北卡羅來納州合作夥伴研究所支持美國製造業
發布日期：美國強大的製造業可以帶來穩定的就業機會、國內生產毛額的成長、健康的供應鏈和安全的軍隊。有鑑於美國需要在全球製造業市場中競爭，國會於 2014 年建立了國家製造業創新網絡。 美國製造該網絡匯集了學術界、工業界和政府合作夥伴，共同建構不同領域的製造技術。
北卡羅來納州立大學是研究和創新領域的強國，也是美國製造業的頂級合作夥伴。我們是七家製造機構的成員——只有另一個學術機構與這麼多機構合作。
我們擁有龐大的知識庫，這從我們涉足的領域的廣度可見一斑：配電、紡織、生物製造和製造技術。我們廣泛的研究基礎設施增強了我們的專業知識；北卡羅來納州的 百年校園 擁有尖端實驗室、中心和核心設施。憑藉這些資產，北卡羅來納州立大學在加強美國製造能力方面發揮關鍵作用。
以下是我們如何逐一部門建立美國製造業的方式。
電力調配
電力美國公司 透過與其 82 個成員合作，加速功率半導體晶片及其所支援的電子產品的商業化，引領下一代高效電氣化。它是唯一一所由學術合作夥伴北卡羅來納州立大學管理的美國製造業研究所。
半導體晶片有多種用途，包括車輛、資料中心、消費性電子產品、電器、軍事防禦系統。 PowerAmerica 的工作重點是高效的寬頻隙半導體晶片，該晶片支援比傳統半導體材料更高的電壓、頻率和溫度。為了促進美國半導體研發， CHIPS 和科學法案 於 2022 年簽署。
PowerAmerica 已經帶來了半導體技術的進步。作為其領導機構，北卡羅來納州立大學使 PowerAmerica 能夠開發研究項目、管理提案並為其數十名成員提供支援。
「PowerAmerica 是一個為國家服務的國家中心，」說 維克多·韋利亞迪斯，PowerAmerica 的執行董事和北卡羅來納州立大學電氣工程教授。 “我們在製造晶片方面所做的工作非常成功——它們沒有離開我們的海岸，也不需要重新回到我們的國家。”
我們提供支援 PowerAmerica 的資源。 未來再生電能輸送與管理（FREEDM）系統工程研究中心以百年校園為基礎，在提高電網安全性和永續性方面領先其他國立大學。在北卡羅來納州立大學的行政領導下，PowerAmerica 是一個自給自足的製造機構，由其成員資助並為其提供支援。
「當你運行一個大計畫並且做得很好時，它會告訴政府，『你來到北卡羅來納州立大學，你就會成功，』」韋利亞迪斯說。
生物製造
生物製造業利用活體細胞來製造其他製程無法生產的產品或替代不可持續的製程。尤其是在北卡羅來納州，這是一個至關重要的產業——數十家生物製造公司在研究三角地區建立了基地。作為北卡羅來納州旗艦 STEM 大學，北卡羅來納州立大學在培養下一代生物製造領導者方面發揮關鍵作用。
我們擁有在州和國家層級發展強大的生物製造產業的基礎設施。這 金葉生物製造訓練教育中心（BTEC）位於 Centennial 校區，為該行業的勞動力提供培訓機會並培養熟練的專業人員。 生物技術計劃（BIT） 研究生物技術的分子方面，以及 基因工程與社會中心 (GES) 研究生物製造中所使用的基因工程的社會影響。這些單位共同提供了一種動態的、跨學科的方法來支持我們的生物製造研究所。
這 國家生物製藥創新研究所 (NIIMBL)，利用生物製造技術來製造藥物和疫苗。其目標是發現和實施新技術，使藥品更安全、在全球範圍內更容易獲得、生產效率更高。作為合作夥伴，北卡羅來納州立大學致力於 mRNA 疫苗、腺相關病毒載體、宿主細胞蛋白等計畫。 NIIMBL 也發展和進行勞動力培訓機會。
「從消費者的角度來看，我們希望這些目前非常昂貴且難以維護的生物藥物能夠在全世界範圍內更容易獲得，」他說。 魯本·卡博內爾，NIIMBL 的高級技術策略家和 Frank Hawkins Kenan 化學與生物分子工程傑出教授。 “這項研究有望讓美國公司更具盈利能力和競爭力。”
該研究所 生物製造 致力於透過開發新技術、培養有準備的勞動力和創造經濟機會來發展工業生物製造。作為 BioMADE 的合作夥伴，北卡羅來納州立大學正在為學生和專業人士開發綜合線上課程。本課程將涵蓋生物製造過程的基礎知識，並研究生物工業的當前和未來狀態。
「我希望 BioMADE 能夠幫助提高人們對工業生物製造的認識，」說 加里·吉萊斯基，BTEC 執行董事。 “這是一個不斷發展的領域，與化學合成生產相比具有許多優勢，並且對我們的地理區域來說是一個非常重要的行業。”
我們的第三個合作夥伴是 先進再生製造研究所，它利用生物技術來製造人類和動物組織。北卡羅來納州立大學的研究人員研究瞭如何在製造過程中評估組織的品質。他們創建了一個軟體介面和生物反應器來培養組織並監測它們的成熟情況。
這個計畫於2021年結束，但我們的研究在整個生物製造過程中發揮重要作用。
「這顯示了製造業項目的多樣性，」說 羅漢·施維克，北卡羅來納州立大學工業與系統工程系教授與大學學者。 “你通常會想到實體產品和流程，但品質監控是製造的核心。”
紡織技術
紡織品越來越多地融入技術，無論是保護軍人還是監測運動期間的心率。作為成員 美國先進功能性布料 (AFFOA)，北卡羅來納州立大學將研究與勞動力發展相結合，以推動這一進步。
威爾遜紡織學院已經是美國紡織研究和製造領域的領導者。作為世界上首屈一指的紡織教育、研究和創新中心，該學院透過培養該領域的畢業生以及開展前沿研究和創新，在該行業中取得了良好的聲譽。
「紡織業信任我們，知道我們能夠交付，」說 張相武，學院負責研究的副院長。
該學院的推廣單位蔡斯紡織經濟發展推廣中心透過培訓紡織員工和生產基於紡織的原型來支持該行業。它與 AFFOA 進一步合作，透過創新培訓計劃和研究，提高美國紡織業將先進面料和智慧型設備融入產品的能力。威爾遜紡織學院的教師也與 AFFOA 合作開發下一代功能性紡織品和基於紡織品的系統。
張說，高級布料有兩個主要投資者：軍事消費者和熱愛運動的消費者。在北卡羅來納州立大學，研究人員致力於改善材料的許多特性，以增強其性能和功能，例如防彈衣的濕度管理。防護裝備不易散發水分，對於穿著防護裝備的軍人來說會很不舒服。研究人員也正在研究如何大規模整合和測試織物中的功能性纖維和紗線，以適應各種應用。
「我們對布料瞭如指掌，」張說。
製造流程
先進製造業在北卡羅來納州的歷史中交織在一起。該州主導了紡織、家具和電子等製造業。智慧製造利用機器人、先進感測器系統和大數據等技術來優化生產。這種先進的製造類型不僅提高了效率，而且使營運能夠應對不斷變化的環境。
北卡羅來納州立大學是兩個相關機構的合作夥伴。這 清潔能源智慧製造創新研究院（CESMII） 開發智慧感測器等技術，可以減少先進製造中的能源支出。 流程強化部署的快速進步 (RAPID) 透過開發模組化化學製程強化技術來提高製程工業的效率，該技術涉及諸如組合製造步驟類型或僅使用所需的特定地點流程等方法，而不是從遠端運輸大量材料，規模較大的工廠。
該大學擁有在北卡羅來納州建立智慧製造技術的經驗、基礎設施和專業知識。
「北卡羅來納州立大學的智力優勢是我們參與的重要組成部分，」說 菲爾·威斯特摩蘭，化學與生物分子工程系教授。 「我們在北卡羅來納州擁有強大的製造業背景，現在得到了我們大學在聚合物、製藥和生物燃料方面的專業知識的支持。北卡羅來納州立大學還擁有培養適合行業的畢業生的傳統，特別是來自我們工程系的畢業生。”
作為 CESMII 和 RAPID 的合作夥伴，北卡羅來納州立大學融合了學術研究和製造專業知識的技能。非織造布研究所、增材製造和物流中心以及造紙科學與工程學位課程已經將學術界和不同行業的製造業融為一體。
「北卡羅來納州長期以來一直開展工業聯絡活動，」威斯特摩蘭說。 “北卡羅來納州立大學的農業和工業延伸一直是大學 DNA 的重要組成部分。”
原文來源： 北卡羅來納州新聞