Более века назад, посетитель новой сборочной линии Генри Форда в Хайленд-Парке, штат Мичиган, могли наблюдать работники строят автомобили из взаимозаменяемых деталей, и свидетелями промышленной революции, в ходе.
Сегодня, кто хочет заглянуть в будущее производство должно сделать посещение лаборатории Джона Харта. В рамках проектов, в том числе следующего поколения 3-D принтеры, углеродных нанотрубок и волокон для использования в электродвигателях и легких композитов и печати гибких материалов для медицинских приборов, Харт и его исследовательской группы разрабатывают технологии, чтобы переосмыслить то, как вещи сделаны, от наноразмерных до масштабов мировой экономики.
Харт, адъюнкт-профессор машиностроения Массачусетского технологического института и директор лаборатории для производства и производительность труда и Центр аддитивных и цифровых передовых производственных технологий, является экспертом в области 3-D печати, также известная как аддитивное производство, которое включает в себя компьютер, руководствуясь нанесения материала слой за слоем в точные трехмерные фигуры. (Обычное производство, как правило, влечет за собой оформление части путем удаления материала, например, путем механической обработки, или путем формирования части, используя инструмент плесень.)
Харт научных исследований включает разработку современных материалов — новые виды полимеров, нанокомпозитов и металлических сплавов и разработке новых машин и прцессы и формы материалов, таких как высокоскоростной 3-D печати с рулона на рулон графена роста и изготовление для недорогих датчиков и электроники.
“В моей лаборатории, через наши партнерские отношения с промышленностью и через автозагрузки с я занимаюсь, мы стремится переопределить производство в масштабе и переосмыслить то, как будут выделяться ресурсы для производства на протяжении всего жизненного цикла продукта”, — говорит Харт. “Одним из основных направлений является создание новых видов 3-D принтеры. Эти принтеры, которые в 10-100 раз быстрее, более точным, и процесс как известных, так и материалы, которые никогда не было возможно раньше”.
Акцентом на приложения и данные
Харт вырос в Детройте — один из больших производственных центров страны со времен Генри Форда — и изучал машиностроение в качестве аспиранта в Университете штата Мичиган. Он провел лето на стажировке у «Дженерал Моторс», и когда он начал в программе магистра в области машиностроения в Массачусетском технологическом институте, он думал, что он будет в конечном итоге сделать свой путь обратно в автомобильной промышленности.
Однажды он попал в Кембридж, хотя, новые горизонты открываются. “Иду на МИТ, я просто наслаждалась окружающей среды, чувство вызов, обучения и открытость”, — говорит он.
Работа Харта с его советником, профессором машиностроения Александр Слокум, вызвала интерес в производстве наноматериалов. Он решил получить докторскую степень исследуя новые способы построения углеродных нанотрубок, которые представляют собой длинные молекулы, которые сильнее, чем сталь и более проводящих, чем медь.
Когда он вернулся в МТИ в 2013 году в качестве нового члена факультета, после нескольких лет в качестве профессора в Мичиганском университете, он начал изучать очередной новый рубеж: 3-D печать.
Как директор вновь образованного МИТ Центр аддитивных и цифровых передовых технологий производства и соучредителем двух Бостона 3-D печать стартапов — металла настольного компьютера и VulcanForms — Харт продвижения этой границы на несколько фронтов, в области образования, предпринимательства и взаимодействия с промышленностью.
Хотя исследовательские проекты в период его лаборатории от наноразмерных до макромасштаба, он имеет глаза обучены на более широкую картину. Использование авансов в расчетах, оцифровки и автоматизации, наряду со своим собственным опытом с обработки материалов и конструирования машин, группа Харт видит потенциальные возможности для 3-D печати, чтобы значительно упростить и ускорить глобальные цепочки поставок. Группа также реализует ряд проектов, связанных с давним интересом Харта в углеродных нанотрубок, изучение путей формирования нанотрубок в расширенных проводов, волокон и структурных композитов.
Харт видит в этом конвергенция цифровых технологий производство технологий как средство преодоления материально-технических трудностей, на длительный срок, сложные цепочки поставок, и крутые требования к капиталу.
И он мотивирован на поиск новых приложений в интересах общества в целом. “Что может быть лучше, медицинских имплантатов или датчик для того чтобы измерить здоровье почвы, провод, который более проводящих, чем медь, или новый бизнес включить быстрого доступа к 3-D печати в плотной городской или сельской среде”, — говорит он.
“Если вы хотите сделать новый медицинский прибор, или даже автомобильной части, думаю, цепочки поставок, вы должны выяснить и управлять. Каждая из этих частей требует много деталей, времени и средств для разработки, проверки, и в конечном счете производят, будь то на местах или за рубежом. Одной из причин 3-D печати принципиально отличается тем, что позволяет дизайнерам и инженерам перебирать быстрее, и, в ближайшем будущем, изготавливать детали по требованию в больших количествах без фиксированных авансовых инвестиций”.
Формирование будущего
Чтобы быть уверенным, “это не то, что 3-D печать заменит все производство или даже десятая часть ее в ближайшем будущем”, — говорит Харт. “Это краеугольный камень цифрового преобразования в том, как мы идти о проектировании, производстве и обслуживании продукции в гибкой рыночной основе”.
Как эти новые технологии становятся все более широко используется, в результате изменений в производственных процессах могут иметь серьезные последствия для работников будущего, и для их обучения и воспитания. Харт глубоко заниматься этими вопросами.
“Мы также хотели бы думать на системном уровне, с точки зрения экономического моделирования новых производственных технологий, включая 3-D печати, и понимание того, как с работой и какие трансформации могут быть необходимы в процессе развития и в квалификации своих сотрудников”, — говорит он.
Это исследование было навеяно Харт участия в МТИ работу будущего инициативу, для которой он собрал команду, чтобы изучить, как требования работников через жизненный цикл продукта — от дизайнера до инженера до рабочего — будет зависеть от роста автоматизации и цифровизации.
Собственного рабочего процесса Харт стала еще более разнообразной, в ногу с быстрым прогрессом в этой области. Но его преподавания, исследований и работы с промышленностью все идут рука об руку, — говорит он. “Это все симбиотические. Все эти виды деятельности и интересы накормить и друг от друга. У нас также есть главная обязанность рассмотреть устойчивости производственных технологий, которые мы разрабатываем, и последствия более гибкое производство — как позитивное, так и негативное — на ограниченность ресурсов планеты.”
В дополнение к его собственный опыт работы как предприниматель и стать соавтором более 50 до и выданных патентов — Харт получает понимание и энергию от обучения специалистов отрасли и студентов.
Он лауреат престижных Рут, Джоэль Спира премию за выдающиеся преподавания в Массачусетском технологическом институте, а также МИТ Кина премии за инновации в высшее образование, за свой труд обучение МТИ флагман бакалавриата производственный курс 2.008 (дизайн и производство) и его эквивалент как открытый онлайн-курс на edX. Как инженер-механик по “создателя царя,” он курирует разработку и производство магазины пользуются сотни учеников, работа с инструкторами и различные руководители отделов, чтобы убедиться, что удобства есть государство-оф-современное оборудование и возможности, а учащимся овладеть как традиционных, так и новейших технологий.
Он также создал и ведет онлайн MITxPro курс для профессионалов, “аддитивное производство инновационного проектирования и производства”, которой было охвачено более 2500 участников со всего мира, которые стремились освоить основы и области применения 3-D печати и применить эти знания на своих рабочих местах.
“Опыт преподавания и разработки курсов для промышленности, так и в цифровом виде, был невероятно полезно в формировании моей точки зрения, как мы Массачусетского технологического института может внести свой вклад в будущее производство”, — говорит Харт.
