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La producción estaba en pleno verano.La Ley de Chips y Ciencia, que entró en vigor en agosto, representa una inversión masiva en la fabricación nacional en Estados Unidos.El proyecto de ley tiene como objetivo expandir sustancialmente la industria estadounidense de semiconductores, fortalecer las cadenas de suministro e invertir en investigación y desarrollo para lograr nuevos avances tecnológicos.Según John Hart, profesor de ingeniería mecánica y director del Laboratorio de Fabricación y Productividad del Instituto Tecnológico de Massachusetts, la Chip Act es sólo el último ejemplo de un notable aumento del interés de los fabricantes en los últimos años.El impacto de la pandemia en las cadenas de suministro, la geopolítica global y la relevancia e importancia del desarrollo sostenible”, dijo Hart.Innovaciones en tecnologías industriales.“Con el creciente enfoque en la fabricación, es necesario priorizar la sostenibilidad.Aproximadamente una cuarta parte de todas las emisiones de gases de efecto invernadero en 2020 provendrán de la industria y la manufactura.Las fábricas y fábricas también pueden agotar los suministros de agua locales y producir grandes cantidades de desechos, algunos de los cuales pueden ser tóxicos.Para resolver estos problemas y asegurar la transición hacia una economía baja en carbono, es necesario desarrollar nuevos productos y procesos industriales junto con tecnologías de producción sostenibles.Hart cree que los ingenieros mecánicos tienen un papel fundamental que desempeñar en este papel de transición."Los ingenieros mecánicos tienen una capacidad única para resolver problemas críticos que requieren tecnologías de hardware de próxima generación y saben cómo escalar sus soluciones", dijo Hart, profesor y graduado del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.Ofrece soluciones a problemas ambientales, allanando el camino hacia un futuro más sostenible.Gradun: Cleantech Water Solutions Manufacturing necesita agua, y mucha.Una planta de fabricación de semiconductores de tamaño mediano utiliza más de 10 millones de galones de agua por día.el mundo sufre cada vez más sequía. Gradiant ofrece soluciones a este problema del agua. La empresa está dirigida por Anurag Bajpayee SM '08 PhD '12 y Prakash Govindan PhD '12, cofundadores y pioneros en proyectos de agua sostenible o “tecnología limpia”.Bajpayee y Govindan, como estudiantes de posgrado en el Laboratorio de Transferencia de Calor que lleva el nombre de Rosenova Kendall, comparten pragmatismo y una inclinación por la acción.Durante una grave sequía en Chennai, India, Govindan desarrolló para su doctorado una tecnología de humidificación y deshumidificación que imita el ciclo natural de las lluvias.Una tecnología que llamaron Carrier Gas Extraction (CGE), y en 2013 los dos fundaron Gradient.CGE es un algoritmo patentado que tiene en cuenta la variabilidad en la calidad y cantidad de las aguas residuales entrantes.El algoritmo se basa en un número adimensional, que Govindan una vez propuso llamar número de Linhard en honor a su supervisor."Si la calidad del agua en el sistema cambia, nuestra tecnología envía automáticamente una señal para ajustar el caudal y devolver el número adimensional a 1. Una vez que vuelva a un valor de 1, estará en su mejor momento", explicó Govindan, director de operaciones de Gradiant. .El sistema procesa y trata las aguas residuales de las plantas de fabricación para su reutilización y, en última instancia, ahorra millones de dólares al año en galones de agua.A medida que la empresa crecía, el equipo de Gradiant añadió nuevas tecnologías a su arsenal, incluida la extracción selectiva de contaminantes, un método económico para eliminar solo ciertos contaminantes, y un proceso llamado ósmosis inversa a contracorriente, su método de concentración de salmuera.Ahora ofrecen un conjunto completo de soluciones tecnológicas para el tratamiento de agua y aguas residuales para clientes de industrias como la farmacéutica, la energía, la minería, la alimentación y las bebidas, y la creciente industria de los semiconductores.“Somos un proveedor de soluciones totales de suministro de agua.Contamos con una gama de tecnologías patentadas y elegiremos entre nuestro carcaj en función de las necesidades de nuestros clientes”, dijo Bajpayee, director ejecutivo de Gradiant.“Los clientes nos ven como su socio de agua.Podemos resolver sus problemas de agua de principio a fin para que puedan centrarse en su negocio principal.“Gradun ha experimentado un crecimiento explosivo durante la última década.Hasta la fecha, han construido 450 plantas de tratamiento de agua y aguas residuales que tratan el equivalente a 5 millones de hogares al día.Con adquisiciones recientes, la plantilla total ha aumentado a más de 500 personas.Las soluciones se reflejan en sus clientes, entre los que se incluyen Pfizer, Anheuser-Busch InBev y Coca-Cola.Entre sus clientes también se incluyen gigantes de los semiconductores como Micron Technology, GlobalFoundries, Intel y TSMC”.Las aguas residuales y el agua ultrapura para semiconductores realmente han aumentado”, dijo Bajpayee.Los fabricantes de semiconductores necesitan agua ultrapura para producir agua.El total de sólidos disueltos en comparación con el agua potable es de unas pocas partes por millón.A diferencia del primero, la cantidad de agua utilizada para la fabricación de microchips oscila entre partes por mil millones o partes por cuatrillón. Actualmente, la tasa de reciclaje promedio en una planta (o fábrica) de fabricación de semiconductores en Singapur es solo del 43%. Utilizando nuestra tecnología Ge C, Estas fábricas pueden reciclar entre el 98% y el 99% de “los 10 millones de galones de agua que necesitan por unidad de producción.Esta agua reciclada es lo suficientemente limpia como para volver al proceso de fabricación”.Hemos eliminado esta descarga de agua contaminada, eliminando prácticamente la dependencia de la planta de semiconductores del suministro público de agua”.Bajpayee In, las fabry ci están bajo una presión cada vez mayor para mejorar su uso del agua, lo que hace que la sostenibilidad sea fundamental.a más plantas de EE. UU. mediante separación: filtración química eficiente como Bajpayee y Govindan, Shreya Dave '09, SM '12, PhD '16 se centró en la desalinización para su doctorado.Bajo la dirección de su asesor, Jeffrey Grossman, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, Dave fabricó una membrana que podría proporcionar una desalinización más eficiente y económica.Después de un cuidadoso análisis de costos y mercado, Dave concluyó que sus membranas de desalinización no podían comercializarse.“Las tecnologías modernas son realmente buenas en lo que hacen.hacer.Son baratos, se producen en masa y funcionan muy bien.No había mercado para nuestra tecnología”, dijo Dave.Poco después de defender su tesis, leyó un artículo de reseña en la revista Nature que lo cambió todo.El artículo identificó el problema.La separación química, que es el núcleo de muchos procesos industriales, requiere mucha energía.La industria necesita membranas más eficientes y menos costosas.Dave pensó que ella podría tener una solución.Después de identificar que había oportunidades económicas, Dave, Grossman y Brent Keller, PhD '16, crearon Via Separations en 2017. Poco después, eligieron Engine como una de las primeras empresas en recibir financiación de capital de riesgo del Instituto de Tecnología de Massachusetts.Actualmente, la filtración industrial se lleva a cabo calentando productos químicos a temperaturas muy altas para separar los compuestos.Dave lo compara con hervir toda el agua hasta que se evapora para hacer pasta y lo que queda son espaguetis.En la producción, este método de separación química consume mucha energía y es ineficiente.Via Separations ha creado el equivalente químico de los productos de “filtro de pasta”.En lugar de utilizar calor para separar, sus membranas "filtran" los compuestos.Este método de filtración química consume un 90% menos de energía que los métodos estándar.Si bien la mayoría de las membranas están hechas de polímeros, las membranas Via Separations están hechas de grafeno oxidado, que puede soportar altas temperaturas y ambientes hostiles.La membrana se calibra según las necesidades del cliente cambiando el tamaño de los poros y el ajuste de la química de la superficie.Actualmente, Dave y su equipo se centran en la industria de la celulosa y el papel como punto de apoyo.Han desarrollado un sistema que recicla de forma más eficiente energéticamente una sustancia conocida como “licor negro”.papel, sólo un tercio de la biomasa se utiliza para papel.En este momento, el uso más valioso de los dos tercios restantes del papel usado es usar un evaporador para hervir agua, convirtiéndola de una corriente muy diluida a una corriente muy concentrada”, dijo Dave.la energía producida se utiliza para impulsar el proceso de filtración”.Este sistema cerrado consume mucha energía en Estados Unidos.Podemos hacer esto colocando una “red de espagueti” en el caldero, agrega Dave.VulcanForms: Fabricación Aditiva a Escala Industrial Imparte un curso sobre impresión 3D, más conocido como Fabricación Aditiva (AM).Aunque no era su principal objetivo en ese momento, se centró en la investigación, pero el tema le parecía fascinante.Al igual que muchos estudiantes de la clase, incluido Martin Feldmann MEng '14.Feldmann se unió al grupo de investigación de Hart a tiempo completo después de obtener una maestría en fabricación avanzada.Allí se unieron por un interés mutuo en AM.Vieron una oportunidad para innovar utilizando una tecnología comprobada de fabricación aditiva de metales conocida como soldadura láser en lecho de polvo y propusieron llevar el concepto de fabricación aditiva de metales a una escala industrial.En 2015 fundaron VulcanForms."Hemos desarrollado la arquitectura de la máquina AM para producir piezas de calidad y productividad excepcionales", dijo Hart."Y nosotros.Nuestras máquinas se han integrado en un sistema de fabricación totalmente digital que combina fabricación aditiva, posprocesamiento y mecanizado de precisión.“A diferencia de otras empresas que venden impresoras 3D a otros para fabricar piezas, VulcanForms utiliza su flota de vehículos para fabricar y vender piezas de máquinas industriales a los clientes.VulcanForms ha crecido hasta contar con casi 400 empleados.El equipo abrió su primera producción el año pasado.empresa llamada “VulcanOne”.La calidad y precisión de las piezas producidas por VulcanForms es fundamental para productos como implantes médicos, intercambiadores de calor y motores de aviones.Sus máquinas pueden imprimir finas capas de metal."Producimos piezas que son difíciles de fabricar o, en algunos casos, imposibles de fabricar", añadió Hart, miembro de la junta directiva de la empresa.La tecnología desarrollada por VulcanForms puede ayudar a producir piezas y productos de una manera más sostenible, ya sea directamente a través de un proceso aditivo o indirectamente a través de una cadena de suministro más eficiente y flexible. Una de las formas en que VulcanForms y AM en su conjunto contribuyen a la sostenibilidad es a través de Ahorro de material. Muchos de los materiales utilizados en VulcanForms, como las aleaciones de titanio, requieren mucha energía.Para fabricar una pieza de titanio, se utiliza mucho menos material que en los procesos de mecanizado tradicionales.La eficiencia de los materiales es donde Hart ve que la AM marca una gran diferencia en términos de ahorro de energía.Hart también señala que la AM puede acelerar la innovación en tecnologías de energía limpia, desde motores a reacción más eficientes hasta futuros reactores de fusión. “Las empresas que buscan reducir el riesgo y ampliar las tecnologías de energía limpia requieren experiencia y acceso a capacidades de fabricación avanzadas, y la fabricación aditiva industrial es transformador en este sentido”, añade Hart.Producto: Fricción.La profesora de ingeniería mecánica Kripa Varanasi y el equipo de LiquiGlide están comprometidos a crear un futuro sin fricciones y a reducir significativamente los residuos en el proceso.Fundada en 2012 por Varanasi y el ex alumno David Smith SM '11, LiquiGlide ha desarrollado recubrimientos especiales que permiten que los líquidos se "deslicen" sobre las superficies.Cada gota de producto se utiliza, ya sea exprimida de un tubo de pasta de dientes o escurrida de un tarro de 500 litros en la fábrica.Los contenedores sin fricción reducen drásticamente el desperdicio de productos y no es necesario limpiar los contenedores antes de reciclarlos o reutilizarlos.la empresa ha logrado grandes avances en el sector de productos de consumo.Un cliente de Colgate utilizó la tecnología LiquiGlide en el diseño de una botella de pasta de dientes Colgate Elixir, que ha ganado varios premios de diseño de la industria.LiquiGlide se ha asociado con el diseñador de renombre mundial Yves Behar para aplicar su tecnología a la belleza y la higiene del embalaje de productos personales.Al mismo tiempo, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. les proporcionó un dispositivo maestro.Las aplicaciones biofarmacéuticas crean oportunidades.En 2016, la empresa desarrolló un sistema que permite producir contenedores sin fricción.Tratamiento superficial de tanques de almacenamiento, embudos y tolvas, evitando que el material se adhiera a las paredes.El sistema puede reducir el desperdicio de material hasta en un 99%.“Esto realmente podría cambiar las reglas del juego.Ahorra desperdicio de producto, reduce las aguas residuales provenientes de la limpieza de tanques y ayuda a que el proceso de fabricación esté libre de desperdicios”, afirmó Varanasi, presidente de LiquiGlide.superficie del contenedor.Cuando se aplica a un recipiente, el lubricante aún se absorbe en la textura.Las fuerzas capilares estabilizan y permiten que el líquido se extienda sobre la superficie, creando una superficie permanentemente lubricada sobre la que puede deslizarse cualquier material viscoso.La empresa utiliza algoritmos termodinámicos para determinar las combinaciones seguras de sólidos y líquidos según el producto, ya sea pasta de dientes o pintura.La empresa ha construido un sistema de pulverización robótico que puede manipular contenedores y tanques en la fábrica.Además de ahorrarle a la empresa millones de dólares en desperdicio de producto, LiquiGlide reduce significativamente la cantidad de agua necesaria para limpiar periódicamente estos contenedores donde el producto a menudo se pega a las paredes.Requiere limpieza con abundante agua.Por ejemplo, en agroquímica existen reglas estrictas para la eliminación de las aguas residuales tóxicas resultantes.Todo esto se puede eliminar con LiquiGlide”, afirmó Varanasi.Si bien muchas plantas de fabricación cerraron temprano en la pandemia, lo que ralentizó la implementación de proyectos piloto de CleanTanX en las fábricas, la situación ha mejorado en los últimos meses.Varanasi está experimentando una demanda creciente de la tecnología LiquiGlide, especialmente para líquidos como las pastas semiconductoras.Empresas como Gradant, Via Separations, VulcanForms y LiquiGlide están demostrando que ampliar la producción no tiene por qué tener un coste medioambiental elevado.La fabricación tiene el potencial de escalar de manera sostenible”.Ingenieros mecánicos, la fabricación siempre ha sido el centro de nuestro trabajo.En particular, en el MIT siempre ha existido el compromiso de hacer que la fabricación sea sostenible”, dijo Evelyn Wang, profesora de ingeniería de Ford y ex presidenta del departamento de ingeniería mecánica.nuestro planeta es hermoso.“Con leyes como CHIPS y la Ley de Ciencias que estimulan la fabricación, habrá una demanda creciente de nuevas empresas y empresas que desarrollen soluciones que mitiguen el impacto ambiental, acercándonos a un futuro más sostenible.
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