Tutkimus ja koulutus | 11.1.2019

Parempia materiaaleja nopeammin markkinoille laskennallisten menetelmien avulla

Tulevaisuuden materiaalit löydetään, kehitetään, testataan ja optimoidaan laskennallisia menetelmiä hyödyntäen. Anssi Laukkanen kehitti väitöskirjatyössään menetelmiä ohutkalvojen ja komposiittipinnoitteiden mallinnusavusteiseen suunnitteluun.

pexels-photo-917480

Uusia materiaaleja kehitetään ja saadaan markkinoille edelleen pääosin empiirisesti yrityksen ja erehdyksen kautta. Materiaalien kehitys on hidasta ja kallista, eikä materiaaleja kyetä suunnittelemaan tai optimoimaan tiettyyn käyttötarkoitukseen. Tehoa kehitystyöhön saadaan laskennallisten menetelmien käytöllä.

– Laskennallisten menetelmien hyöty näkyy mahdollisuutena optimoida ja luoda täysin uusia materiaaliratkaisuja virtuaalisia ympäristöjä ja malleja hyödyntäen. Markkinoille saadaan näin suoritus- ja kilpailukykyisempiä materiaaleja merkittävästi nykyistä nopeammin, TTY:llä marraskuussa väitellyt Anssi Laukkanen kertoo.

Laukkanen kehitti väitöskirjassaan laskennallisen materiaalitieteen ja -tekniikan menetelmäkokonaisuuden, jolla voidaan tarkastella materiaaleja ja niiden käyttäytymistä erittäin yksityiskohtaisesti ja realistisesti aina niiden mikrorakenteesta sovellusympäristöihin asti. Menetelmillä voidaan löytää uusia materiaaleja, suorittaa materiaalien virtuaalitestausta tai esimerkiksi arvioida materiaaliratkaisun elinikää monimutkaisissa kuormitusympäristöissä.

– Virtuaalimalleja hyödyntämällä materiaaleja voidaan tarkastella suorituskykypohjaisesti. Niiden avulla on mahdollista löytää ja kehittää materiaaleja sovellusympäristön vaatimuksiin eikä ainoastaan valita materiaaleja olemassa olevista vaihtoehdoista, Laukkanen sanoo.

Laskennallinen materiaalitekniikka on Laukkasen mukaan viimeisen viiden vuoden aikana löytänyt hyvän tasapainon kokeellisten menetelmien ja mallinnuksen välille. Nyt voidaan kehittää täysin eri lähtökohdista uusia materiaaliratkaisuja ja optimoida ensimmäistä kertaa kunnolla materiaaleja sovelluskohteiden tarpeisiin. Materiaalit myös saadaan nopeammin markkinoille.

Anssi Laukkanen käytti tutkimuksessaan kulutusta kestävien materiaalien mikromekaniikkaan soveltuvia materiaalimallinnuksen menetelmiä ja otti huomioon myös käytännön teollisten sovellusten tarpeet.

– Viime vuosina kehitetyt mallinnustavat mahdollistavat materiaalien ja niiden käyttäytymisen kuvaamisen ennennäkemättömällä tarkkuudella virtuaalimallien avulla. Lähitulevaisuudessa on mahdollista hyödyntää myös koneoppimista ja keinoälyä sovelluksissa, jotka liittyvät materiaaliratkaisujen optimointiin ja uusien materiaalien luomiseen laskennallisten menetelmien keinoin, Laukkanen kertoo.

Uusimmat artikkelit

Tuuliturbiinin siiven eroosio-ongelma ratkesi tekoälyn avulla

Tuuliturbiinin siipimateriaalin eroosio sääolosuhteiden vaikutuksesta on ongelma, joka koskee koko tuulienergiasektoria. VTT:n antiAGE-projektissa materiaaliongelmaan löydettiin tekoälyn ja 3D-tulostuksen avulla toimiva ratkaisu.

Kaivostoiminta tehostuu uusien sensori-innovaatioiden avulla

Uusien röntgen- ja 3D-kuvantamisteknologiaan perustuvien sensorien sensorifuusiolla parannetaan mineraalivarojen 3D-mallinnusta ja tehostetaan arvometallien erottelua. VTT koordinoi sensorikehitystä yhdessä yritysten, kansainvälisten tutkimusinstituuttien sekä kaivosalan yhteisöjen kanssa X-Mine EU-projektissa. 

18.1.2019 | Tutkimus ja koulutus

T&k-kulut ajavat autonvalmistajia alliansseihin

Sähkö- ja robottiautojen kehittäminen on kallista puuhaa, samoin puhtaampien ajopelien rakentelu. Uusien autojen pilviä hipovat t&k-kustannukset pakottavat isotkin autonvalmistajat liittoumiin eli alliansseihin. Ford ja VW toimivat jo yhdessä, mikä lisää paineita vaikkapa Daimlerin ja BMW:n suuntiin.

17.1.2019 | Alan Uutiset

Kunnossapitopalveluihin erikoistunut Viafin Service ostaa Gasum Tekniikan

Gasum myy tytäryhtiönsä Gasum Tekniikka Oy:n teollisuuden kunnossapitokumppanille Viafin Service Oyj:lle. Yrityskauppa on osa Gasumin strategiaa keskittyä pohjoismaisten kaasumarkkinoiden ja energiainfrastruktuurin kehittämiseen. Kaupan odotetaan toteutuvan helmikuun loppuun 2019 mennessä. Yrityskaupassa Gasum Tekniikasta tulee osa Viafin Service-konsernia.

SKAL vaatii miljardin euron lisärahoitusta tiestölle; avaa keskustelun tavaraliikenteen päästövähennyksen keinoista

Kaasu on vaihtoehto kevyimmissä yhdistelmissä ja sähkö taajamien jakeluliikenteessä. Suomen Kuljetus ja Logistiikka SKAL ry:n laskelmien mukaan vielä vuonna 2045 yli 80 prosenttia maanteiden tavaraliikenteen energiankulutuksesta on kuitenkin nestemäistä dieseliä. Panostus uusiutuvista raaka-aineista valmistettuun dieseliin ja biokaasuun olisikin Suomen tavaraliikenteelle paras ympäristövalinta. 

Painelaitteiden korjaus- ja muutostöitä koskeva ohje uudistettu

Turvallisuus- ja kemikaalivirasto (Tukes) on julkaissut uudistetun version painelaitteiden korjaus- ja muutostöitä koskevasta ohjeesta. Ohjeessa kerrotaan, millaisia vaatimuksia painelaitesäädökset asettavat painelaitteiden käytönaikaisille korjaus- ja muutostöille.