Penelitian NIST baru dapat menurunkan biaya pembuatan koin

The price of shame | Monica Lewinsky (Juli 2019).

Anonim

Nikel ada di mana-mana dalam kehidupan Amerika, jatuh di dalam kantong, berguling di bawah jok mobil, dan muncul dari belakang pengering untuk digunakan berulang-ulang untuk pembelian yang tak terhitung jumlahnya. Namun, koin yang lentur dan tampak sederhana ini juga menjadi mahal untuk diproduksi. Nikel, nama belakang senin sendiri, telah menjadi bahan berharga dalam banyak produk modern, mendorong nilai pasar begitu banyak sehingga kadang-kadang membuat biaya koin lima sen sebanyak tujuh sen pop.

Bekerja bersama dengan US Mint, tim peneliti di Institut Standar dan Teknologi Nasional (NIST) telah mengidentifikasi pendekatan alternatif yang akan mengurangi biaya bahan untuk nikel sebanyak 40 persen. Pendekatan ini akan menghasilkan koin setiap bit sekuat dan dapat diandalkan sebagai nikel lama tetapi juga setiap bit yang akrab bagi warga negara Amerika.

Makalah yang merinci pekerjaan itu diterbitkan hari ini di jurnal Mengintegrasikan Bahan dan Inovasi Manufaktur.

Sebagai manfaat tambahan, data dari penelitian ini juga telah menghasilkan hasil yang dapat membantu perusahaan teknologi tinggi mencari bahan baru untuk digunakan dalam elektronik tangguh seperti ponsel dan laptop, dan dalam berbagai warna baru yang radikal, untuk boot.

Pembuatan koin adalah proses yang rumit dan menuntut. Koin tidak boleh berkorosi di telapak tangan yang lembab, misalnya. Gambar-gambar yang dicap di wajah mereka harus cukup kuat untuk menahan beberapa dekade perdagangan dan sesekali berbelok melalui cucian. Kemilau logam mereka harus selalu dapat dikenali, dan ketebalan dan kerapatan seragam.

Meskipun tidak terlihat oleh pelanggan rata-rata yang membeli gumball atau soda, semua koin AS juga harus mengandung jumlah konduktivitas listrik yang telah ditentukan untuk bekerja di mesin penjual, yang menggunakan meter kecil untuk menentukan tanda mata uang koin. Meter parkir atau mesin soda tidak akan menghitung nikel Anda tanpa karakteristik kunci ini.

Dalam banyak hal tantangan produksi nikel adalah pasangan ideal untuk NIST Materials Genome Initiative (MGI), yang dimulai pada tahun 2011 dengan tujuan ambisius untuk mengurangi waktu yang dibutuhkan material baru untuk mencapai pasar setidaknya setengah sambil menghemat biaya rendah. MGI telah membangun alat komputasi dan TI yang dibutuhkan untuk pengembangan semua jenis bahan baru untuk digunakan dalam berbagai macam aplikasi manufaktur.

"Memikirkan kembali nikel adalah salah satu dari pertama kalinya kami dapat menggunakan alat MGI baru untuk mendesain material untuk aplikasi tertentu, " kata ilmuwan NIST, Carelyn Campbell. "Kami sangat senang dengan hasilnya."

Tim NIST bekerja mundur, pertama mengidentifikasi kualitas yang diinginkan untuk bagian nikel baru dan kemudian mencari tahu apa yang mungkin diperlukan oleh paduan dan prosedur untuk membuatnya menjadi kenyataan. US Mint juga menguraikan beberapa batasan spesifik situs; yaitu, koin baru harus diproduksi menggunakan fasilitas manufaktur yang ada di Denver dan Philadelphia, keduanya menggunakan jenis tertentu dari prosedur pendinginan lambat.

Warna terbukti sangat menantang. Meskipun kebanyakan orang tidak akan berpikir bahwa koin memiliki nada atau warna khusus, para kolektor koin adalah kelompok yang menuntut dan sering akan menolak koin yang sedikit off-tone, dan para kolektor membentuk bagian yang signifikan dari pasar untuk potongan uang. Masyarakat umum juga mungkin tidak mempercayai koin yang terlalu oranye atau terlalu kuning. Tetapi warna sering merupakan kriteria subjektif, dan salah satu yang sulit untuk dihitung atau direproduksi dengan standar apa pun yang dapat diandalkan.

Dalam hal ini, penggunaan proses MGI terbukti sangat membantu — mengejutkan bahkan para peneliti sendiri dengan seberapa efisien hasilnya. Dimulai dengan serangkaian parameter untuk ketahanan, konduktivitas dan warna, tim mampu menghasilkan campuran baru tembaga, nikel dan seng yang 40 persen lebih murah dari campuran logam sebelumnya.

Tim sangat bergantung pada jenis sistem desain bahan yang dikenal sebagai kerangka kerja Rekayasa Komputasi Terintegrasi (ICME). Metode ini menggunakan sejumlah besar pemodelan komputer untuk menemukan bagaimana berbagai komponen akan bereaksi ketika dicampur bersama. Dalam hal ini, komponen-komponen tersebut adalah paduan logam.

Pekerjaan eksperimental memakan biaya dan waktu, sedangkan menjalankan model di komputer cukup cepat dan murah. Idenya adalah untuk menggunakan lebih banyak sumber daya komputasi dan alat untuk melakukan kerja keras dalam tahap desain untuk mengurangi waktu dan biaya yang diperlukan untuk beralih dari ide ke realitas.

"Dalam setahun, kami dapat menyusun kerangka kerja untuk merancang paduan, mengidentifikasi dan menggunakan model kami untuk mendapatkan paduan yang benar, dan kemudian bergerak maju dan benar-benar membuat prototipe, mengujinya dan menemukan bahwa kami memenuhi semua dari tujuan kami, "kata pemimpin proyek NIST dan insinyur material Eric Lass. Lass juga penulis senior dari kertas baru. Di masa lalu, pekerjaan semacam itu akan memakan waktu beberapa tahun.

Hasilnya berpotensi menyelamatkan jutaan US Mint. Selain itu, beberapa perusahaan yang memproduksi barang-barang berteknologi tinggi telah menunjukkan minat pada hasil, karena ada permintaan konsumen yang kuat untuk elektronik yang tahan lama tetapi juga tersedia dalam berbagai warna seperti merah muda metalik.

Belum ada kabar apakah ada orang yang secara aktif mengejar telepon yang bisa membuatnya melalui pergantian pengering panas pada hari binatu.

menu
menu