Trükikojad 3D-printeril ja veel 4 inseneritrendi, mis muudavad meie maailma paremaks kohaks

1. suund: roheliste kütuste väljatöötamine, et aidata vähendada teie süsiniku jalajälge

Edumeelne maailm tegeleb tõsiselt üleminekuga transpordis puhastele ja taastuvatele energiaallikatele. Teed on täis elektrisõidukeid, kuid sellest inseneridele ei piisa. Nad teevad jõuliselt tööd vesinikmootorite täiustamiseks. Rohelist vesinikku peetakse juba praegu diislikütuse peamiseks alternatiiviks ja teadlased on leidnud viisi, kuidas seda keskkonnasõbralikult toota. Selleks kasutatakse vee elektrolüüsi ning reaktsiooniks vajalik energia tuleb taastuvast allikast. Meetod võimaldab teil vabaneda 830 miljonit tonni kahjulikke süsinikdioksiidi heitkoguseid aastas.

Paljud autohiiglased toodavad juba vesinikmootoriga autosid. Järgmine on lennundus. Airbus tegutseb aktiivselt

töötavad "roheliste" lennukite loomise kohta ja USA-s kavatsevad nad teha maailma esimesed mehitatud lennukid helikopter vesinikkütusel. Siiski eksperdid nad ütlesidet "roheline" vesinik suudab oma mittekeskkonnasõbralike kolleegidega konkureerida mitte varem kui 10 aasta pärast. Samas EL, Austraalia, USA ja teised riigid juba on alanud vesinikuenergia arendamiseks ja Jaapan muutis selle riigi prioriteediks juba 2017. aastal. Selles valdkonnas on inseneridel kindlasti midagi teha.

Trend 2: toiduainete tootmise optimeerimine – vertikaalsed köögivilja- ja puuviljafarmid

Kunagi lahendas pilvelõhkujate ehitamine linnade tihenemise probleemi. Nüüd viivad insenerid selle idee üle põllumajandusse ja soovitavad rajada talud mitte laiusse, vaid ülespoole – kilomeetrite pikkuste põldude asemel mitmekorruselised peenrad. Vertikaalne põllumajandusfarm on kunstliku valgustuse, kliimaseadme, kütte ja steriilse õhuga automatiseeritud kompleks. Tavaliselt on suletud niisutussüsteem: saate aurustunud niiskust taaskasutada ja säästa kuni 90% vett. Selline inseneriime võimaldab põlluharimist isegi kesklinnas. Ja ka Kaug-Põhja kuiva kliima ja karmide tingimustega piirkondades.

Sellistest taludest pärit puu- ja köögiviljad pole halvemad kui tavalistest. Ja võib-olla isegi parem: need ei sisalda pestitsiide ja kahjureid, sest tootmises ei kasutata väetisi ja kemikaale. Kõrval ekspertide hinnangud, 2025. aastaks saavad vertikaalsed talud arenenud riikide suurlinnades normiks. Tänapäeval on ebatavaline põlluharimine kõige aktiivsem areneb USA-s, Saksamaal, Hiinas ja Jaapanis. Isegi Amazoni juht Jeff Bezos hindas tehnoloogilist trendi ja kiirustas investeerida idufirmas, mis töötab vertikaalsete farmidega.

3. suund: modelleerimise ja arvutitehnika arendamine

Tootjatevaheline konkurents kasvab meeletu kiirusega, ettevõtete protsessid muutuvad keerukamaks, kulud ja riskid kasvavad. Arvutitehnika aitab arenguga sammu pidada ja kulusid vähendada. Need süsteemid võimaldavad kujundada toodete ja protsesside digitaalseid mudeleid kogu tootmistsükli jooksul.

Sellised tehnoloogiad osutuvad ökonoomsemaks kui päris prototüübid – virtuaalsed mudelid ei nõua materjale, vaid arvutusi arvutiekraanil. Kaupade tootmisel vähendab modelleerimine toote defektide protsenti, sest paljud vead kõrvaldatakse projekteerimisetapis. Tänapäeval kasutatakse neid tehnoloogiaid edukalt masinaehituses, metallurgias, biomeditsiinis, arhitektuuris, disainis ja isegi kosmosetööstuses. Eelmise aasta oktoobris avas Elon Musk Berliinis neljanda Tesla Gigafactory. Plaanis on vabastada 500 tuhat autot aastas. Sellised tootmismahud tagab muuhulgas muidugi arvutitehnika. Muide, selle profiili väärtuslikud spetsialistid said alguse Küpseta ja Venemaa ülikoolides.

Trend 4: hoonete ehitamine 3D-printimisega

3D-printeri kasutamisega sai võimalikuks majade ehitamine loetud päevadega. Maailma suurim hoone "trükitud" Dubais. See on Vene juurtega startupi töö tulemus, mis juba 2017. aastal “ehitatud» meie enda 3D-printeriga 38-meetrine maja Moskva lähedal Stupino linnas kõigest 24 tunniga. Araabia Ühendemiraatide hoonestusala on 641 ruutmeetrit jube Guinnessi rekordite raamatusse ja tõi ettevõtjatele miljon dollarit. Dubai võimude plaanide kohaselt ehitatakse aastaks 2030 veerand linna hoonetest 3D-printerite abil.

Tehnoloogia lubab vähendada ehituskulusid kuus korda, samuti vähendada jäätmeid ehitusplatsil. Hoonete 3D-printimise vallas on inseneridele aktuaalne ka teine ​​suund - uute materjalide loomine. Näiteks Lõuna-Walesi ülikool suutis välja mõtlemakuidas parandada 3D-prinditud plastikut LED-kiirte abil. Katsed on näidanud, et leitud meetod taastab materjali ja lisaks muudab selle tugevamaks. Avastuse kasulikuks boonuseks on mure keskkonna pärast, sest lahendus vähendab plastijäätmete hulka.

Trend 5: rõivaste valmistamine nutikatest kangastest

Kes oleks võinud arvata, et insenerid hakkavad tõsiselt tegelema rõivaste materjalide tootmisega. Kiudoptika, metallid, juhtivad polümeerid ja muud komponendid on asendanud traditsioonilise puuvilla ja villa. Näiteks võivad uued sünteetilised materjalid higi imada ega muutu raskeks ning veekindlad kangad kaitsevad suurepäraselt halva ilma eest - see ei üllata kedagi.

Nüüd käib aktiivne spetsiaalsete – nutikate – materjalide väljatöötamine, mis on võimelised kohanema keskkonnamuutustega. Näiteks muutke värvi, "lülitage sisse" veekindlus, antibakteriaalsed ja muud omadused. Nutikad riided aitavad sul külma käes mitte ära külmuda ega kuumuse käes üle kuumeneda. adaptiivne kude tuli välja Marylandi ülikoolis. See reageerib inimkeha temperatuurile ja otsustab, kas soojendada või jahutada keha. Nutikad kangad võivad isegi arstide tööd lihtsamaks teha. Andurid ja andurid sellistes materjalides lubama jälgida patsientide tervist ja tabada teatud haiguste sümptomeid.