מכון שותפי NC State מחזקים את תעשיית הייצור בארה"ב
תאריך פרסום:תעשיית ייצור חזקה בארצות הברית מובילה לעבודות קבועות, גידול בתוצר המקומי הגולמי, שרשרת אספקה בריאה וצבא בטוח. מתוך הכרה בצורך של ארצות הברית להתחרות בשוק ייצור עולמי, הקונגרס הקים את הרשת הלאומית לחדשנות ייצור בשנת 2014. ידוע בתור ייצור ארה"ב, רשת זו מפגישה שותפים אקדמיים, תעשייה וממשל כדי לבנות טכנולוגיית ייצור בתחומים מגוונים.
אוניברסיטת NC State, מעצמה במחקר וחדשנות, היא שותפה מובילה בייצור בארה"ב. היינו חלק משבעה מכוני ייצור - רק מוסד אקדמי אחד אחר עבד עם כל כך הרבה.
יש לנו בסיס ידע עצום, שרוחב הענפים שאנו עוסקים בהם: הפצת חשמל, טקסטיל, ייצור ביולוגי וטכנולוגיית ייצור. תשתית המחקר הענפה שלנו מחזקת את המומחיות שלנו; של מדינת NC קמפוס המאה הוא ביתם של מעבדות חדשניות, מרכזים ומתקני ליבה. עם נכסים אלה, NC State ממלאת תפקיד מפתח בחיזוק יכולות הייצור בארה"ב.
הנה איך אנחנו בונים את הייצור האמריקאי, מגזר אחר מגזר.
חלוקת כוח
PowerAmerica היא פותחת את הדור הבא של חשמול יעיל על ידי עבודה עם 82 חבריה כדי להאיץ את המסחור של שבבי מוליכים למחצה כוח והאלקטרוניקה שהם מאפשרים. זהו המכון היחיד לייצור ארה"ב המנוהל על ידי שותף אקדמי: NC State.
שבבי מוליכים למחצה משמשים בדרכים רבות, כולל כלי רכב, מרכזי נתונים, מוצרי אלקטרוניקה, מכשירי חשמל, מערכות הגנה צבאיות. העבודה של PowerAmerica מתמקדת בשבבי מוליכים למחצה רחבי פס יעילים, התומכים במתחים, תדרים וטמפרטורות גבוהים יותר מאלה של חומרים מוליכים למחצה מסורתיים. כדי להגביר את המחקר והפיתוח של מוליכים למחצה בארה"ב, ה חוק השבבים והמדע נחתם בשנת 2022.
PowerAmerica כבר הביאה להתקדמות בטכנולוגיית מוליכים למחצה. כמוסד המוביל שלה, NC State מאפשרת ל-PowerAmerica לפתח פרויקטי מחקר, לנהל הצעות ולסנגר עבור עשרות חבריה.
"PowerAmerica הוא מרכז לאומי המשרת את המדינה", אמר ויקטור וליאדיס, המנהל הבכיר של PowerAmerica ופרופסור להנדסת חשמל במדינת NC. "העבודה שאנו עושים בייצור שבבים הצליחה - הם לא עוזבים את החופים שלנו, ואין צורך לאחוז אותם מחדש".
אנו מציעים משאבים שנועדו לתמוך ב-PowerAmerica. המרכז לחקר מערכות הנדסת מערכות לאספקה וניהול אנרגיה חשמלית מתחדשת עתידית, המבוססת על קמפוס Centennial, מובילה אוניברסיטאות לאומיות אחרות בשיפור האבטחה והקיימות של רשתות החשמל. ותחת ההנהגה האדמיניסטרטיבית של מדינת NC, PowerAmerica הוא מכון ייצור המקיים את עצמו הממומן על ידי חבריו ותומך בו.
"כשאתה מנהל תוכנית גדולה ואתה מצליח, זה אומר לממשלה, 'אתה בא למדינת NC, אתה הולך להצליח'", אמר וליאדיס.
ייצור ביולוגי
תעשיית הייצור הביולוגי משתמשת בתאים של אורגניזמים חיים כדי לייצר מוצרים שתהליכים אחרים אינם יכולים או כדי להחליף תהליכים לא ברי קיימא. זוהי תעשייה חיונית בצפון קרוליינה במיוחד - עשרות חברות לייצור ביולוגי בנו מיקומים באזור משולש המחקר. כאוניברסיטת STEM של צפון קרוליינה, מדינת NC ממלאת תפקיד מפתח בבניית הדור הבא של מובילי ייצור ביולוגי.
יש לנו את התשתית להצמיח תעשיית ייצור ביולוגית רבת עוצמה ברמה הממלכתית והלאומית. ה Golden LEAF מרכז הדרכה וחינוך לייצור ביולוגי (BTEC), הממוקם בקמפוס Centennial, מציע הזדמנויות הכשרה ומפתח אנשי מקצוע מיומנים לכוח העבודה של התעשייה. תוכנית הביוטכנולוגיה (BIT) לומד את הצד המולקולרי של הביוטכנולוגיה, ואת מרכז הנדסה גנטית וחברה (GES) בוחן השלכות חברתיות של הנדסה גנטית המשמשת בייצור ביולוגי. יחד, יחידות אלו מציעות גישה דינמית ובינתחומית לתמיכה במכוני הייצור הביולוגי שלנו.
ה המכון הלאומי לחדשנות בייצור ביו-פרמצבטיקה (NIIMBL), משתמש בטכנולוגיית ייצור ביולוגי כדי ליצור תרופות וחיסונים. המטרה שלה היא לגלות וליישם טכנולוגיות חדשות שיהפכו את התרופות לבטוחות יותר, זמינות יותר ברחבי העולם ויעילות יותר לייצור. כשותפה, NC State עבדה על פרויקטים עם חיסוני mRNA, וקטורים של וירוסים הקשורים לאדנו, חלבונים בתאי מארח ועוד. NIIMBL גם מפתחת ומקיימת הזדמנויות הכשרה לכוח העבודה.
"מקצה הצרכנים, אנו מקווים שהתרופות הביולוגיות הללו, שכרגע יקרות מאוד וקשות לתחזוקה, נגישות יותר ברחבי העולם", אמר. רובן קרבונל, האסטרטג הטכנולוגי הבכיר של NIIMBL והפרופסור המובהק של פרנק הוקינס קינן להנדסה כימית וביו-מולקולרית. "אני מקווה שהמחקר הזה גם יהפוך חברות אמריקאיות לרווחיות יותר ותחרותיות יותר".
המכון BioMADE פועלת להגדלת ייצור ביולוגי תעשייתי על ידי בניית טכנולוגיות חדשות, חיזוק כוח אדם מוכן ויצירת הזדמנויות כלכליות. כשותפה של BioMADE, NC State מפתחת קורס מקוון מקיף לסטודנטים ואנשי מקצוע כאחד. הקורס יכסה את היסודות של תהליכי ייצור ביו ויבחן את המצב הנוכחי והעתידי של תעשיות ביו.
"אני מקווה ש-BioMADE יכולה לעזור ליצור מודעות גדולה יותר לייצור ביולוגי תעשייתי", אמר גארי גילסקי, מנכ"ל BTEC. "זהו תחום צומח, מציע יתרונות רבים על פני ייצור באמצעות סינתזה כימית, וזו תעשייה חשובה מאוד לאזור הגיאוגרפי שלנו".
השותף השלישי שלנו הוא מכון ייצור רגנרטיבי מתקדם, המשתמשת בביוטכנולוגיה ליצירת רקמות של בני אדם ובעלי חיים. ב-NC State חוקרים בחנו כיצד להעריך את איכות הרקמות במהלך תהליך הייצור. הם יצרו ממשק תוכנה וביו-ריאקטור כדי לתרבת רקמות ולנטר אותן עם התבגרותן.
הפרויקט הסתיים בשנת 2021, אך המחקר שלנו ממלא תפקיד חשוב בכל תהליך הייצור הביולוגי.
"זה מראה את המגוון של פרויקטים בייצור", אמר רוהן שירווייקר, פרופסור וחוקר אוניברסיטה במחלקה להנדסת תעשייה ומערכות במדינת NC. "בדרך כלל אתה חושב על מוצרים ותהליכים פיזיים, אבל ניטור איכות הוא בליבת הייצור."
טכנולוגיית טקסטיל
טקסטיל מקבל יותר ויותר טכנולוגיה, בין אם זה הגנה על חברי השירות הצבאי או ניטור דופק במהלך פעילות גופנית. כחבר ב בדים פונקציונליים מתקדמים של אמריקה (AFFOA), NC State משלבת מחקר עם פיתוח כוח אדם כדי לקדם התקדמות זו.
מכללת וילסון לטקסטיל כבר מובילה במחקר וייצור טקסטיל אמריקאי. כמרכז המוביל בעולם לחינוך, מחקר וחדשנות בטקסטיל, המכללה הטביעה את חותמה בתעשייה, הן על ידי הכנת בוגרים לתחום והן על ידי ביצוע מחקר וחדשנות מתקדמים.
"תעשיית הטקסטיל סומכת עלינו ויודעת שאנחנו יכולים לספק", אמר שיאנגוו ג'אנג, דיקן המשנה למחקר של המכללה.
יחידת ההרחבה של המכללה, זיס שלוחת טקסטיל לפיתוח כלכלי, מחזקת את התעשייה באמצעות הכשרת עובדי טקסטיל וייצור אבות טיפוס מבוססי טקסטיל. זה הולך צעד קדימה בעבודה עם AFFOA כדי לקדם את היכולת של תעשיית הטקסטיל האמריקאית לשלב בדים מתקדמים והתקנים חכמים במוצרים באמצעות תוכניות הכשרה ומחקר חדשניות. הפקולטה במכללת וילסון לטקסטיל גם משתפת פעולה עם AFFOA לפיתוח הדור הבא של טקסטיל פונקציונלי ומערכות מבוססות טקסטיל.
ישנם שני משקיעים עיקריים בבדים מתקדמים, אמר ג'אנג: הצבא וצרכנים בעלי ידע בפעילות גופנית. ב-NC State, חוקרים עובדים לשיפור מאפיינים רבים של חומרים כדי לשפר את הביצועים והפונקציונליות שלהם, כמו ניהול לחות עבור שריון גוף. ציוד מגן לא משחרר בקלות לחות, וזה לא נוח לאנשי השירות הצבאי שלובשים אותם. החוקרים גם חוקרים כיצד לשלב ולבדוק סיבים וחוטים פונקציונליים בבד בקנה מידה גדול עבור יישומים שונים.
"אנחנו מבינים בדים מבפנים החוצה," אמר ג'אנג.
תהליכי ייצור
ייצור מתקדם שזור בהיסטוריה של צפון קרוליינה; המדינה הובילה תעשיות מבוססות ייצור כמו טקסטיל, רהיטים ואלקטרוניקה. Smart Manufacturing משתמשת בטכנולוגיות כמו רובוטיקה, מערכות חיישנים מתקדמות וביג דאטה כדי לייעל את הייצור. סוג ייצור מתקדם זה לא רק משפר את היעילות אלא גם מאפשר לפעולות להגיב לנסיבות המתפתחות.
NC State שותפה בשני מכונים קשורים. ה Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute (CESMII) מפתחת טכנולוגיה כמו חיישנים חכמים שיכולים להפחית את הוצאות האנרגיה בייצור מתקדם. התקדמות מהירה בפריסת העצמת תהליכים (RAPID) משפר את היעילות בתעשיות התהליכיות על ידי פיתוח טכנולוגיית העצמת תהליכים כימית מודולרית, הכוללת גישות כמו שילוב סוגי שלבי ייצור או שימוש רק בתהליכים ספציפיים לאתר, לפי הצורך, במקום לשלוח כמויות גדולות של חומרים מרחוק, מפעל בקנה מידה גדול יותר.
לאוניברסיטה יש את הניסיון, התשתית והמומחיות לבנות טכנולוגיות ייצור חכמות בצפון קרוליינה.
"החוזקות האינטלקטואליות של מדינת NC הן חלק חשוב מהמעורבות שלנו", אמר פיל ווסטמורלנד, פרופסור במחלקה להנדסה כימית וביו-מולקולרית. "יש לנו רקע חזק בייצור כאן בצפון קרוליינה, כעת נתמך על ידי המומחיות האוניברסיטאית שלנו בפולימרים, תרופות וביו-דלקים. למדינת NC יש גם מורשת של ייצור בוגרים מוכנים לתעשייה, במיוחד ממחלקות ההנדסה שלנו".
כשותפה של CESMII ו-RAPID, NC State משלבת את כישוריה במחקר אקדמי ובידע בייצור. המכון הלא ארוגים, המרכז לייצור תוסף ולוגיסטיקה, ותכנית לימודי מדעי והנדסה נייר כבר משלבים את האקדמיה והייצור בתעשיות שונות.
"למדינת NC יש זמן רב פעילות של קשר תעשייתי", אמר ווסטמורלנד. "הרחבות החקלאיות והתעשייתיות של מדינת NC היו חלק מרכזי מה-DNA של האוניברסיטה."
מקור המאמר המקורי: חדשות NC State