Instytuty partnerskie NC wzmacniają przemysł wytwórczy w USA
Data opublikowania:Silny przemysł wytwórczy w Stanach Zjednoczonych zapewnia stałe miejsca pracy, większy produkt krajowy brutto, zdrowe łańcuchy dostaw i bezpieczną armię. Uznając potrzebę Stanów Zjednoczonych w zakresie konkurowania na globalnym rynku produkcyjnym, w 2014 r. Kongres utworzył Krajową Sieć Innowacji w Produkcji. Znana jako Produkcja USAsieć ta zrzesza partnerów akademickich, przemysłowych i rządowych w celu rozwijania technologii produkcyjnych w różnych obszarach.
NC State University, potęga w dziedzinie badań i innowacji, jest głównym partnerem Manufacturing USA. Byliśmy częścią siedmiu instytutów produkcyjnych — tylko jedna instytucja akademicka współpracowała z tak wieloma.
Posiadamy szeroką bazę wiedzy, o czym świadczy różnorodność sektorów, w które jesteśmy zaangażowani: dystrybucja energii, tekstylia, bioprodukcja i technologia produkcji. Nasza rozbudowana infrastruktura badawcza wzmacnia naszą wiedzę specjalistyczną; Stan NC Kampus Stulecia znajduje się najnowocześniejsze laboratoria, centra i podstawowe obiekty. Dzięki tym aktywom NC State odgrywa kluczową rolę we wzmacnianiu zdolności produkcyjnych USA.
Oto, jak rozwijamy amerykańską produkcję, sektor po sektorze.
Dystrybucja mocy
MocAmeryka wprowadza nową generację wydajnej elektryfikacji, współpracując ze swoimi 82 członkami w celu przyspieszenia komercjalizacji chipów półprzewodnikowych mocy i elektroniki, którą umożliwiają. Jest to jedyny instytut Manufacturing USA zarządzany przez partnera akademickiego: NC State.
Chipy półprzewodnikowe są wykorzystywane na wiele sposobów, w tym w pojazdach, centrach danych, elektronice użytkowej, urządzeniach, wojskowych systemach obronnych. Prace PowerAmerica skupiają się na wydajnych chipach półprzewodnikowych o szerokiej przerwie energetycznej, które obsługują wyższe napięcia, częstotliwości i temperatury niż w przypadku tradycyjnych materiałów półprzewodnikowych. Aby pobudzić badania i rozwój w zakresie półprzewodników w USA, CHIPS i ustawa o nauce została podpisana w 2022 r.
PowerAmerica już przyniosła postęp w technologii półprzewodników. Jako instytucja wiodąca, NC State umożliwia PowerAmerica opracowywanie projektów badawczych, administrowanie wnioskami i wspieranie dziesiątek swoich członków.
„PowerAmerica to krajowe centrum obsługujące kraj” – powiedział Wiktor Veliadis, dyrektor wykonawczy PowerAmerica i profesor inżynierii elektrycznej stanu NC. „Praca, którą wykonujemy przy produkcji chipów, zakończyła się sukcesem — nie opuszczają one naszych brzegów i nie trzeba ich ponownie osadzać”.
Oferujemy zasoby przygotowane do obsługi PowerAmerica. Centrum badawcze inżynierii systemów przyszłości w zakresie dostarczania i zarządzania energią elektryczną ze źródeł odnawialnych (FREEDM)., oparta na Kampusie Centennial, przewodzi innym krajowym uniwersytetom w poprawie bezpieczeństwa i zrównoważonego rozwoju sieci elektroenergetycznych. Pod administracyjnym przywództwem stanu NC PowerAmerica jest samowystarczalnym instytutem produkcyjnym finansowanym przez swoich członków i działającym na rzecz ich członków.
„Kiedy prowadzisz duży program i radzisz sobie dobrze, mówi to rządowi: «Przyjedź do stanu Karolina Północna i odniesiesz sukces»” – powiedział Veliadis.
Bioprodukcja
Przemysł bioprodukcyjny wykorzystuje komórki żywych organizmów do wytwarzania produktów, których nie są w stanie wytworzyć inne procesy, lub do zastąpienia procesów niezrównoważonych. Jest to szczególnie istotna branża w Karolinie Północnej — dziesiątki firm bioprodukcyjnych zbudowały lokalizacje na obszarze Trójkąta Badawczego. Jako flagowy uniwersytet STEM w Karolinie Północnej, NC State odgrywa kluczową rolę w budowaniu nowej generacji liderów bioprodukcji.
Posiadamy infrastrukturę do rozwoju potężnego przemysłu bioprodukcyjnego na poziomie stanowym i krajowym. The Centrum Szkoleniowo-Edukacyjne w zakresie Biomanufacturingu Golden LEAF (BTEC), zlokalizowana na kampusie Centennial, oferuje możliwości szkoleniowe i kształci wykwalifikowanych specjalistów dla siły roboczej w branży. Program Biotechnologiczny (BIT) bada molekularną stronę biotechnologii i Centrum Inżynierii Genetycznej i Społeczeństwa (GES) bada społeczne implikacje inżynierii genetycznej stosowanej w bioprodukcji. Razem jednostki te oferują dynamiczne, interdyscyplinarne podejście do wspierania naszych instytutów bioprodukcji.
The Narodowy Instytut Innowacji w Produkcji Biofarmaceutyków (NIIMBL), wykorzystuje technologię bioprodukcji do tworzenia leków i szczepionek. Jej celem jest odkrycie i wdrożenie nowych technologii, które sprawią, że farmaceutyki będą bezpieczniejsze, bardziej dostępne na całym świecie i wydajniejsze w produkcji. Jako partner firma NC State pracowała nad projektami dotyczącymi szczepionek mRNA, wektorów wirusów związanych z adenowirusami, białkami komórek gospodarzy i nie tylko. NIIMBL opracowuje i prowadzi również możliwości szkolenia siły roboczej.
„Jeśli chodzi o konsumentów, mamy nadzieję, że te leki biologiczne, które są obecnie bardzo drogie i trudne w utrzymaniu, będą bardziej dostępne na całym świecie” – powiedział Rubena Carbonella, starszy specjalista ds. strategii technologicznej NIIMBL i wybitny profesor inżynierii chemicznej i biomolekularnej Franka Hawkinsa Kenana. „Miejmy nadzieję, że dzięki tym badaniom amerykańskie firmy staną się bardziej rentowne i konkurencyjne”.
Instytut BioMADE działa na rzecz rozwoju bioprodukcji przemysłowej poprzez tworzenie nowych technologii, wzmacnianie przygotowanej siły roboczej i tworzenie możliwości gospodarczych. Jako partner BioMADE, NC State opracowuje kompleksowy kurs online dla studentów i profesjonalistów. Kurs obejmie podstawy procesów bioprodukcji oraz zbada obecny i przyszły stan bioprzemysłu.
„Mam nadzieję, że projekt BioMADE pomoże zwiększyć świadomość na temat bioprodukcji przemysłowej” – stwierdził Gary'ego Gilleskiego, dyrektor wykonawczy BTEC. „To rozwijająca się dziedzina, oferująca wiele zalet w porównaniu z produkcją metodą syntezy chemicznej i jest to bardzo ważny przemysł dla naszego obszaru geograficznego”.
Naszym trzecim partnerem jest Instytut Zaawansowanej Produkcji Regeneracyjnej, która wykorzystuje biotechnologię do tworzenia tkanek ludzkich i zwierzęcych. W NC State badacze sprawdzili, jak oceniać jakość tkanek podczas procesu produkcyjnego. Stworzyli interfejs oprogramowania i bioreaktor do hodowli tkanek i monitorowania ich dojrzewania.
Projekt zakończył się w 2021 roku, ale nasze badania odgrywają ważną rolę w całym procesie bioprodukcji.
„To pokazuje różnorodność projektów w sektorze produkcyjnym” – stwierdził Rohana Shirwaikera, profesor i stypendysta uniwersytecki na Wydziale Inżynierii Przemysłowej i Systemów stanu NC. „Zazwyczaj myślisz o fizycznych produktach i procesach, ale monitorowanie jakości jest podstawą produkcji”.
Technologia tekstylna
Tekstylia są w coraz większym stopniu nasycone technologią, niezależnie od tego, czy chodzi o ochronę członków służby wojskowej, czy monitorowanie tętna podczas ćwiczeń. Jako członek Zaawansowane tkaniny funkcjonalne Ameryki (AFFOA), NC State łączy badania z rozwojem siły roboczej, aby przyspieszyć ten postęp.
Wilson College of Textiles jest już liderem w amerykańskich badaniach i produkcji tekstyliów. Jako wiodące na świecie centrum edukacji, badań i innowacji w dziedzinie tekstyliów, uczelnia wyrobiła sobie markę w branży, zarówno przygotowując absolwentów do pracy w tej dziedzinie, jak i prowadząc najnowocześniejsze badania i innowacje.
„Branża tekstylna ufa nam i wie, że możemy dostarczyć produkty” – powiedział Xiangwu Zhanga, prodziekan uczelni ds. badań.
Jednostka rozszerzająca uczelni, Zeis Textiles Extension for Economic Development, wspiera branżę poprzez szkolenie pracowników branży tekstylnej i produkcję prototypów na bazie tekstyliów. Współpraca z AFFOA to krok dalej, mająca na celu zwiększenie zdolności amerykańskiego przemysłu tekstylnego do włączania zaawansowanych tkanin i inteligentnych urządzeń do produktów poprzez innowacyjne programy szkoleniowe i badania. Wydział Wilson College of Textiles współpracuje również z AFFOA przy opracowywaniu tekstyliów funkcjonalnych nowej generacji i systemów opartych na tekstyliach.
Zhang powiedział, że jest dwóch głównych inwestorów w zaawansowane tkaniny: konsumenci wojskowi i konsumenci specjalizujący się w ćwiczeniach. W NC State naukowcy pracują nad udoskonaleniem wielu właściwości materiałów, aby poprawić ich wydajność i funkcjonalność, np. zarządzanie wilgocią w kamizelkach kuloodpornych. Odzież ochronna nie przepuszcza łatwo wilgoci, co jest niewygodne dla noszących ją członków służby wojskowej. Naukowcy badają także sposoby integrowania i testowania na dużą skalę funkcjonalnych włókien i przędzy w tkaninie pod kątem różnych zastosowań.
„Rozumiemy tkaniny od podszewki” – powiedział Zhang.
Proces produkcji
Zaawansowana produkcja jest ze sobą powiązana w historii Karoliny Północnej; stan przoduje w branżach produkcyjnych, takich jak tekstylia, meble i elektronika. Inteligentna produkcja wykorzystuje technologie takie jak robotyka, zaawansowane systemy czujników i duże zbiory danych w celu optymalizacji produkcji. Ten zaawansowany rodzaj produkcji nie tylko poprawia wydajność, ale także pozwala operacjom reagować na zmieniające się okoliczności.
NC State jest partnerem w dwóch powiązanych instytutach. The Instytut innowacji w zakresie inteligentnej produkcji czystej energii (CESMII) opracowuje technologie takie jak inteligentne czujniki, które mogą zmniejszyć wydatki na energię w zaawansowanej produkcji. Szybki postęp we wdrażaniu intensyfikacji procesów (RAPID) poprawia wydajność w branżach przetwórczych poprzez rozwój modułowej technologii intensyfikacji procesów chemicznych, która obejmuje podejścia takie jak łączenie rodzajów etapów produkcyjnych lub stosowanie tylko tyle, ile potrzeba procesów specyficznych dla miejsca, zamiast wysyłania dużych ilości materiałów na odległość, roślina na większą skalę.
Uniwersytet dysponuje doświadczeniem, infrastrukturą i wiedzą specjalistyczną niezbędną do tworzenia inteligentnych technologii produkcyjnych w Karolinie Północnej.
„Moc intelektualna NC State stanowi ważną część naszego zaangażowania” – powiedział Phila Westmorelanda, profesor w Katedrze Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej. „W Karolinie Północnej mamy duże doświadczenie w produkcji, obecnie wspierane przez naszą uniwersytecką wiedzę w zakresie polimerów, farmaceutyków i biopaliw. Stan NC może poszczycić się także tradycją w kształceniu absolwentów gotowych do pracy w branży, zwłaszcza z naszych wydziałów inżynieryjnych”.
Jako partner CESMII i RAPID, NC State łączy swoje umiejętności w zakresie badań akademickich i know-how w zakresie produkcji. Instytut Włókniny, Centrum Wytwarzania Przyrostowego i Logistyki oraz program studiów z zakresu nauk o papierze i inżynierii już integrują środowisko akademickie i produkcyjne z różnych branż.
„Stan Karoliny Północnej od dawna prowadzi działalność w zakresie kontaktów przemysłowych” – powiedział Westmoreland. „Rozbudowa rolnictwa i przemysłu stanu NC stanowi kluczową część DNA uniwersytetu”.
Oryginalne źródło artykułu: Wiadomości stanowe NC