Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.
Professori Matti Vilenius (vas.) ja tutkija Matti Linjama
palkittiin syyskuussa Luova Tampere -ohjelman myöntämällä
teknisen luovuuden tunnustuspalkinnolla digitaalihydrauliikan
tutkimuksesta.
Uusi digitaalinen hydrauliikka on nopeampaa ja luotettavampaa kuin perinteinen venttiilitekniikka. Lisäksi se säästää energiaa - paljon.
Digihydrauliikka keksittiin Tampereen teknillisen yliopiston hydrauliikan ja automatiikan laitoksessa IHA:ssa viitisen vuotta sitten, kun professori Matti Vilenius kehotti tutkijoitaan kehittämään uusia innovaatioita. Syntyneistä innovaatioista ykköseksi kohosi tutkija Matti Linjaman ajatus digitaalisesta hydrauliikasta.
Innovaatio perustuu yksinkertaisiin auki/kiinni-venttiileihin, joita ohjataan tietokoneella.
- Sen sijaan, että venttiilin aukon kokoa säädeltäisiin portaattomasti, aukko on tarpeen mukaan joko auki tai kiinni. Kun tällaisia venttiilejä kytketään monta rinnakkain, saadaan iso joukko säätövaihtoehtoja. Säädöt hoituvat tietokoneella, Linjama kertoo.
Sarjaan kytketyillä venttiileillä voi korvata kaikki perinteiset analogiset servo- ja proportionaaliventtiilit.
- Nyt jokaisella valmistajalla on valikoimissaan satoja erilaisia venttiilejä. Digitaalisen ratkaisun avulla yksi servoventtiili korvataan monella pienellä, keskenään rinnakkain kytketyllä on/off-venttiilillä.
Digihydrauliikka on huomattavasti nopeampaa ja luotettavampaa kuin perinteinen venttiilitekniikka. Yksinkertaiset auki/kiinni-venttiilit ovat kestäviä ja sietävät likaistakin väliainetta. Kun monta tällaista venttiiliä on kytketty rinnakkain, tuotantoprosessia ei tarvitse pysäyttää yhden venttiilin vioittumisen vuoksi, vaan korjaukset voi tehdä esimerkiksi seuraavan huoltoseisokin yhteydessä.
Linjaman tutkimuksissa kävi ilmi, että digitaalinen säästää myös energiaa - yllättävänkin paljon.
- Osasimme kyllä odottaa energiansäästöjä, mutta kun testasimme asiaa käytännössä, energiakulutus väheni peräti 30-40 prosenttia. Perinteinen venttiili on aina kompromissi, ja kompromissit tuhlaavat energiaa. Digitaalinen venttiili vähentää energiahukkaa merkittävästi, sillä se voidaan optimoida kuormitustilanteen mukaan.
Energiansäästötutkimus on vasta alussa. Uusimmat simuloinnit ja mittaukset lupaavat Linjaman mukaan jopa 70-80 prosenttia pienempiä energiahäviöitä kuin perinteisessä venttiiliohjauksessa. Tämä tulee vähentämään työkoneiden polttoaineen kulutusta ja päästöjä merkittävästi.
Tekesin tuella toteutettavat strategisen huippuosaamisen keskittymät (SHOK) tarjoavat huipputason tutkimusyksiköille ja tutkimustuloksia hyödyntäville yrityksille uuden tavan tehdä yhteistyötä keskenään.
Yksi näistä keskittymistä on metallituotteiden ja koneenrakennuksen osaamisen kehittämiseen panostava Me-Ko SHOK. Keskittymän tutkimusteemoja ovat palveluliiketoiminta, käyttäjäkokemus, globaalit verkostot, läpimurtomateriaalit sekä älykkäät ratkaisut, muun muassa digitaalinen hydrauliikka.
Teemoja vie eteenpäin keväällä 2008 perustettu Finnish Metals and Engineering Competence Cluster Oy eli FIMECC. Se on innovaatioyritys, jonka tehtävänä on yhdistää tutkimuslaitosten osaaminen ja teollisuuden näkemys tulevaisuuden kilpailuvalteista. Yhtiön omistaa 17 yritystä ja 11 julkisyhteisöä, niiden joukossa TTY.
Lisätietoja: www.fimecc.com
Digitaalisen hydrauliikan suurin haaste on auki/kiinni-venttiilien ohjaus. Laskelmien määrä kasvaa sitä mukaa, mitä useampia digitaalihydraulisia venttiilejä on kytketty rinnan. Samanaikaiseen suorituskyvyn ja energiatalouden optimointiin tarvitaan paljon tietoteknistä laskentatehoa.
Linjama kuitenkin vakuuttaa, että käytännössä hydrauliikan digitalisointi ja sen älykäs tietotekninen ohjaus parantavat merkittävästi koneiden suorituskykyä ja hyötysuhdetta. Myös hankintakustannukset laskevat, sillä on/off-venttiilit ovat paljon edullisempia tehdä kuin hienomekaaniset servoventtiilit.
Digihydrauliikan edut on huomannut myös teollisuus. Hydrauliikan ja automatiikan laitoksen tutkimuksissa on mukana kymmenkunta yritystä.
- Yksikin yritys oli hiljattain kehittänyt sovellukseensa analogisen venttiilin. Kun he kokeilivat digitaalista hydrauliikkaa, oma venttiili ei enää kelvannut, Matti Vilenius naurahtaa.
