, qui peut résister à des températures élevées et à des environnements difficiles.La membrane est calibrée selon les besoins du client en modifiant la taille des pores et la chimie de la surface.Actuellement, Dave et son équipe se concentrent sur l’industrie des pâtes et papiers comme point d’ancrage.Ils ont développé un système qui recycle une substance connue sous le nom de « liqueur noire » de manière plus économe en énergie.papier, seul un tiers de la biomasse est utilisé pour le papier.À l’heure actuelle, l’utilisation la plus précieuse des deux tiers restants des vieux papiers consiste à utiliser un évaporateur pour faire bouillir l’eau, la transformant ainsi d’un flux très dilué en un flux très concentré », a déclaré Dave.l’énergie produite est utilisée pour alimenter le processus de filtration.Ce système fermé est très consommateur d’énergie aux Etats-Unis.Nous pouvons le faire en plaçant un « filet à spaghetti » dans le chaudron, ajoute Dave.VulcanForms : Fabrication additive à l'échelle industrielle Il donne un cours sur l'impression 3D, mieux connue sous le nom de Fabrication Additive (AM).Même si ce n’était pas son objectif principal à l’époque, il se concentrait sur la recherche, mais il trouvait le sujet fascinant.Tout comme de nombreux étudiants de la classe, dont Martin Feldmann MEng '14.Feldmann a rejoint le groupe de recherche de Hart à temps plein après avoir obtenu une maîtrise en fabrication de pointe.Là, ils se sont liés d'intérêt mutuel pour la fabrication additive.Ils ont vu une opportunité d’innover en utilisant une technologie éprouvée de fabrication additive métallique connue sous le nom de soudage laser sur lit de poudre et ont proposé d’amener le concept de fabrication additive métallique à l’échelle industrielle.En 2015, ils fondent VulcanForms."Nous avons développé l'architecture de machine FA pour produire des pièces d'une qualité et d'une productivité exceptionnelles", a déclaré Hart."Et nous.Nos machines ont été intégrées dans un système de fabrication entièrement numérique combinant fabrication additive, post-traitement et usinage de précision.« Contrairement à d'autres entreprises qui vendent des imprimantes 3D à d'autres pour fabriquer des pièces, VulcanForms utilise sa flotte de véhicules pour fabriquer et vendre des pièces de machines industrielles à ses clients.VulcanForms compte désormais près de 400 employés.L'équipe a ouvert sa première production l'année dernière.entreprise appelée « VulcanOne ».La qualité et la précision des pièces produites par VulcanForms sont essentielles pour des produits tels que les implants médicaux, les échangeurs de chaleur et les moteurs d'avion.Leurs machines peuvent imprimer de fines couches de métal.«Nous produisons des pièces difficiles à fabriquer, voire impossibles à fabriquer», a ajouté Hart, membre du conseil d'administration de l'entreprise.La technologie développée par VulcanForms peut aider à produire des pièces et des produits de manière plus durable, soit directement via un processus additif, soit indirectement via une chaîne d'approvisionnement plus efficace et plus flexible. L'une des façons dont VulcanForms et AM dans son ensemble contribuent à la durabilité consiste à économies de matériaux. De nombreux matériaux utilisés dans VulcanForms, tels que les alliages de titane, nécessitent beaucoup d'énergie.une pièce en titane, vous utilisez beaucoup moins de matière que les procédés d'usinage traditionnels.C'est dans l'efficacité des matériaux que Hart estime que la fabrication additive fait une énorme différence en termes d'économies d'énergie.Hart souligne également que la fabrication additive peut accélérer l'innovation dans les technologies d'énergie propre, depuis les moteurs à réaction plus efficaces jusqu'aux futurs réacteurs à fusion. « Les entreprises qui cherchent à réduire les risques et à développer les technologies d'énergie propre ont besoin d'une expertise et d'un accès à des capacités de fabrication avancées, et la fabrication additive industrielle est une nécessité. transformateur à cet égard », ajoute Hart.Produit : Friction.Le professeur de génie mécanique Kripa Varanasi et l'équipe LiquiGlide s'engagent à créer un avenir sans friction et à réduire considérablement les déchets dans le processus.Fondée en 2012 par Varanasi et l'ancien élève David Smith SM '11, LiquiGlide a développé des revêtements spéciaux qui permettent aux liquides de « glisser » sur les surfaces.Chaque goutte de produit est utilisée, qu'elle soit extraite d'un tube de dentifrice ou égouttée d'un pot de 500 litres en usine.Les conteneurs sans friction réduisent considérablement les déchets de produits et il n'est pas nécessaire de nettoyer les conteneurs avant de les recycler ou de les réutiliser.l'entreprise a fait de grands progrès dans le secteur des produits de consommation.Un client de Colgate a utilisé la technologie LiquiGlide pour concevoir une bouteille de dentifrice Colgate Elixir, qui a remporté plusieurs prix de design de l'industrie.LiquiGlide s'est associé au designer de renommée mondiale Yves Behar pour appliquer sa technologie à l'hygiène des emballages de produits de beauté et personnels.Dans le même temps, la Food and Drug Administration américaine leur a fourni un appareil maître.Les applications biopharmaceutiques créent des opportunités.En 2016, l'entreprise a développé un système permettant une production de conteneurs sans friction.traitement de surface des réservoirs de stockage, des entonnoirs et des trémies, empêchant le matériau d'adhérer aux parois.Le système peut réduire les déchets de matériaux jusqu'à 99 %.« Cela pourrait vraiment changer la donne.Cela permet d'économiser les déchets de produits, de réduire les eaux usées provenant du nettoyage des réservoirs et de contribuer à rendre le processus de fabrication sans déchets », a déclaré Varanasi, président de LiquiGlide.surface du récipient.Lorsqu'il est appliqué sur un récipient, le lubrifiant est toujours absorbé par la texture.Les forces capillaires stabilisent et permettent au liquide de se répandre sur la surface, créant une surface lubrifiée en permanence sur laquelle peut glisser tout matériau visqueux.L'entreprise utilise des algorithmes thermodynamiques pour déterminer les combinaisons sûres de solides et de liquides en fonction du produit, qu'il s'agisse de dentifrice ou de peinture.L’entreprise a construit un système de pulvérisation robotisé capable de manipuler des conteneurs et des réservoirs dans l’usine.En plus d'économiser des millions de dollars à l'entreprise en déchets de produits, LiquiGlide réduit considérablement la quantité d'eau nécessaire pour nettoyer régulièrement ces conteneurs où le produit colle souvent aux parois.Nécessite un nettoyage avec beaucoup d’eau.Par exemple, en agrochimie, il existe des règles strictes pour l’élimination des eaux usées toxiques qui en résultent.Tout cela peut être éliminé avec LiquiGlide », a déclaré Varanasi.Alors que de nombreuses usines de fabrication ont fermé leurs portes au début de la pandémie, ralentissant le déploiement des projets pilotes CleanTanX dans les usines, la situation s'est améliorée ces derniers mois.Varanasi connaît une demande croissante pour la technologie LiquiGlide, notamment pour les liquides tels que les pâtes semi-conductrices.Des entreprises telles que Gradant, Via Separations, VulcanForms et LiquiGlide prouvent que l'augmentation de la production ne nécessite pas nécessairement un coût environnemental élevé.Le secteur manufacturier a le potentiel d’évoluer de manière durable.ingénieurs en mécanique, la fabrication a toujours été au cœur de notre travail.En particulier, au MIT, il y a toujours eu un engagement à rendre la fabrication durable », a déclaré Evelyn Wang, professeur d'ingénierie chez Ford et ancienne directrice du département de génie mécanique.notre planète est belle.« Avec des lois comme CHIPS et la Science Act qui stimulent la fabrication, il y aura une demande croissante de start-ups et d'entreprises qui développent des solutions qui atténuent l'impact environnemental, nous rapprochant ainsi d'un avenir plus durable.
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