NAMRI/SME Merayakan Perkembangan Penelitian Manufaktur di Konferensi NAMRC ke-45

Ahli akademik manufaktur dihormati atas layanan, kontribusi dan penelitian manufaktur yang luar biasa selama Konferensi Riset Manufaktur Amerika Utara (NAMRC) tahunan, yang diselenggarakan oleh Lembaga Riset Manufaktur Amerika Utara dari SME (NAMRI/SME). Acara tahunan ke-45 tahun ini diadakan oleh University of Southern California di Los Angeles.

Selama upacara penganugerahan tahunan, 21 penghargaan diberikan kepada peneliti, mahasiswa dan profesional industri. NAMRC adalah forum internasional terkemuka untuk riset terapan dan aplikasi industri dalam manufaktur dan desain. NAMRI/SME membawa bersama peneliti dari seluruh dunia untuk tujuan memajukan dasar ilmiah manufaktur bagian diskrit.

“Manufaktur adalah industri dengan peluang luar biasa, didorong oleh riset yang mendorong batas apa yang mungkin,” kata NAMRI/SME President Dean Bartles, PhD, FSME. “Mereka yang diakui hari ini sedang mendorong riset dan industri kami ke depan dengan cara yang akan membuat perbedaan selama bertahun-tahun.”

Pemenang penghargaan NAMRI/SME tahun 2017 meliputi:

• NAMRI/SME S.M. Wu Research Implementation Award, Ajay Malshe, PhD, University of Arkansas/NanoMech Inc., Springdale, Arkansas.
• NAMRI/SME Outstanding Lifetime Service Award, Neil Duffie, PhD, FSME, CMfgE, PE, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin.

Penghargaan NAMRI/SME Outstanding Paper Award diberikan untuk tiga makalah:

• “Adaptive Learning Control for Thermal Error Compensation of 5-Axis Machine Tools,”
• “A Virtual Sensing Based Augmented Particle Filter for Tool Condition Prognosis,”
• “Highly Removable Water Support for Stereolithography.”

Penghargaan NAMRI/SME David Dornfeld Manufacturing Vision Award dan Blue Sky Competition pertama kalinya, yang didanai oleh National Science Foundation, juga diberikan di NAMRC tahun ini. David Dornfeld Manufacturing Vision Award dimaksudkan untuk mendorong konsep riset dan pendidikan yang benar-benar visioner dan diberikan pada presentasi teratas sebagaimana ditentukan oleh komite program.

“Manufaktur mencakup lebih dari tiga perempat semua penelitian dan pengembangan swasta di AS,” kata Scott Smith, PhD, FSME, profesor di University of North Carolina-Charlotte dan mantan presiden NAMRI/SME. “Kompetisi ini mencari ide radikal, menantang yang mendorong batas apa yang mungkin menjadi masa depan manufaktur.”

Didanai oleh National Science Foundation, abstrak untuk kompetisi pertama adalah bagian dari jalur khusus “Blue Sky Ideas” di konferensi. Pengajuan dinilai oleh komite berdasarkan bagaimana mereka menantang asumsi yang ada dan sejauh mana mereka memperluas kemungkinan dan horizon bidang.

Penghargaan NAMRI/SME Dornfeld Manufacturing Vision Award pertama kalinya dinamai dari profesorUniversitas California di Berkley yang telah meninggal, yang dianggap sebagai pemimpin global dalam manufaktur berkelanjutan dan manufaktur cerdas, dan penghargaan mengakui visi dan kepemimpinan yang luar biasa dalam komunitas manufaktur. “Kami terhormat untuk mengakui Profesor Dornfeld, seorang rekan dan mantan direktur SME, serta pendiri NAMRC, atas kontribusinya pada manufaktur,” kata Smith. “Warisan dari beliau akan terus hidup di para pionir industri masa depan dan komitmen mereka untuk memajukan industri kami.”

Penghargaan diberikan kepada Tony Schmitz, PhD, FSME, University of North Carolina at Charlotte, untuk presentasinya, “Biomemetic Manufacturing.” Inovasi manufaktur generasi berikutnya akan diaktifkan, sebagian, dengan meniru sistem biologis dalam lingkungan produksi. Dalam presentasinya, Schmitz menguraikan penelitian baru di arena manufaktur biomimetic.

Don Lucca, PhD, FSME, CMfgE, profesor regents dan Kursi Herrington dalam materi lanjutan di Oklahoma State University, menyampaikan Kuliah Pendiri NAMRI/SME, berjudul “On the Path to Ultraprecision Machining.”

NAMRC 46 akan diselenggarakan tanggal 18-22 Juni 2018, di Texas A&M University di College Station, Texas.

Teknik Laser Membuat Grafen dari Kayu

Sebuah tim ilmuwan di Rice University (Houston) telah membuat kayu menjadi konduktor listrik dengan mengubah permukaannya menjadi grafana.

Tim penelitian, dipimpin oleh kimiawan Rice James Tour, menggunakan laser untuk menghitamkan pola tipis pada batang pine. Pola tersebut adalah laser-induced graphene (LIG), bentuk bahan karbon satu atom yang ditemukan di Rice pada tahun 2014.

“Itu adalah persatuan kuno dengan nanomaterial terbaru ke dalam satu struktur komposit,” kata Tour dalam pernyataan. Bahan ini dapat digunakan untuk elektronik biodegradable. Penemuan ini dicantumkan bulan ini di Advanced Materials, lihat halaman web https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702211/full. Iterasi sebelumnya LIG dibuat dengan memanaskan lembar polyimide, plastik yang murah, dengan laser. Bukan lembar datar atom karbon heksagonal, LIG adalah busa lembaran grafena dengan satu sisi terlekat pada permukaan dasar dan sisi yang aktif kimia terpapar pada udara.

Polyimide apa pun tidak akan menghasilkan LIG, kata Tour. Tim penelitian, dipimpin oleh mahasiswa pasca sarjana Rice Ruquan Ye dan Yieu Chyan, mencoba birch dan oak, tetapi menemukan struktur lignoselulosa bersilang pine membuatnya lebih baik untuk produksi grafena berkualitas tinggi daripada kayu dengan konten lignin yang lebih rendah. Lignin adalah polimer organik kompleks yang membentuk dinding sel kekal di kayu.

Ye mengatakan mengubah kayu menjadi grafena membuka jalan baru untuk sintesis LIG dari bahan nonpolyimide. “Untuk beberapa aplikasi, seperti pencetakan grafena tiga dimensi, polyimide mungkin bukan substrat yang ideal,” katanya. “Selain itu, kayu melimpah dan terbarukan.”

Seperti polyimide, proses ini berlangsung dengan laser industri standar pada suhu dan tekanan ruangan dan dalam atmosfer argon atau hidrogen yang iners. Tanpa oksigen, panas dari laser tidak membakar pine tetapi mengubah permukaannya menjadi flakes grafena yang keriput yang terikat busa pada permukaan kayu. Mengubah daya laser juga mengubah komposisi kimia dan stabilitas termal LIG yang dihasilkan. Pada daya 70%, laser menghasilkan kualitas tertinggi dari “P-LIG,” di mana P berarti “pine.”

Lab membawa penemuan mereka lebih jauh dengan mengubah P-LIG menjadi elektroda untuk membagi air menjadi hidrogen dan oksigen dan superkapasitor untuk penyimpanan energi. Untuk yang pertama, mereka menyetor lapisan kobalt dan fosfor atau nikel dan besi pada P-LIG untuk membuat pasangan elektrokatalis dengan luas permukaan yang tinggi yang terbukti tahan lama dan efektif.

Menyetor polyaniline pada P-LIG mengubahnya menjadi superkapasitor untuk menyimpan energi yang memiliki metrik kinerja yang dapat digunakan, menurut Tour. “Ada lebih banyak aplikasi untuk dieksplorasi,” kata Ye. “Misalnya, kita dapat menggunakan P-LIG dalam integrasi energi surya untuk fotosintesis. Kami percaya penemuan ini akan mengilhami ilmuwan untuk berpikir bagaimana kita dapat merangkai sumber daya alam menjadi bahan yang berfungsi lebih baik.” Proses ini juga akan menciptakan elektronik biodegradable.

Co-author makalah adalah mahasiswa pasca sarjana Rice Jibo Zhang dan Yilun Li; Xiao Han, yang memiliki jabatan komplementer di Rice dan adalah mahasiswa pasca sarjana di Beihang University, Beijing, China; dan ilmuwan penelitian Rice Carter Kittrell. Tour adalah Kursi T.T. dan W.F. Chao dalam Kimia serta profesor ilmu komputer dan ilmu materi dan nanoengineering di Rice.

Penelitian didukung oleh Air Force Office of Scientific Research Multidisciplinary University Research Initiative dan NSF Nanosystems Engineering Research Center for Nanotechnology-Enabled Water Treatment.

Nanomaterial Baru Dapat Membangun Perangkat Elektronik Masa Depan

Peneliti di University of Chicago dan Argonne National Laboratory telah menciptakan metode baru untuk memola nanomaterial yang dapat membantu menciptakan perangkat elektronik baru.

Penelitian ini, diterbitkan di Science (lihat https://science.sciencemag.org/content/357/6349/385), dapat mengarah pada ilmuwan membuat bahan ini lebih mudah tersedia untuk digunakan dalam semuanya dari layar LED hingga ponsel dan detektor foto dan sel surya. Sementara nanomaterial menjanjikan untuk perangkat masa depan, metode untuk membangun mereka ke dalam struktur kompleks sejauh ini terbatas dan skala kecil.

"Ini adalah langkah yang diperlukan untuk memindahkan titik kuantum dan banyak nanomaterial lainnya dari eksperimen konsep bukti menjadi teknologi nyata yang dapat kita gunakan," kata co-author Dmitri Talapin, profesor kimia di University of Chicago dan ilmuwan di Center for Nanoscale Materials di Argonne, dalam pernyataan. "Itu benar-benar memperluas cakrawala kami."

Transistor, fondasi komputasi modern, adalah saklar yang sangat kecil yang dibuat oleh miliar melalui proses yang disebut photolithography. Proses, yang membuat ponsel pintar menjadi universal dan murah, membuat cetakan dari lapisan polimer organik dengan menaruh "masker" pola, dan menerimainya dengan cahaya ultraviolet. Setelah bahan baru ditumpuk di atasnya, cetakan polimer dilepaskan untuk mengungkap pola. Beberapa ronde pola seperti itu membangun transistor miniat pada bahan.

Photolithography memiliki keterbatasan. Hanya beberapa bahan yang dapat dipola dengan cara ini. Metode awalnya dikembangkan untuk silicon, tetapi saat dominasi setengah abad silicon atas elektronik mencapai akhirnya, ilmuwan melihat ke depan ke bahan berikutnya. Jalan minat yang satu adalah nanomaterial—kristal logam atau semikonduktor yang kecil. Pada skala ini, mereka dapat memiliki properti yang unik dan berguna, tetapi pembuatan perangkat dari mereka telah sulit.

Teknik baru, disebut DOLFIN, membuat berbagai nanomaterial secara langsung menjadi "tinta" dalam proses yang melewati kebutuhan untuk menaruh cetakan polimer. Talapin dan timnya merancang lapisan kimia untuk partikel individu. Lapisan ini bereaksi dengan cahaya, jadi jika Anda menyinari cahaya melalui masker pola, cahaya akan mentransfer pola secara langsung ke dalam lapisan nanopartikel di bawah—menyambungkannya ke dalam perangkat yang berguna.

"Kami menemukan kualitas pola tersebut sebanding dengan yang dibuat dengan teknik terbaru," kata penulis utama Yuanyuan Wang, peneliti pasca sarjana di University of Chicago. "Ini dapat digunakan dengan berbagai macam bahan, termasuk semikonduktor, logam, oksida atau bahan magnetis—semua umum digunakan dalam manufaktur elektronik."

Tim penelitian sedang bekerja untuk mengkomersialkan teknologi DOLFIN dengan Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation di University of Chicago.

Tech Front diedit oleh Senior Editor Patrick Waurzyniak; pwaurzyniak@sme.org.