Kevät on kulunut vauhdikkaasti kiitos aktiivisen tutkimus-, kehitys- ja koulutustoiminnan. Uuteen vuoden 2025 alussa alkaneeseen strategiakauteen valmistauduimme päivittämällä tutkimusteemojamme. KoneTKI-tiimin osalta älykäs ja kestävä tuotanto sekä kestävä ja innovatiivinen tuote- ja palvelusuunnittelu on hivenen uudelleen sanoitettuina tuttuja jo aiemmalta strategiakaudelta. Näitä täydentää poikkileikkaavina teemoina edistykselliset valmistusteknologiat, dataohjattu arvonluonti sekä innovatiiviset yhteistyörakenteet ja alueellinen vaikuttavuus. Tutkimusteemoihin peilaten, seuraavissa kappaleissa on kerrottu KoneTKI-tiimin kuulumisia.

Parhaiden tuote- ja palveluominaisuuksien valinta

Toukokuussa 2025 päättyneessä Specsoft-hankkeessa tutkittiin tuotteen tai palvelun konseptoinnin tärkeyttä sekä menetelmiä, joilla voidaan yhdistää sekä sisäisten että ulkoisten sidos- ja asiakasryhmien vaatimuksia kilpailukykyisellä tavalla. Kehitetyn sovelluksen avulla voidaan määrittää tuotteen tai palvelun spesifikaatiolle optimiarvot, systemaattista konseptointipolkua käyttäen. Specsoft sovellukseen ja siinä käytettyihin menetelmään pääsee nopeasti tutustumaan lyhyiden videoiden muodossa, jotka löytyvät https://www.savonia.fi/savonia-stage/savonia-stage-teknisten-suunnittelutavoitteiden-maarittaminen-specsoft-sovelluksella/. Voit myös ottaa yhteyttä Kai Kärkkäiseen ja kysellä lisää tai sopia konseptoinnin työpajan yritykseesi. Yhteystiedot ja lisätietoa työpajasta https://www.techsavo.fi/uuden-tuotteen-tekninen-konseptointi-yritystyopaja/

Suurten kappaleiden 3D-tulostus

Lisäävä valmistus tai tuttavallisemmin 3D-tulostus ei suinkaan ole yksi valmistustekniikka vaan yleisnimitys joukolle erilaisia valmistusteknologioita. Viime aikoina olemme keskittyneet etenkin suurten kappaleiden tulostukseen. Määritelmällä suuri tarkoitetaan tässä yhteydessä kappalekokoa, joita yleisimmillä 3D-tulostukseen tarkoitetuilla laitteilla ei ole mahdollista valmistaa yhtenä tulosteena. Olemme soveltaneet sopivin työkaluin ja sensorein varusteltuina teollisuusrobotteja 3D-tulostukseen, sillä roboteilla on monia hyvä puolia tulostuksen kannalta. Työkalua vaihtamalla sama laiteympäristö sopii tulostuksen ohella mm. viimeistelyyn koneistuksen tai hionnan keinoin. Lisäksi hitsaavia teollisuusrobotteja on mahdollista käyttää 3D-tulostukseen, eli tulostukseen soveltuvaa laitekantaa löytyy merkittävässä määrin teollisuudesta.

Metallin tulostuksessa tutkimuksen kohteena ovat olleet mm. tuoteprotoihin liittyvien teräsvalujen tulostus, tulostamalla tehtävä lisäpiirteet olemassa oleviin rakenteisiin sekä vaativien koneistusaihioiden valmistus. Valumuotit, design kalusteet ym. haastavat ja yksilölliset geometriat ovat muovi- ja komposiittitulostuksen näkyvimpiä teemoja. Tarkemmin tutkimukseen ja tuloksiin voi tutustua vierailemalla https://fmt.kapsi.fi/3dty/ kotisivuilla. Laajemmin 3D-tulostuksesta löytyy tietoa osoitteesta https://3dtulostus.savonia.fi/fi/ tai jos sinulla on joku mieltä askarruttava kysymys tai tulostustarve, niin laita viestiä osoitteeseen 3dtulostus@savonia.fi.

Kuva 1. Esimerkki lisäpiirteen 3D-tulostuksesta ja sen osittaisesta koneistuksesta

Simulaatiomallit teollisissa prosesseissa

Simulaatiomallit ovat tehokkaita työkaluja moninaisten tarpeiden ja ongelmien ratkaisemiseen eri aloilla. Simuloinnin avulla voidaan mallintaa monimutkaisia järjestelmiä, prosesseja tai ilmiöitä. Ohjelmalliset simulaatiot eivät keskeytä tuotantoa, riko fyysisiä laitteita tai aiheuta vaaratilanteita. Simulaatiolla voidaan hakea ratkaisua monimuuttujaongelmiin, joihin inhimillisen päättely keinot eivät enää riitä. Olemme kehittämässä selkeitä toimintamalleja simulaatiomallien käyttöön ja hyödyntämiseen. Aiheesta lisää https://sitepro.savonia.fi/

Autonomiset työkoneet

Tekoäly on lyönyt itsensä läpi monella elämänalueella ja osin emme edes tiedosta sen olemassaoloa. Olemme muutaman vuoden ajan tutkineet tekoälyn hyödyntämismahdollisuuksia työkoneympäristössä. Aloitimme tutkimuksen ja kokeilut simulaatioympäristössä, jossa on turvallista tehdä kokeita, mitä ei oikeilla koneilla voida tehdä. Siirryimme siitä minikaivuriin eli pöytämittakaavan sähköhydrauliseen kaivuriin ja seuraava askel on siirtyminen oikean työkoneen kokoluokkaan. Ajatus on lisätä laitteen autonomisuuttaa askel kerrallaan. Sitä mukaan, kun mallit toimivat halutulla tavalla, saatuja oppeja siirretään simulaatiosta minikaivurin kautta isompaan työkoneeseen. Tavoitteena on, että vuoden 2026 aikana saisimme työkoneen tekemään itsenäisesti jonkun selkeästi rajatun tehtävän, kuten tukin siirron pinosta tavara-auton kyytiin. Saattaa kuulostaa yksikertaiselta, mutta sitä ennen on vielä monta asiaa ratkottavana. Lue juttu minikaivurista https://www.savonia.fi/artikkelit/ai-masi-pienoismallikaivurin-matka-digitaaliseksi-kaksoseksi/.

Kuva 2. Ihan tuliterä kaivuri odottamassa tekoälyn vaatimia muutostöitä.

Hitsauksen tuottavuus ja työhyvinvointi

Hitsaus alana mielletään usein varsin perinteiseksi, mutta robotiikka ja digitalisaatio ovat muokanneet ja tulevat muokkaamaan käsityksiä. Käsivaraisessa hitsauksessa laser on noussut haastamaan kaarihitsausta, ja robotit vastaavasti haastavat kasvavassa määrin käsivaraista hitsausta. Uudet teknologiat tarkoittavat tutkimusta, testausta ja uuden osaamisen hankkimista. Nämä ovat asioita, joihin olemme keskittyneet. Oma tutkimus- ja kehitysympäristömme mahdollistaa käytännön testaukset sekä kouluttautumisen uuden äärellä. Olemmekin kehittäneet mm. koulutuspaketteja niin robottien parissa työskenteleville operaattoreille kuin tuotekehityksen parissa työskenteleville henkilöille. Lue lisää https://www.hitleap.fi/.

Kuva 3. Aku Tuunainen vetämässä Laserhitsauksen uuden tuulet työpajaa.

Yhteenveto

Tässä oli joitakin nostoja viimeaikaisesta tutkimus- ja kehitystoiminnastamme. Vanhaa myyntilausetta lainaten eikä tässä vielä kaikki. Tuotantodatan hyödyntäminen valmistavan teollisuuden kehittämisessä ja johtamisessa sekä Geometrisen tuotemäärittelyn ja metrologian kehittäminen ovat myös aihepiirejä, joiden parissa työskentelemme. Olemme siis monessa mukana, mutta myös uudet aihepiirit kiinnostavat. Jos kiinnostuit tai jos sinulla on aihe, josta voisimme yhdessä lähteä rakentamaan uutta aktiviteettiä, niin ole yhteydessä. Savonia Kone tutkii, kehittää ja innovoi jatkossakin ja meidät löytää täältä https://www.savonia.fi/yrityspalvelut/tutkimus-ja-kehittaminen/tutkimusalat/kone-ja-energia/

Kirjoittaja:

Esa Jääskeläinen, Tutkimus- ja kehityspäällikkö, Savonia-ammattikorkeakoulu