A nanotechnológia vívmányai mára az élet és a tudomány minden területén jelen vannak a hétköznapi naptejektől az élelmiszer- és ruhaiparon át a génsebészetig. Az atomi szinten, a hétköznapitól gyökeresen eltérő tulajdonságú anyagokkal dolgozó technológia folyamatos és gyors fejlődése forradalmasítja az orvostudomány, az energetika, a gyártás és az anyagtudomány területeit, így egy innováció és tudásalapú gazdasági fejlődés motorja is lehet.
A világ nanotechnológiai piacának értéke 2025-re elérheti a 306 milliárd eurót, a globális nanotechnológiai piaci részesedés 70%-a az elektronikus, az orvosbiológiai és az energetikai alkalmazásokhoz tartozik. Ez a technológia a tudomány és az élet számos területén jelen van: a napkrémekben nanoszemcsék védik a bőrünket a káros sugárzástól, a nanokompozitokat pedig az orvosi implantátumokban, nagy terhelésű anyagokban és a gépjárműgyártásban is használják.
„A nanotartomány a hétköznapitól merőben eltérő viselkedést mutat. Ezt kiaknázva új tulajdonságú anyagokat, eltérő elveken működő eszközöket hozhatunk létre. Ez emeli a nanotechnológiát a fizikai, kémiai és biológiai kutatások, illetve a K+F+I tevékenységgel foglalkozó cégek homlokterébe”
– emelte ki Halbritter András, a BME Fizika Tanszék egyetemi tanára.
A nanovilág lehetővé teszi, hogy új alapokra helyezzük az adattárolást és a számítógépek működését – az agy működését imitáló (neuromorfikus) számítástechnika az agysejtekhez hasonló tanulási és felejtési folyamatokat valósít meg atomi méretű memrisztorrendszerek segítségével. A milliméter egy százezred – 1 milliomod részét kitevő nanorendszerek előnye, hogy kis területen, akár egy pénzérme felületén is rengeteg elfér belőlük. A mai legfejlettebb chipek nagy számítási teljesítményét épp az garantálja, hogy több nanoméretű tranzisztor dolgozik rajtuk, mint ahány ember él a Földön.
Az Európai Bizottság adatai szerint a nanoanyag-ágazat jelenlegi közvetlen foglalkoztatottsága Európában 300 000-400 000 főre becsülhető, ez a szám a következő években és évtizedekben az iparág fejlődésével párhuzamosan növekszik majd.
„A félvezetőipari nanométeres pontosságú technológiák minőségellenőrzésére fókuszáló atomerő-mikroszkópiai fejlesztéseinkhez is nagy szükségünk van erős elméleti alapokkal és gyakorlati tapasztalattal rendelkező szakemberekre, akik újító szemlélettel segítik a legmodernebb ipari elvárásoknak való megfelelés megvalósulását, együttműködve a jelenlegi közel 200 fizikusunkkal és 400 mérnökünkkel.”
– mutatott rá Kükemezey István, a Semilab elektromos méréseket összefogó divíziójának vezetője.
Ma már minden modern autó több mint 50 MEMS-érzékelővel (mikro-elektromechanikai rendszerek) van felszerelve. Az automatizált vezetéshez jelenleg nagy pontosságú inerciális érzékelőkre van szükség, amelyek példátlan stabilitási és pontossági szintet kínálnak.
„A Bosch élen jár és piacvezető a MEMS-érzékelők gyártásában, ezért szükségünk van olyan szakemberekre is, akik ismerik a nanotechnológiát, a litográfiát, a félvezetők fizikáját, és erős méréstechnikai háttérrel rendelkeznek. Mindemellett szeretnének valami újat alkotni, innovátorok lenni, és a dinamikusan változó technológiai kihívásokra kreatív módon reagálnak”
– emelte ki Karaffy Zoltán, a Robert Bosch Kft. mérnöki validációs központ osztályvezetője.
“A grafén felfedezése, és az ehhez kapcsolódó 2010-es Nobel-díj egy teljesen új irányt indított el a nanotechnologia terén. Ma már a legkülönbözőbb kétdimenziós anyagok egymásra építésével lehet komplex tulajdonságokkal rendelkező nanoáramköröket létrehozni. A kétdimenziós elektronika területe a kvantumszámítástechnika, a spin alapú elektronika (spintronika) és a hajlítható és átlátszó elektronika terén is komoly alkalmazásokat vetít előre”
Az előrejelzések szerint 2026-ra az orvosi nanotechnológia piaca elérheti több, mint 460 milliárd eurós értéket. A nanotechnológia egészségügyi alkalmazása olyan betegségek gyógyításában is áttörést hozhat, mint a Parkinson és az Alzheimer kór, vagy a cukorbetegség. Ezen kívül olyan, új diagnosztikai eljárások és eszközök születnek, mint a mágneses nanorészecskékkel végzett lokális termoterápia, vagy a mesterséges dobhártya.
A technológia új megoldásokat nyújthat a megújuló energiarendszerek legfontosabb problémáira is. Olcsóbb napelemeket hozhatunk létre nanoszemcsék felhasználásával, illetve növelhetjük a napelemek hatékonyságát. A nanoanyagok olyan módszerek kidolgozásában is segíthetnek, amelyekkel új megújuló energiaforrások válnak elérhetővé, mint a levegő széndioxid tartalmából készült üzemanyag.
„A nanotechnológia fejlődését a képzéseink terén is követjük. Hat éve indítottuk a Nanotechnológia és anyagtudomány specializációt a fizikus mesterképzés keretében, a 2023 szeptemberétől induló fizikus-mérnök képzés pedig már alapképzés szintjén elérhetővé teszi a nanotechnológiai ismereteket. A hallgatók az elméleti alapok elsajátítása mellett nanotechnológiai áramköröket készíthetnek, megismerkedhetnek a létrehozásukhoz szükséges vegyi műveletekkel és laboratóriumi gyakorlatban vehetnek részt a Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet (MFA) tiszta terében. A nanotechnológia területén a legfrissebb felfedezések akár pár éven belül új ipari alkalmazásokat eredményezhetnek, így hallgatóinknak az izgalmas kutatási területek megismerésén túl kiváló elhelyezkedési lehetőségeket is kapnak”
Anyagmozgatás – Ha a játékokról nagyban gondolkodunk, akkor érdemes a REGIO Játék Törökbálinton megvalósított raktárrendszerét megismerni, ahol körülbelül 800 méter szállítópálya található, a szortírozó rendszeren pedig csúcsidőszakban akár 900 láda is áthaladhat óránként.
Tíz másodpercenként felkerül egy doboz a szállítópályára– mondja Kordás Imre, a beruházást megtervező és megvalósító XXL Mechanika Mérnöki Iroda projektvezetője. Majd így folytatja: beérkező, kimenő és raktáron belüli forgalmat is kezel az új rendszer, amelyet a játékforgalmazás legnagyobb hazai cége rendelt meg. A beérkező árukat a rendszer raklapozási vagy szortírozási igény szerint válogatja szét, majd a szortírozásra szánt ládákat a raktár erre szolgáló területére szállítja. Ott a ládákat a megfelelő munkahelyekre helyezi, a szortírozás pedig áruházanként történik. Összesen 24 ilyen munkahely van, a beérkező ládák RFID antennás elágazásokon keresztül kerülnek a megfelelő helyre. Az elágazások a REGIO Játék adatbázisából kapják az utasítást arra vonatkozóan, hogy hova továbbítsák a ládákat. A rendszer egyébként a raktár webáruházi árukészletének feltöltésére is alkalmas, mivel a szállítópálya egy automata magasraktárhoz is csatlakozik.
Nagyon fontos szempont volt, hogy a boltok igényét napi szinten ki tudják elégíteni, és ne legyenek a kiszállítással csúszásban, ezt az új raktár rendszer kiválóan teljesíti. – Kordás Imre, a beruházást megtervező és megvalósító XXL Mechanika Mérnöki Iroda projektvezetője.
Mik voltak a REGIO Játék főbb igényei?
A megrendelőnek a raktáron belüli anyagmozgatás automatizálása volt az egyik fő célja. A teljes körű raktári automatizálás során a fő igény az volt, hogy a munkát felgyorsítsák, emberi munkaerőt váltsanak ki, illetve a hibákat csökkentsék. Erre szállítópályák hálózata lett kiépítve, illetve a beérkező és kimenő áruk feldolgozását automatizálták.
A raktár fő feladata a 42 darab Régió Játék áruház kiszolgálása. Ez komoly logisztikai kihívás, főleg a terheltebb időszakokban. A játékok szortírozása volt a cél az XXL Mechanika által megtervezett rendszerben, hogy a nagy raktári készletből 42 felé, a boltok változó igénye szerint a termékek szét legyenek szedve. Emellett beszállításról is szó van, tehát a raktárba érkezik külföldről és itthonról is áru. Alkotóelemek szintjén ez nagyrészt görgős és hevederes szállítópályákból, illetve a szortírozó egységekből áll. Ezek egyedileg kialakított munkaállomásokat jelentenek, amelyek a vállalatirányítási rendszerhez kapcsolódnak, és adják ki a dolgozók munkahelyére a megfelelő ládákat, ahol összeállítják az egyes üzletek megrendelését.
Milyen Siemens-technológia segíti az intralogisztikai feladatokat?
A teljes mozgásvezérlést, illetve a profinetes kommunikációt Siemens termékek végzik. Hét darab S7-1200 PLC-t építettünk be, ezek mindegyikéhez tartozik egy 15 colos ipari kezelőpanel (HMI). Az RFID fejegységből 45 darab épült be és összesen 114 olvasófejet lát el. A G115D terepi frekvenciaváltó a 400 voltos szállítópályáinkat vezérli, ebből 67 darab épült be. Ezen kívül a profinet modulok, a profinet rendszerhez szükséges switchek és kábelek, a csatlakozó fejek, illetve a 24 voltos tápegységek is Siemens termékek. A rendszer 400 voltos és 24 voltos szállítópályákat alkalmaz. A rendszer nagy részét egyébként saját tervezésű szállítópályák és dobozirányító egységek alkotják, amelyek kifejezetten ide készültek.
Milyen egyedi igényeknek kellett megfelelniük a tervezés és kivitelezés során?
Van például diafilm méretű termék, és van óriásmackó is, tehát olyan méretbeli különbségek vannak, amelyek speciális igénynek minősülnek. A projekt legelején sok egyeztetés történt azzal kapcsolatban, hogyan lehetne mindent kezelni. Még robotcellák is szóba jöttek, de pont a szélsőséges mérettartományok miatt ezeket végül is elvetettük. Végül az a döntés született, hogy a termékek körülbelül 80 százalékát kezeljük automatizált raktárrendszerben, illetve azt kezeljük, ami egy 400x600x300 mm-es ládába belefér. Ami ezen kívül esik, azt a dolgozóknak kell a raktárban elhelyezniük.
Újabb akadály hárul el a nagy hatótávolságú e-kamionok elterjedése elől.
Sikeres tesztet teljesített a Siemens: töltési rendszere 1 MW teljesítményt adott le.
A német cég prototípusát egy nagy hatótávolságú e-kamionnal tesztelték. Az új készülék több Siemens SICHARGE UC150 töltőberendezésből, ezek kimeneti teljesítményét összefogó kapcsolási kialakításból (switching matrix) és a megawatt-töltésre speciálisan kialakított diszpenzerből állt.
Ezzel a teljesítménnyel az e-kamionokban általában használt akkumulátorokat körülbelül 30 perc alatt, 20 százalékról 80 százalékra lehet tölteni.
Növekvő igény a zéró emissziós távolsági fuvarozási megoldások iránt
A nehéz haszongépjárművek felelősek az EU közúti közlekedéshez köthető, üvegházhatású-gázkibocsátásának több mint 25 százalékáért. Így a klímacélok elérése és az európai országok fosszilis importenergia-függőségének csökkentése érdekében az árufuvarozás elektrifikációját az uniós előírások több fronton is sürgetik. A cél, hogy a nehéz tehergépkocsik és a buszok CO2-kibocsátását 2040-re 90 százalékkal csökkentsék, 2035-re pedig már minden új városi busz zéró kibocsátású legyen.
Az e-haszonjárművek elterjedéséhez ugyanakkor az infrastruktúra-fejlesztés számos eleme szükséges Németországban is, ezekről fehér könyvet jelentett meg közösen a Siemens és a MAN.
További friss híreket talál az IoTmagazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!
Közös fejlesztést jelentett be a Siemens és a Mercedes-Benz
Az energiarendszerről készített digitális ikrek a gyártervezés jövőjére is kihatnak
Komoly mérnöki feladatot könnyít meg a két vállalat közös fejlesztése: a villamosenergia-rendszerről készített digitális másolat segítségével felgyorsíthatóvá válik az autógyárak energiarendszerének megtervezése, modernizálása.
A Digital Energy Twint a Mercedes sindelfingeni üzemében tesztelték, ahol olyan adatokat kötöttek össze a virtuális térben, mint például az épületek berendezései, az energiatermelés, az időjárási adatok, a terhelési profilok. A megoldás a fizikai energiarendszert szimulálva ellenőrzi a javasolt tervezést, energiafelhasználási forgatókönyveket, és ajánlásokat ad a kívánt eredmények optimalizálására, ideértve az energiahatékonyságot és a kapcsolódó költségmegtakarítást, valamint a CO2 kibocsátás csökkentését.
Az új fejlesztés a Mercedes-Benz azon törekvését támogatja, hogy a saját tulajdonú gyártóhelyeit 2039-re 100 százalékban megújuló energiával tudja üzemeltetni.
„A Digital Energy Twin a válaszunk a sikeres vizualizálásra, elemzésre és optimalizálásra az energiahatékony építési folyamatok terén. Ezzel jobban megértjük a meglévő gyárépületeket, és okosépületekké alakíthatjuk őket. A technológiának köszönhetően előremutató szabványok kialakítását segítjük elő”
– mondta Arno van der Merwe, a Mercedes Benz gépjárművek termelési tervezésért felelős alelnöke.
A Siemens és a Mercedes-Benz 2021-ben kötött stratégiai partnerséget a fenntartható autóipari gyártás és a termelési módszerek digitalizációjának elősegítésére. A mostani közös fejlesztés átláthatóbb döntéshozatalt tesz lehetővé az autógyárak tervezésének korai szakaszában.
A digitális ikrek technológiája a Siemens portfóliójának kulcsfontosságú része, mely felhasználható az új termékek megtervezéséhez, valamint a vállalatok fenntarthatósági céljainak eléréséhez is. A müncheni központú vállalat nemrég jelentette be a Heinekennel közös projektjét, melynek keretében segíti a sörgyártó dekaborbonizációs törekvését, és várhatóan telephelyenként 15-20 százalékkal mérséklik a felhasznált energia mennyiségét, illetve 50 százalékkal csökkentik a CO2-kibocsátást.
További friss híreket talál az IoTmagazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!