|
|
|
Hankekoodi: A76232
Hankkeen nimi: NANOTOMO - Nanotomografiamenetelmän hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.6.2020 ja päättyy 31.12.2022
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2472908-2
Jakeluosoite: Patteristonkatu 3D
Puhelinnumero: 040 655 0555
Postinumero: 50100
Postitoimipaikka: Mikkeli
WWW-osoite: http://www.xamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Lasse Pulkkinen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: tutkimusjohtaja
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: lasse.pulkkinen(at)xamk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 044 571 5861
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
NANOTOMO-hankeparissa kehitetään nano-ja mikrotason materiaalintutkimusmenetelmiä sekä Xamk Mikkelin materiaalien tutkimusympäristöä laiteinvestoinnilla. Hanke on suunniteltu vastamaan erityisesti puutuote- ja komposiittiteollisuuden tulevaisuuden tutkimustarpeisiin. Tavoitteena on ottaa käyttöön uusi tutkimusmenetelmä, röntgentomografia ja kehittää ja syventää jo olemassa olevia kuvantamismenetelmiä. Menetelmä on verrattavissa mm. lääketieteelliseen "viipalekuvaukseen", jolla muodostetaan kohteesta ohuita poikkileikkauskuvia, joista voidaan muodostaa myös kolmiulotteisia kuvakokonaisuuksia. Uudella tutkimusmenetelmällä voidaan ratkaista useita biomateriaalien tutkimuksen ongelmia. Hankkeen kohderyhmänä puutuoteteollisuus- ja komposiittimateriaaliyritykset.
Komposiittimateriaalien (ml. kehittyneet puutuotteet ja muut kuitulujitteiset materiaalit) ominaisuudet syntyvät raaka-aineiden ominaisuuksista sekä tuotantomenetelmien vaikutuksesta. Ymmärrys materiaalien sisäisestä rakenteesta on olennaista, kun halutaan kehittää materiaalitehokkuutta, välttää yli- tai alimitoitusta tai parantaa tuotteiden laatua. Kuitenkin materiaalien sisäinen mikro- tai makrorakenne ei vastaa teoreettisia malleja, jolloin potentiaalisia ominaisuuksia ei voida saavuttaa. Tämä on erityisesti biopohjaisten materiaalien ongelma. Lisäksi ne reagoivat herkästi tutkimusympäristöön ja –menetelmiin. Mm. hygroskooppisuus on ongelma, materiaalit reagoivat kosteuden kanssa. Biopohjaisten materiaalien lujuuspotentiaalin hyödyntäminen mahdollistaisi uusien, ominaisuuksiltaan parempien tuotteiden kehittämisen. Kuitu- ja biopohjaisten materiaalinäytteiden valmistus on haastavaa, riippumatta lujitteen tai matriisin tyypistä. Mekaanisissa testeissä nähdään lopputulos ja vauriot, mutta ei ehjää lähtökohtaa. Tutkittavan materiaalin näkökulmasta kannattaa pyrkiä näytteen kannalta neutraaliin tutkimusympäristöön ja ainetta rikkomattomien testausmenetelmien (NDT) käyttöön.
Tutkimustoimet toteutetaan kolmessa vaiheessa: tutkimusmenetelmän käyttöönotto ja verifiointi, tutkimusmenetelmän hyödynnettävyys bio- ja komposiittimateriaaleissa ja menetelmän soveltaminen yhteistyöyritysten määrittämissä tutkimusongelmissa. Perustutkimuksen avulla voidaan edistää uusien biopohjaisten kuitumateriaalien käyttöönottoa ja saadaan lisätietoa jo tunnettujen materiaalien hyödyntämiseen. Tämän lisäksi erityisesti viilupohjaisten tuotteiden liimauksesta saadaan merkittävää lisätietoa, jonka avulla voidaan kehittää nykyisiä tuotantoprosesseja. Tutkimusinfrastruktuurin kehittäminen vahvistaa hanketta toteuttavien tutkimusyksiköiden osaamista ja synergioita Mikkelin ja Savonlinnan kampusten välillä. Tutkimushanke tukee älykästä erikoistumista yhdistämällä poikkitieteellisesti uusia menetelmiä useilla eri teollisuustoimialoilla. Lisäksi se edistää materiaalitehokkuuden ja vähähiilisyyden lisäämistä tukevaa t&k-toimintaa Etelä-Savossa.
Hankkeen kohderyhmä muodostuu puutuote- ja komposiittiteollisuusyrityksistä, jotka osallistuvat hankkeen toteutukseen. Valmistavan teollisuuden lisäksi myös mm. raaka-aine- ja kemikaalitoimittajat voivat hyötyä toiminnasta ja sen tuloksista
Xamk tutkimusyksiköt hyötyvät hankkeen tuloksista, uudesta tutkimusinfrastruktuurista ja syntyneestä osaamisesta: Mikpolis, Kuitulaboratorio, 3K-tehdas, Biosampo ja Kymilabs. Myös Xamkin ympäristölaboratorion toiminta saa tukea tästä hankkeesta.
Hankkeen toiminnasta hyötyvät välillisesti useat tahot. Yleisesti ottaen hankkeen päätutkimusteemaa sivuavat teolliset toimialat hyötyvät siitä, koska tutkimusmenetelmiä voidaan soveltaa monipuolisesti. Käytännössä tämä tarkoittaa valmistavaa teollisuutta eri muodoissaan (puu, metalli, muovi, komposiitti jne.). Teollisuuden laite-ja raaka-ainetoimittajat hyötyvät myös hankkeen tuloksista. Lisäksi hyötyjiin voidaan lukea alueella toimivat yliopistot ja tutkimuslaitokset, esim. LUT, LUKE. Yhteishankkeiden ja muun yhteistyötoiminnan kautta hankkeesta hyötyvät myös mm. Aalto-yliopisto ja VTT, joiden kanssa Xamk on vasta tehnyt yhteistyösopimukset.
Puu- ja materiaalitutkijat kotimaassa ja ulkomailla voivat hyödyntää julkaistuja tutkimushankkeen tuloksia. Tulevaisuudessa on myös mahdollista hyödyntää laitteita kansainvälisessä tutkimusyhteistyössä.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 305 025
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 291 586
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 408 749
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 391 112
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Mikkelin, Savonlinnan
Kunnat: Mikkeli, Savonlinna
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 3 | 5 |
| Materiaalitehokkuuden lisääminen vähentää luonnonvarojen käyttöä sekä puu/bio- että perinteisissä komposiittimateriaaleissa. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 2 | 3 |
| Puutuotteet hiilinielu, kevyrakenteiden hyödyntäminen pienentää välillisesti energiankulutusta monissa sovelluskohteissa. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 5 | 5 |
| Materiaalitehokkuuden lisääminen, valmistusprosessien tehostuminen - esim. mahdollisuus parantaa laatua ja pienentää hävikkiä valmistuksessa. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 1 |
| Puutuotteiden valmistuksessa hyödynnetään prosessin jätteitä, toisaalta materiaalitehokkuuden tehostuminen voi säästää energiabiomassaa. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 3 | 5 |
| Projekti vahvistaa uuteen osaamisen perustuvaa innovaatioverkostoa.Toiminta tukee paikallisen teollisuuden toimintaedellytyksiä, välilliset vaikutukset voivat syntyä mm. metsätalouden kautta. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 2 | 4 |
| Komposiittituotteiden kilpailukyvyn parantaminen voi lisätä suunnittelu- ja testauspalvelujen kysyntää. Hankkeen vaikutuksesta palveluiden tarjoamismahdollisuudet kasvavat. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 3 | 2 |
| Hankkeella mahdollisuus liiketoimintojen edistämiseen alueellisesti. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Hanke on sukupuolineutraali. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta. | ||
| Ympäristöosaaminen | 2 | 1 |
| Mahdollista kasvaneen materiaalitehokkuusymmärryksen kautta. | ||
Nanotomo-hankeparissa Kaakkois-Suomen ammattikorkeakouluun otettiin käyttöön uusi kuvantamistekniikka ja sovellettiin ja esiteltiin sen käyttöä komposiittiteollisuudeen ja puutuoteteollisuuden tutkimusongelmiin. Hankeparin ensimmäisessä osassa hankittiin desktop-mallinen mikrotomografialaitteisto, jolla päästiin alle mikronin pistekokoon. Laite otettiin käyttöön ja henkilöstö opetettiin soveltamaan laitetta erilaisiin materiaalitutkimuksen kysymyksiin. Tutkimushanke toteutettiin kolmessa vaiheessa: laitteen käyttöotto, testi- ja analyysimenetelmien kehitys sekä menetelmien soveltaminen teollisuuspohjaisiin tutkimusongelmiin. Mikrotomografian lisäksi hankkeessa tutkittiin puun ja puukomposiittien liimausta liimaustestein. Näistä saatiin uutta tietoa puun liimauksesta.
Laitetta testattiin eri materiaaleilla ja teollisuuden alojen tuotteilla. Todettiin että laite on tehokas väline mm. komposiittien ja elektroniikan rakenneanalyyseissä, suuri etu on se, että näytettä ei tarvitse rikkoa tai muuten erityisesti valmistella, tukevan kiinnityksen lisäksi. Laitetta voi kuvat hyvin tarkaksi 3d-mikroskoopiksi – haluttu tarkkuus ja tutkittavan kappaleen koko ovat keskeisimmät rajoitteet laitteen käytössä.
Laitetta demottiin sekä hankkeeseen suoraan osallistuville yrityksille, että muille yhteistyökumppaneille. Korkeatasoinen ja moderni laite tulee tukemaan TKI-toimintaa laajasti Xamkissa, Etelä-Savossa ja myös kansallisesti.