Hybrimat on tutkimusorganisaatioiden ja yritysten yhteishanke, jossa keskitytään uusien materiaalien ja pintojen kehittämiseen yhdistämällä eri valmistustekniikoita.
Hankkeessa neljä tutkimusorganisaatiota (Karelia-amk, Itä-Suomen yliopisto Aalto-yliopisto ja Tampereen yliopisto) ja viisi yritystä (Abloy, Millidyne, Vaisala, Valmet ja Vauhti) muodostavat verkoston älykkäiden materiaalien ja pintojen kehittämiseksi. Uutuusarvo perustuu eri teknologioiden ja materiaalien yhdistämiseen hybridiratkaisuksi, joka parantaa komponenttien toimintakykyä vaativissa olosuhteissa.
Tavoitteena on kehittää uusia yhdistelmämateriaaleja, jotka vastaavat yritysten tarpeisiin tuotteiden elinkaaren, huoltovapauden ja lisätyn toiminnallisuuden sekä suorituskyvyn osalta. Tavoitteena on myös pulverimetallurgisten kappaleiden optisen pinnanlaadun parantaminen. Tavoitteet saavutetaan yhdistelemällä materiaali- ja pinnoitustekniikan ratkaisuja, jotka vastaavat teollisuuden haasteisiin kuten jäätymisen ja likaantumisen estämiseen, sekä kehittämällä ympäristöystävällisiä materiaaliyhdistelmiä.
Neljä tutkimuorganisaatiota tuo hankkeeseen erityisosaamistaan
Tutkimuksen toteutus perustuu neljän tutkimusorganisaation, Aalto-yliopiston, Tampereen yliopiston, Itä-Suomen yliopiston ja Karelia-ammattikorkeakoulun tutkimusryhmien erityisosaamiseen. Tutkimus yhdistää uudella tavalla materiaalien valmistustekniikat, jäätymis- ja virtaustekniikan tutkimusosaamisen sekä tutkimusinfrastruktuurin. Projektin tutkimusosapuolilla on vahva kokemus teollisuuden kanssa tehtävästä tutkimus- ja innovaatiotyöstä niin polymeeri- ja yhdistelmämateriaalikehityksen kuin niiden testauksen alalla.
Karelia-ammattikorkeakoulu tuo hankkeeseen osaamista tutkimuksen skaalautuvuuteen laboratoriomittakaavasta teolliseen mittakaavaan. Tässä hankkeessa tutkimus keskittyy huokoisen rakenteen valmistamiseen sekä materiaalien lujuus- ja pinnan laatuominaisuuksien parantamiseen. Kareliassa on syntynyt viime vuosina merkittävää uutta osaamista toiminnallisista materiaaleista valmistettujen tuotteiden suunnitteluun ja valmistukseen, mikä tukee yhdistelmämateriaalien kehitystyötä tässä haettavassa tutkimuksessa. Osaaminen mahdollistaa kehitettävien materiaalien testauksen ja demonstroinnin teollisessa mittakaavassa.
Itä-Suomen yliopiston (UEF) Kemian laitoksella on aiemman tutkimus- ja tuotekehitystoiminnan kautta erityisosaamista mikrohuokosellisten bulkkimateriaalien tutkimisesta ja valmistamisesta sekä pintojen räätälöinnistä. Tässä tutkimuksessa tutkimusryhmän osaaminen suunnataan jäänestoa, matalaa kitkaa ja likaantumattomuutta tuottavan kemian varastointiin ja hallittuun vapautumiseen erilaisissa materiaaleissa.
Aalto-yliopiston konetekniikan laitoksella on pitkä kokemus sisäisten ja ulkopuolisten virtausten tutkimuksesta liikennevälineissä, polttoprosesseissa sekä prosessiteollisuudessa. Aallon koeinfrastruktuuri mahdollistaa tässä hankkeessa erilaisten pinnoitteiden, pintakäsittelyjen tai funktionaalisten materiaalien virtausvaikutusten kokeellisen selvityksen.
Tampereen yliopiston (TAU) Teknisten ja luonnontieteiden tiedekunnan Materiaalitieteen ja ympäristötekniikan yksikössä on laaja-alaista osaamista eri materiaaleista ja niiden suorituskyvystä sekä kattavat tutkimusympäristöt. Hankkeessa hyödynnetään tutkimusryhmän sovelluslähtöistä pinnoitekehitystä sekä tutkimusympäristöä sisältäen pinnoituslaboratorion, jäälaboratorion ja muut pintojen karakterisointiin käytettävät tutkimusmenetelmät. Tutkimus keskittyy kerrosrakenteen toiminnallisuuden lisäämiseen pinnoitteiden avulla sekä rakenteiden kestävyyteen.
Merkittäviä hyödyntämismahdollisuuksia eri teollisuudenaloilla
HybriMat-hankkeessa kehitettävillä hybridiratkaisuilla on potentiaalisia käyttökohteita eri teollisuuden sektoreilla ja siksi projektissa keskitytään tulosten hyödynnettävyyteen ja näkyvyyteen laaja-alaisesti. Hankkeen edetessä tutkimustuloksia esitellään soveltuvissa tilaisuuksissa ja seminaareissa. Lisäksi tutkimuksen aikana syntyvät tieteellisesti merkittävät tulokset julkaistaan kansainvälisissä tieteellisissä lehdissä ja esitellään kansainvälisissä konferensseissa. Hankkeen aikana syntyy mahdollisesti julkaisuja myös opinnäytetöiden muodossa.
Kehitettävällä uudella materiaaliteknologialla varmistetaan laitteiden toiminta, suojataan niitä vaurioitumiselta sekä vähennetään energiankulutusta. Tuloksena syntyy uutta pinnoite- ja materiaaliosaamista prosessiteollisuuden, rakennus- ja turvallisuustuotteiden sekä vapaa-ajan käyttöolosuhteisiin. Syntyvillä tuloksilla on kansallisella ja kansainvälisellä tasolla laajat hyödynnettävyysmahdollisuudet. Esimerkkejä sovelluskohteista ovat perinteisemmät työkoneet, ilmanvaihto- ja kattorakenteet, urheiluvälineet, sensorit, turvallisuus- ja lukitustuotteet, tuulivoimalat, kylmälaitteet, puolustusvälineteollisuus, ilmalämpöpumput ja ilmailu. Lisäksi uudenlaisina avauksina ja tulevaisuuden läpimurtoina voidaan nähdä itseohjautuvien hybridimateriaalien hyödynnettävyys älykkäässä ympäristön monitoroinnissa, energiatehokkaassa ja turvallisessa liikkumisessa sekä hyvinvoinnin edistämisessä.
Teksti:
Kari Mönkkönen, yliopettaja, projektipäällikkö, Karelia-ammattikorkeakoulu
Tommi Tiainen, projektiasiantuntija, Karelia-ammattikorkeakoulu
