Mikro- ja desktop-valmistus

Eeva Järvenpää, Riku Heikkilä ja mikrotehdas

Mikrotehtaat ovat miniatyrisoituja tuotantojärjestelmiä, jotka koostuvat yhdisteltävistä moduleista. Niitä käytetään pienten komponentttien valmistukseen, käsittelyyn ja kokoonpanoon. Mikrotehdas voidaan sijoittaa esim. työpöydälle ja se on keveytensä ansiosta helppo siirtää paikasta toiseen. Pienen kokonsa lisäksi mikrotehtailla on myös muita etuja:

Energian ja resurssien pienempi kulutus
Pienemmät tuotantokustannukset
Tuotantojärjestelmän uudelleenkonfiguroitavuus
Tuotannon siirtäminen esim. lähemmäs kuluttajaa
Parempi suorituskyky ja tarkkuus

Tuotantotekniikan laitoksella mikrotehtaita on tutkittu jo toistakymmentä vuotta, ja tutkimusryhmämme edustaa tällä alueella maailman kärkeä.

Kehittämämme mikrotehdaskonsepti TUT Microfactory koostuu 300 x 200 x 220 mm:n kokoisesta perusmodulista, joka sisältää tilan ohajuselektroniikalle sekä puhdastilan erityistä tarkkuutta vaativia prosesseja varten. Perusmoduliin voidaan liittää tarpeen mukaan esimerkiksi robotti-, laserskanneri- tai konenäkömoduleita.

Lisätietoja: Mikrotehdas-tutkimusryhmän projektipäällikkö Riku Heikkilä

Uusi raportti mikro- ja desktop-valmistuksen nykytilanteesta, haasteista ja tulevaisuuden visioista on saatavilla:
Micro and Desktop Factory Roadmap (myös pdf ladattavissa)

TUT Microfactory -konseptin esittelyvideo

TUT Microfactory kokoonpanodemo

Tutkimusprojektit

AC-Desk

DeskConcept
Projektissa tutkittiin tuotantojärjestelmien miniatyrisoinnin avaamia taloudellisia ja ekologisia mahdollisuuksia ja edistettiin näin suomalaisen teollisuuden kykyä hyödyntää tulevaa kehitystä sekä pääsyä mukaan alan laitevalmistuksen ja soveltajien kärkeen.

Mz-DTF
Projektissa tutkittiin mikro- ja desktop-valmistuksen materiaalilogistisia ratkaisuja, rajapintoja sekä sitä miten erikokoiset ja -tyyppiset laitteet toimivat yhdessä.

Desk
Projektissa kehitettiin desktop-tehtaan järjestelmiä ja prosesseja ja tutkittiin niiden soveltuvuutta volyymituotantoon. Projektissa demonstroitiin mm. pienten robottien, ohjausjärjestelmien, syöttölaitteiden ja konenäkösovellusten käyttöä mikrotehtaissa.

M4 & Next

Tutkimusalueeseen liittyvät julkaisut

Referee articles

2010

Heikkilä, R., Järvenpää, E. and Tuokko, R.: Advances in the TUT Microfactory Concept Development, International Journal of Automation Technology, Vol. 4 No. 2, 2010

Järvenpää, E., Heikkilä, R. & Tuokko, R. 2010. Factory level logistics and control aspects for flexible and reactive microfactory concept. In: Lee, S., Suarez, R. & Choi, B-W. (eds.), Frontiers of Assembly and Manufacturing - Selected papers from ISAM 2009 Springer-Verlag Berlin Heidelberg. pp.127-140.

Siltala, N., Heikkilä, R., Vuola, A. & Tuokko, R. 2010. Architectures and interfaces for a micro factory concept. In: Ratcev, S. (ed.), Proceedings of 5th IFIP WG 5.5, International Precision Assembly Seminar, IPAS 2010, 14-17 February, 2010, Chamonix, France pp. 293-300.

Vuola, A., Heikkilä, R., Prusi, T., Remes, M., Rokka, P., Siltala, N. & Tuokko, R. 2010. Miniaturization of flexible screwing cell. In: Ratcev, S. (ed.), Proceedings of 5th IFIP WG 5.5, International Precision Assembly Seminar, IPAS 2010, 14-17 February, 2010, Chamonix, France pp. 309-316

Prusi, T., Rokka, P. & Tuokko, R. 2010. Miniaturized camera systems for microfactories. In: Ratcev, S. (ed.), Proceedings of 5th IFIP WG 5.5, International Precision Assembly Seminar, IPAS 2010, 14-17 February, 2010, Chamonix, France pp. 115-122.

2009

Kumpulainen, T., Karjalainen, I., Prusi, T., Hölsä, J., Heikkilä, R. & Tuokko, R. 2009. Pulsed laser machining implemented with piezoelectric actuator. International Journal of Optomechatronics 3 Taylor & Francis. 1, pp. 1-17.

Järvenpää, E., Heikkilä, R. & Tuokko, R. 2009. Logistic and control aspects for flexible and reactive micro and desktop assembly at the factory level. Proceedings of 2009 IEEE International Symposium on Assembly and Manufacturing, ISAM 2009, 17-20 November, 2009, Suwon, Korea pp. 171-176.

2007

Huttunen, A., Laakso, P., Ellä, V., Heikkilä, R. & Kellomäki, M. 2007. Picosecond laser micromachining of biomedical materials. 26th International Congress on Applications of Lasers & Electro-optics, ICALEO, 29.10.-1.11.2007, Orlando, USA M1306, pp. 387-394

2005

Karjalainen, I., Sandelin, T., Heikkilä, R. & Tuokko, R. 2005. Using piezoelectric technology to improve servo gripper performance in mini- and microassembly. Assembly Automation 25 2, pp. 117-123.

Conference Publications

2010

Heikkilä, R., Prusi, T., Ha, T. H., Song, J. Y., Lee, C. W. & Tuokko, R. 2010. Adaptive gripper system for small optical assemblies. Proceedings of the 7th International Workshop on Microfactories, IWMF 2010, 24-27 October, 2010, Daejeon, Korea pp. 308-312.

Järvenpää, E., Heikkilä, R. & Tuokko, R. 2010. Microfactory concept for highly flexible volume assembly of watch mechanisms. Proceedings of the 7th International Workshop on Microfactories, IWMF 2010, 24-27 October, 2010, Daejeon, Korea pp. 9-14.

Vuola, A., Heikkilä, R., Siltala, N., Tuokko, R.: Micro H-Scara Robot: Findings and Results. The 7th International Workshop on Microfactories, Daejeon, Korea, 24-27 October, 2010

Prusi, T.,Vuola, A., Siltala, N., Heikkilä, R. & Tuokko, R. 2010. Robots for micro and desktop factories: examples and experiences. Proceedings of the joint conference of the 41st International Symposium on Robotics, ISR 2010, and 6th German Conference on Robotics, ROBOTIK 2010, 7-9 June, 2010, Munich, Germany pp. 1088-109.

Siltala, N., Vuola, A., Heikkilä, R. & Tuokko, R. 2010. A H-scara mini robot - a dual parallel kinematics mini manipulator. Proceedings of the
joint conference of the 41st International Symposium on Robotics, ISR 2010, and 6th German Conference on Robotics, ROBOTIK 2010, 7-9 June, 2010, Munich, Germany pp. 1218-1224.

Vuola, A., Siltala, N., Heikkilä, R. & Tuokko, R. 2010. Micro H-scara robot: findings and results. Proceedings of the 7th International Workshop on Microfactories, IWMF 2010, 24-27 October, 2010, Daejeon, Korea pp. 20-24

Siltala, N., Heikkilä, R. and Tuokko, R.: (Keynote presentation.) Micro-Factory Concept: Modular Assembly System for Small Devices. OWL Machinenbau: 5th Management Innovation Forum: Competitive Strength through Product Modularization and Intelligent Version Management. Lemgo, Germany. 17 June, 2010

Vuola, A., Heikkilä, R., Prusi, T., Remes, M., Rokka, P., Siltala, N. and Tuokko, R.: "Miniaturization of flexible screwing cell". In 5th International Precision Assembly Seminar, IPAS 2010. Chamonix, France. 14-17 February, 2010

Siltala, N., Heikkilä, R., Vuola, A. and Tuokko, R., “Architectures and Interfaces for a Micro Factory Concept”, In 5th International Precision Assembly Seminar. IPAS 2010. Chamonix, France. 14-17 February 2010

2009

Heikkilä, R., Prusi, T., Remes, M., Ha, T. H., Song, J. Y., Lee, C. W. & Tuokko, R. 2009. Development of a flexible gripper system for small optical assemblies. Proceedings of the 5th International Workshop on Microfactory Technology, 20-21 August, 2009, Jeju-do, Korea

Heikkilä, R., Prusi, T., Remes, M., Tuokko, R., Ha, T. H., Song, J. Y. & Lee, C. W. 2009. Development of a flexible gripper system for small optical assemblies. In: Saile, V., Ehmann, K. & Dimov, S. (eds.). 4M/ICOMM 2009, The Global Conference on Micro Manufacture, Incorporating the 5th International Conference on Multi-Material Micro Manufacture (4M) and the 4th International Conference on Micro Manutacturing (ICOMM), 23rd-25th September 2009, Karlsruhe, Germany pp. 371-374.

Siltala, N. and Tuokko R. (2009). Use of Electronic Module Descriptions for Modular and Reconfigurable Assembly Systems. In: Proceedings of IEEE International Symposium on Assembly and Manufacturing (IEEE ISAM 2009). Suwon, Korea, November 17 - 20, 2009, pp. 214-219.

2008

Heikkilä, R., Huttunen, A., Vuola, A. & Tuokko, R. 2008. A microfactory concept for laser-assisted manufacturing of personalized implants. 6th International Workshop on Microfactories IWMF 2008, October 5-7-, 2008, Evanston, IL, USA pp. 77-80.

Heikkilä, R., Remes, M., Prusi, T. & Tuokko, R. 2008. Development of micro gripper systems for microfactories. Proceedings of the 4th International Workshop on Microfactory Technology, 10-11 July, 2008, Jeju-do, Korea 4 p.

Prusi, T., Heikkilä, R., Tuokko, R., Vuola, A. & Uusitalo, J. 2008. Visual on-line measurement in a laser micro lathe. 6th International Workshop on Microfactories IWMF 2008, October 5-7-, 2008, Evanston, IL, USA pp. 185-189.

Remes, M., Heikkilä, R., Prusi, T., Ha T. H., Song, J. Y., Lee C. W. & Tuokko, R. 2008. Flexible gripper system for small optical assemblies. Proceedings of MSEC 2008 ASME International Conference on Manufacturing Science and Engineering and ICM&P 3rd JSME/ASME International Conference on Materials and Processing, October 7-10, 2008, Evanston, IL, USA 1 p.

2007

Heikkilä, R.H., Karjalainen, I.T., Uusitalo, J.J., Vuola, A.S. & Tuokko, R.O. 2007. Possibilities of a microfactory in the assembly of small parts and products - first results of the M4-project. Proceedings of the ISAM 2007, IEEE International symposium on assembly and manufacturing, July 22-25, 2007, Ann Arbor, Michigan, USA pp. 166-171.

Heikkilä, R., Karjalainen, I., Uusitalo, J., Vuola, A. & Tuokko, R. 2007. The concept and first applications of the TUT-Microfactory. IWMT 2007, 3rd International workshop on microfactory technology, August 23-24, 2007, Seogwipo KAL Hotel, Jeju-do, Korea pp. 57-61.

Huttunen, A., Laakso, P., Ellä, V., Heikkilä, R. & Kellomäki, M. 2007. Picosecond laser micromachining of biomedical materials. 3rd Marie Curie Cutting-Edge conference in Funchal, Madeira, Portugal, 4.6. - 8.6.2007 1 p.

Tuokko, R., Karjalainen, I., Desktop-valmistuksella asiakas- ja ympäristömyötäisyyteen, Automaatio 07 Seminaaripäivät 27.-28.3.2007, Helsinki

2006

Tuokko, R. Manufacturing in front of challenges - Status, trends and research initiatives, Proceedings of the International Conference on Advances in Mechanical Engineering, Advances in Mechanical Engineering. 14.-16. December 2006, SRM University, Chennai, India

Tuokko, R., A Finnish View to Microfactories - From Basic Technologies to Assembly and Manufacture, 5th International Workshop on Microfactories (IWMF 2006), October 25-27, 2006, Besancon, France

Tuokko, R., Views to Micro and Desktop Factories –From Miniaturization of Products to Miniaturization of Production Equipment and Factories, Philips Precision Technology Conference (PPTC), October 3rd and 4th 2006, Groenendael, Hilvarenbeek, The Netherlands

Tuokko, R., Developed and planned technologies and applications for micro and desktop factories - a Finnish view, The 2nd International workshop on Microfactory Technology, IWMT 2006. 6-7 July, 2006., Jeju-do, Korea

Prusi, T., Heikkilä, R., Uusitalo, J. & Tuokko, R. 2006. Test environment for high-performance precision assembly - development and preliminary tests. In: Ratchev, S. (ed.). Precision assembly technologies for mini and micro products. Proceedings of the IFIP TC5 WG5.5 Third International Precision Assembly Seminar (IPAS'2006). 19-21 February, 2006, Bad Hofgastein, Austria pp. 93-100.

2005

Heikkilä, R. 2005. Beyond -projekti. Koneenrakennuksen teknologiaohjelma MASINA, Tulosseminaari 19.10.2005, Hämeen AMK, Hämeenlinna 30 s.

Karjalainen, I. & Tuokko, R., Methods for comparing servo grippers for mini and micro assembly applications, Third International Precision Assembly Seminar (IPAS'2006). 19-21 February, 2006, Bad Hofgastein, Austria