NC State Partner Institutes stärker den amerikanska tillverkningsindustrin
Publiceringsdatum:En stark tillverkningsindustri i USA leder till fasta jobb, ökad bruttonationalprodukt, sunda leveranskedjor och en säker militär. Kongressen insåg USA:s behov av att konkurrera på en global tillverkningsmarknad och etablerade National Network for Manufacturing Innovation 2014. Känd som Tillverkar USA, detta nätverk sammanför akademiska, industri- och regeringspartners för att bygga upp tillverkningsteknik inom olika områden.
NC State University, ett kraftpaket inom forskning och innovation, är en topppartner inom tillverkningsindustrin i USA. Vi har varit en del av sju tillverkningsinstitut – bara en annan akademisk institution har arbetat med så många.
Vi har en stor kunskapsbas, vilket framgår av bredden av sektorer vi är involverade i: kraftdistribution, textilier, biotillverkning och tillverkningsteknik. Vår omfattande forskningsinfrastruktur stärker vår expertis; NC statens Centennial Campus är hem för banbrytande labb, centra och kärnanläggningar. Med dessa tillgångar spelar NC State en nyckelroll för att stärka USA:s tillverkningskapacitet.
Så här bygger vi upp amerikansk tillverkning, sektor för sektor.
Kraftfördelning
PowerAmerica inleder nästa generation av effektiv elektrifiering genom att arbeta med sina 82 medlemmar för att påskynda kommersialiseringen av krafthalvledarchips och den elektronik de möjliggör. Det är det enda Manufacturing USA-institutet som drivs av en akademisk partner: NC State.
Halvledarchips används på många sätt, inklusive fordon, datacenter, hemelektronik, apparater, militära försvarssystem. PowerAmericas arbete fokuserar på effektiva halvledarchips med breda bandgap, som stöder högre spänningar, frekvenser och temperaturer än traditionella halvledarmaterial. För att stärka amerikansk halvledarforskning och -utveckling CHIPS och vetenskapslagen undertecknades 2022.
PowerAmerica har redan åstadkommit framsteg inom halvledarteknologi. Som sin ledande institution gör NC State det möjligt för PowerAmerica att utveckla forskningsprojekt, administrera förslag och förespråka sina dussintals medlemmar.
"PowerAmerica är ett nationellt centrum som tjänar landet," sa Victor Veliadis, PowerAmericas verkställande direktör och professor i NC State elektroteknik. "Arbetet vi gör med att tillverka chips har varit framgångsrikt - de lämnar inte våra kuster och de behöver inte landas igen."
Vi erbjuder resurser för att stödja PowerAmerica. The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management (FREEDM) Systems Engineering Research Center, baserat på Centennial Campus, leder andra nationella universitet i att förbättra säkerheten och hållbarheten för elnät. Och under NC State administrativa ledarskap är PowerAmerica ett självbärande tillverkningsinstitut som finansieras av och förespråkar sina medlemmar.
"När du driver ett stort program och du gör det bra, säger det till regeringen, 'Du kommer till NC State, du kommer att bli framgångsrik'", sa Veliadis.
Biotillverkning
Biotillverkningsindustrin använder celler från levande organismer för att tillverka produkter som andra processer inte kan eller för att ersätta ohållbara processer. Det är en viktig industri i North Carolina, särskilt - dussintals biotillverkningsföretag har byggt platser i området Research Triangle. Som North Carolinas flaggskepp STEM-universitet spelar NC State en nyckelroll i att bygga upp nästa generations ledare inom biotillverkning.
Vi har infrastrukturen för att utveckla en kraftfull biotillverkningsindustri på statlig och nationell nivå. De Golden LEAF Biomanufacturing Training and Education Centre (BTEC), som ligger på Centennial Campus, erbjuder utbildningsmöjligheter och utvecklar skickliga yrkesmän för branschens arbetskraft. Bioteknikprogrammet (BIT) studerar den molekylära sidan av bioteknik, och Genetic Engineering and Society Center (GES) undersöker samhälleliga konsekvenser av genteknik som används inom biotillverkning. Tillsammans erbjuder dessa enheter ett dynamiskt, tvärvetenskapligt tillvägagångssätt för att stödja våra biotillverkningsinstitut.
De National Institute for Innovation in Manufacturing Biopharmaceuticals (NIIMBL), använder biotillverkningsteknik för att skapa mediciner och vacciner. Dess mål är att upptäcka och implementera ny teknik som kommer att göra läkemedel säkrare, mer tillgängliga över hela världen och effektivare att producera. Som partner har NC State arbetat med projekt med mRNA-vacciner, adenoassocierade virusvektorer, värdcellsproteiner med mera. NIIMBL utvecklar och genomför också utbildningsmöjligheter för personal.
"Från konsumenternas slut hoppas vi att dessa biologiska läkemedel, som för närvarande är mycket dyra och svåra att underhålla, är mer tillgängliga över hela världen," sa Ruben Carbonell, NIIMBL:s senior teknikstrateg och Frank Hawkins Kenan Distinguished Professor of Chemical and Biomolecular Engineering. "Denna forskning kommer förhoppningsvis också göra amerikanska företag mer lönsamma och konkurrenskraftiga."
Institutet BioMADE arbetar för att växa industriell biotillverkning genom att bygga ny teknik, stärka en förberedd arbetskraft och skapa ekonomiska möjligheter. Som BioMADE-partner utvecklar NC State en omfattande onlinekurs för både studenter och proffs. Kursen kommer att täcka grunderna för biotillverkningsprocesser och undersöka bioindustrins nuvarande och framtida tillstånd.
"Jag hoppas att BioMADE kan bidra till att skapa större medvetenhet om industriell biotillverkning," sa Gary Gilleskie, verkställande direktör för BTEC. "Det är ett växande område, erbjuder många fördelar jämfört med produktion genom kemisk syntes, och det är en mycket viktig industri för vårt geografiska område."
Vår tredje partner är Advanced Regenerative Manufacturing Institute, som använder bioteknik för att skapa mänskliga och djuriska vävnader. Vid NC State undersökte forskare hur man bedömer vävnadernas kvalitet under tillverkningsprocessen. De skapade ett mjukvarugränssnitt och en bioreaktor för att odla vävnader och övervaka dem när de mognar.
Projektet avslutades 2021, men vår forskning spelar en viktig roll i hela biotillverkningsprocessen.
"Detta visar mångfalden av projekt inom tillverkning," sa Rohan Shirwaiker, professor och universitetsforskare vid NC State's Department of Industrial and Systems Engineering. "Man tänker vanligtvis på fysiska produkter och processer, men kvalitetsövervakning är kärnan i tillverkningen."
Textilteknik
Textilier fylls allt mer med teknik, oavsett om det gäller att skydda militärtjänstmedlemmar eller att övervaka hjärtfrekvensen under träning. Som medlem i Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA), NC State kombinerar forskning med arbetskraftsutveckling för att främja dessa framsteg.
Wilson College of Textiles är redan ledande inom amerikansk textilforskning och tillverkning. Som världens främsta nav för textilutbildning, forskning och innovation har högskolan gjort sina spår i branschen, både genom att förbereda akademiker för området och genom att bedriva spjutspetsforskning och innovation.
"Textilindustrin litar på oss och vet att vi kan leverera", sa Xiangwu Zhang, högskolans biträdande dekan för forskning.
Högskolans förlängningsenhet, Zeis Textiles Extension for Economic Development, stärker branschen genom att utbilda textilanställda och producera textilbaserade prototyper. Det går ett steg längre att arbeta med AFFOA för att främja den amerikanska textilindustrins förmåga att integrera avancerade tyger och smarta enheter i produkter genom innovativa utbildningsprogram och forskning. Fakulteten vid Wilson College of Textiles samarbetar också med AFFOA för att utveckla nästa generations funktionella textilier och textilbaserade system.
Det finns två huvudinvesterare i avancerade tyger, sade Zhang: militären och motionskunniga konsumenter. På NC State arbetar forskare med att förbättra många egenskaper hos material för att förbättra deras prestanda och funktionalitet, som fukthantering för kroppsskydd. Skyddsutrustning släpper inte lätt ut fukt, vilket är obekvämt för militärtjänstemän som bär dem. Forskare studerar också hur man integrerar och testar funktionella fibrer och garn i tyg i stor skala för olika tillämpningar.
"Vi förstår tyger ut och in," sa Zhang.
Tillverkningsprocesser
Avancerad tillverkning är sammanflätad i North Carolinas historia; staten har lett tillverkningsbaserade industrier som textil, möbler och elektronik. Smart Manufacturing använder teknologier som robotik, avancerade sensorsystem och big data för att optimera produktionen. Denna avancerade typ av tillverkning förbättrar inte bara effektiviteten utan gör det också möjligt för verksamheten att reagera på förändrade omständigheter.
NC State är partner i två relaterade institut. De Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute (CESMII) utvecklar teknik som smarta sensorer som kan minska energikostnaderna vid avancerad tillverkning. Rapid Advancement in Process Intensification Deployment (RAPID) förbättrar effektiviteten i processindustrier genom att utveckla modulär kemisk processintensiveringsteknik, som involverar tillvägagångssätt som att kombinera typer av tillverkningssteg eller använda endast så mycket som behövs, platsspecifika processer istället för att skicka stora mängder material från en fjärrkontroll, större anläggning.
Universitetet har erfarenhet, infrastruktur och expertis för att bygga upp smarta tillverkningsteknologier i North Carolina.
"NC State intellektuella styrkor är en viktig del av vårt engagemang," sa Phil Westmoreland, professor vid institutionen för kemi- och biomolekylär teknik. "Vi har en stark bakgrund inom tillverkning här i North Carolina, nu med stöd av vår universitetsexpertis inom polymerer, läkemedel och biobränslen. NC State har också ett arv av att producera industriklara akademiker, särskilt från våra ingenjörsavdelningar."
Som en CESMII- och RAPID-partner kombinerar NC State sina färdigheter inom akademisk forskning och tillverkningskunnande. Nonwovens Institute, Center for Additive Manufacturing and Logistics och Paper Science and Engineering-utbildningen integrerar redan akademi och tillverkning i olika branscher.
"NC State har länge haft industriell kontaktverksamhet," sa Westmoreland. "NC States jordbruks- och industriutbyggnader har varit en viktig del av universitetets DNA."
Ursprunglig artikelkälla: NC State News