|
|
|
Hankekoodi: A70957
Hankkeen nimi: Savonlinna Smart Demonstrations (SMD)– älykkäiden anturointien, toimilaitteiden ja monitorointien ratkaisut energia-,kaivos- ja prosessiteollisuudessa
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.4.2015 ja päättyy 31.3.2017
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2472908-2
Jakeluosoite: PL 181, 50101 Mikkeli
Puhelinnumero: 015 35561
Postinumero: 50100
Postitoimipaikka: Mikkeli
WWW-osoite: http://www.mamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Hannu Leinonen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: tehtaanjohtaja, 3K-tehdas
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: hannu.leinonen(at)mamk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 050 309 8207
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Hankkeen tavoitteena on kehittää ja testata uutta, älykästä teknologiaa prosessitekniikan sekä ympäristö- ja energiatekniikan alan yritysten käyttöön. Hankkeessa kehitetään 1) NMR-teknologiaa (ydinmagneettinen resonanssi), 2) MSM-materiaaleja (magneettinen muistimetalli) ja 3) sensoritekniikkaa.
1) NMR-teknologia on tunnettu menetelmä esimerkiksi lääketeollisuudessa, mutta tässä hankkeessa teknologiaa kehitetään uusiin tarkoituksiin kuten metsäteollisuuden massa- ja vesiprosesseihin. Yksi mahdollinen NMR-teknologian sovelluskohde metsäteollisuudessa on kuidun jauhatusasteen online-mittaus. Tämän kehittäminen toisi merkittäviä kustannussäästöjä verrattuna nykyisin käytössä oleviin jauhatusasteen mittausmenetelmiin, jotka vaativat erillistä näytteiden ottoa ja käsittelyä. Hankkeessa tehdään online-mittauskokeita Mikkelin ammattikorkeakoulun (Mamk) Savonlinnassa sijaitsevan Kuitulaboratorion koejauhimella yhteistyössä hankkeeseen osallistuvien yritysten kanssa. Kokeita tehdään myös yritysten omissa pilot-ympäristöissä ja soveltuvin osin tehtailla. Hankkeessa kehitetään myös prototyyppi pienikokoisesta, niin sanotusta micro-NMR -mittauslaitteistosta, joka tuo uusia mahdollisuuksia prosessivesien seurantaan. Lisäksi selvitetään mittaustekniikoiden kaupallistamista. NMR-kehitystyöhön palkataan teknologia-asiantuntija Mamkin Kuitulaboratorioon. Työhön osallistuu myös LUT Savo Materiaalifysiikan laboratorio.
2) MSM-metallit muuttavat muotoaan magneettikentän vaikutuksesta. Tällöin MSM-materiaali voi suorittaa saman tehtävän, johon perinteisessä teknologiassa tarvitaan useita eri osia sisältävä kone. Näillä älykkäillä MSM-materiaaleilla voidaan korvata koneita monissa sovelluksissa. MSM-materiaalien mahdollisia sovelluskohteita ovat esimerkiksi langattomat anturit. Hankkeessa kehitetään seuraavat pilottilaitteet a) tärinästä sähköä tuottava virtalähde ja b) liikettä tuottavat pilottilaitteet, joita kehitetään kaksi: sovellus optisiin laitteisiin kuten teollisuuskameroihin ja mikroskooppeihin sekä sovellus erittäin nopeisiin venttiileihin. Langattomien antureiden ja niiden virtalähteiden kehittäminen mahdollistaa antureiden asentamisen sellaisiinkin kohteisiin, joihin on mahdotonta tai erittäin hankalaa viedä kaapeleita tai virtajohtoja. Tällaisia kohteita on runsaasti teollisuusympäristöissä. MSM-materiaaliin perustuva langaton virtalähde mahdollistaa esimerkiksi prosessien valvonnan vaativissa olosuhteissa.
Magneettisiin muistimetalleihin perustuvien toimilaitteiden kehittämiseen palkataan vanhempi tutkija, joka sijoittuu LUT SAVOn Materiaalifysiikan laboratorioon Savonlinnaan. Tutkija mallintaa liikettä tuottavien magneettisten muistimateriaalien toimintaa ja kehittää innovatiivisiin materiaaliyhdistelmiin pohjautuvia prototyyppejä. Tutkija työskentelee yhdessä Mamkin Elektroniikan 3K-tehtaan hienomekaniikan ja elektroniikan osaajien kanssa, jotka valmistavat prototyypit. Lisäksi hankkeessa tutkitaan ja mallinnetaan materiaaliteknisiä ratkaisuja korkeajännitekaapelien liitoksiin. Kehittävien ratkaisujen liiketoimintamahdollisuuksia selvitetään yhdessä hankkeeseen osallistuvien yritysten kanssa tai kokonaan uusina liiketoimintoina.
3) Sensoritekniikalla tarkoitetaan antureita, jotka ovat älykkäitä mittauslaitteita. Hankkeessa sensoritekniikkaa kehitetään uusiin käyttötarkoituksiin. Tarvetta kehitystyölle on esimerkiksi kaivosteollisuudessa. Hankkeessa tutkitaan mahdollisuuksia kehittää kaivosteollisuudelle täyttöastesensori mineraalien murskaukseen ja online-mittausjärjestelmä kuluvien elementtien tarkkailuun. Lisäksi sensoritekniikkaa kehitetään prosessilaitteiden sisäiseen valvontaan ja laitteiden älykkyyden lisäämiseen. Hankkeessa Mamkin Elektroniikan 3K-tehtaalle palkataan erikoismateriaalien valmistustekniikan osaaja, joka kehittää sensori- ja mittaustekniikkaa sekä toimilaiteratkaisuja. Projektin käytännön tehtävissä työskentelee osa-aikaisesti myös kaksi 3K-tehtaan teknologia-asiantuntijaa. Asiantuntijat selvittävät esimerkiksi mikromekaniikkaa ja elektroniikkaa yhdistävän mems-anturoinnin ja suoran energiamittausanturin kehittämismahdollisuuksia ja soveltamista. Selvitys uusista käytössä olevista anturiratkaisuista ja niiden liittämisestä prosessilaitteiden sisäiseen valvontaan tehdään yhdessä Mamkin Kuitulaboratorion ja yhteistyöyritysten kanssa. Lisäksi vähintään kahta innovatiivista ratkaisua testataan käytännössä. Tulokset raportoidaan ja annetaan yrityksille suositukset niiden hyödyntämisestä prosessilaitteiden suorituskyvyn lisäämisessä.
Hankkeen tuloksena syntyy alueen osaamiseen ja uusiin materiaaleihin pohjautuvia älykkäitä ratkaisuja, joita voidaan hyödyntää tulevaisuuden teollisuuden sovelluksissa. Hanke vahvistaa Etelä-Savon teollisuutta, yritysten kilpailukykyä ja vauhdittaa kokonaan uusien teknologialiiketoimintojen syntymistä alueelle. Hanke tukee Etelä-Savon älykkään erikoistumisen strategiaa. Alustavien selvitysten pohjalta esimerkiksi NMR-teknologiaan perustuvalle kuidun jauhatusastetta mittaavalle online-menetelmälle on olemassa laaja kiinnostus sekä mittaus-, automaatio- että kuidun jauhatusteknologiaa kehittävissä yrityksissä. Jos kehitystyössä onnistutaan, tuloksena on erittäin merkittävä korkean teknologian innovaatio, joka voi tuoda merkittävästi hyötyä sekä soveltavalle (esim. metsäteollisuus) että laitteita valmistavalle teollisuudelle. Projektin tuloksia esitellään mm. alan ammattimessuilla Suomessa ja soveltuvin osin kansainvälisesti.
Hankkeen varsinaiset kohderyhmät ovat Savonlinnassa sijaitsevat julkiset TKI-organisaatiot teknologia-alalla (MAMK ja LUT SAVO) sekä tämän hankkeen sovellusalalla toimiva yritysverkosto, jolla on tarve uudistaa tuotteitaan ja liiketoimintamallejaan sekä vahvistaa innovaatioyhteistyötä julkisten TKI-osaajien ja laboratorioiden kanssa.
Mukana olevat yritykset ovat osoittaneet kiinnostusta laaja-alaisesti SMD-projektissa kehitettäviin innovaatioihin. Yritykset voivat tukea ratkaisujen pilotointeja ja esimerkiksi hyödyntämissuunnitelmien tekemistä omilla fasiliteeteillään ja asiantuntemuksellaan. SMD-hanke ei kuitenkaan suoraan kehitä millekään yritykselle omia ratkaisuja. On kuitenkin tunnistettavissa seuraavia hankkeen kehityskohteita, jotka erityisesti kiinnostavat tiettyjä yrityksiä: Metso Automation ja Ket-Met Oy/NMR; Andritz Pulp and Mill Services Division/prosessilaitemittaukset mukaan lukien NMR sekä HV Cable Oy/älykkäät materiaalit ja kaapeliliitokset.
Hankkeen välilliset kohderyhmät ovat edellä 5.4-kohdassa mainittujen TKI-organisaatioiden ja yritysten yhteistyökumppanit Etelä-Savossa ja muualla sekä mahdolliset kehitettyjen innovaatioiden loppukäyttäjät energia-, kaivos- ja vastaavilla muilla sektoreilla.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 279 863
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 266 846
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 347 807
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 331 290
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Savonlinnan
Kunnat: Savonlinna
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 20, joihin työllistyvät naiset 10
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 | 0 | 4 |
| Hankkeella tavoitellaan menetelmiä energian säästämiseksi sekä selvitetään mahdollisuuksia eri materiaaliyhdistelmien hyödyntämiseksi. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 3 |
| Hankkeella tavoitellaan menetelmiä päästöjen pienentämiseksi. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 0 | 3 |
| Pyritään tehostamaan raaka-aineiden käyttöä ja pienentämään jätteiden syntymistä. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida. | ||
| Ympäristöosaaminen | 3 | 2 |
| Osaaminen lisääntyy selvitettäessä esim. energiaa säästäviä ratkaisuja sekä eri mittausjärjestelmien tuomia mahdollisuuksia teollisuuden sovelluksiin. | ||
Hankkeen päätavoitteena oli kehittää ja testata älykästä teknologiaa hyödyntäviä uusia teknologiaratkaisuja prosessitekniikan sekä ympäristö- ja energiatekniikan sektorilla, soveltaen NMR-teknologiaa (ydinmagneettinen resonanssi), MSM-materiaaleja (magneettinen muistimetalli) ja sensoritekniikkaa. Näistä lähtökohdista hankkeessa tehtiin vahvaa yritysyhteistyötä ja samalla edistettiin tavoitteena ollutta alan yritysten uudistumista, vahvistettiin yritysten innovaatioyhteistyötä sekä osaamista alueen julkisten TKI -organisaatioiden kanssa.
Hankkeessa suunniteltiin, testattiin ja pilotoitiin prosessitekniikan, ydinmagneettiseen resonanssiin perustuvan NMR-teknologian, magneettisten muistimetallien ja sensoritekniikan ratkaisuja, joita voidaan tulevaisuudessa hyödyntää alueen yritysten uusissa teknologiasovelluksissa. Alustavina tuoteaihioina ja vielä projektin aloitusvaiheessa pääosin teoreettisessa muodossa olevia ideoita kehitettiin konkreettisiksi teknisiksi suunnitelmiksi ja mahdollisuuksien mukaan alustaviksi prototyypeiksi sekä demonstraatioversioiksi.
Aihioita ja ideoita oli hankkeen alkuvaiheessa runsaasti ja näistä valittiin selvitettäväksi ja eri asteelle jatkokehitettäväksi 10 kpl. Näiden ideoiden sovellus- ja käyttökohteita yhdessä yritysten kanssa kartoitettaessa, valikoitui eri vaiheiden kautta 6 aihiota, joille tehtiin hyödyntämissuunnitelmat ja ratkaisuja demonstroitiin. Syntyneitä innovaatioalustoja voidaan hyödyntää jatkossa TKI-toiminnassa sekä yritysten omassa kehitystyössä. Kahdelle näistä kehitettiin valmius myös tehdastason testeihin ja yhtä kehitettyä prosessitekniikan ratkaisua sovelletaan käynnistyneessä Tekes:n rahoittamassa PURE-tutkimushankkeessa.
Hankkeessa tehtiin laajaa yritysyhteistyötä. Esimerkiksi NMR:n osalta jauhatusasteen mittausmenetelmää testattiin eri teollisuusympäristöissä. Tutkittiin on line –menetelmän soveltuvuutta myös muihin sovelluskohteisiin. Mittauskokeita tehtiin mm kunnallisille vesilaitoksille sekä sellutehtaalle. Testit erilaisissa ympäristöissä ovat välttämättömiä, koska useissa laitosympäristöissä esiintyy radiotaajuus- ja muita häiriöitä huomattavasti laboratorioympäristöä enemmän. Mitattavat signaalit ovat heikkoja, ja siksi ympäristön häiriöt saattavat häiritä mittausta. Mittauskohteina olivat muun muassa sulfaattimittaukset ja metallipitoisuuden karbonaattimittaukset; lisäksi tehtiin lietemittauksia veden olomuotopitoisuuden määrittämiseksi. Mittausten tulosten perusteella jatkettiin järjestelmän kehitystyötä. Laitteeseen kehitettiin myös etähallinta siten, että periaatteessa laitetta voi ohjata matkapuhelimen välityksellä ja mittaustulokset ovat saatavissa sähköpostiin.
Prosessi- ja biojalostusteollisuussovellusten osalta kehityskohteeksi valikoitui suodinelementtien tukkeuman todentaminen kamerajärjestelmällä. Kehitystyö aloitettiin kamerajärjestelmän suunnittelulla ja järjestelmän laboratorioversion kehittämisellä. Järjestelmää testattiin 3K-tehtaan laboratorioissa, jonka jälkeen toteutettiin demonstraatiotestit Kuitulaboratoriossa. Testien tulokset olivat lupaavat ja näiden pohjalta toteutettiin tehdastason koetesteihin soveltuvan kamerajärjestelmän kehitystyö suunniteltujen tehdastestien vaatimusten lähtökohdista. Kehitetty kamerajärjestelmä soveltuu vaativiin teollisuusolosuhteisiin sisältäen muun muassa kuvausikkunan puhdistuksen vedellä/pesuliuoksella sekä kamerajärjestelmän vesijäähdytyksen. Hankkeen kehitystyön tuloksena järjestelmä on valmis teollisuuteen vietäväksi. Kemin tehtaalle suunnitellut tehdastestit eivät toteutuneet asiakkaasta riippuvista syistä, mutta järjestelmä on ollut hankkeen päättymisen jälkeen koejaksolla muun sovelluskohteen tehdastesteissä Simpeleen tehtaalla.
Magneettisten muistimetallien (MSM) osalta hankkeessa rakennettiin kehitettiin protokappaleita tärinästä sähköä tuottavalle virtalähteelle (energiaharvesterille) sekä liikettä tuottavalle aktuaattorille. Kehitetyn energiaharvesterin toiminta perustuu siihen, että tärinä aiheuttaa magneettisen muistimetallin kutistumista ja venymistä. Laitetta testattiin testipenkissä laboratoriossa sekä teollisuusolosuhteissa Kuitulaboratoriossa. Resonanssiolosuhteissa laite tuottaa sähkötehoa 700 mW ja ei-resonanssiolosuhteissa noin 10 mW. Saavutetut tehot ovat riittäviä teollisuuden monien antureiden ja lähettimien toimintaan.
Energiaharvesterin lisäksi suunniteltiin ja valmistettiin nopeaa ja tarkkaa liikettä tuottava toimilaite eli aktuaattori. Kehitetty aktuaattori varustettiin liikettä monitoroivalla anturilla. Erityisominaisuutena tässä magneettiseen muistimetalliin perustuvassa toimilaitteessa on se, että se kuluttaa sähköä vain sen lyhyen ajan, kun asemaa muutetaan. Tällaisia aktuaattoreita tarvitaan mm. pneumatiikka- ja hydrauliikkaventtiileissä sekä autofocuslaitteissa.
Hankkeen tulokset olivat hyvät uusien innovaatioalustojen ja teknologiakonseptien osalta, haastavat tavoitteet saavutettiin pääosin ja vaativat eri alojen osaamisen yhdistämistä. Lukumääräisesti näihin tavoitteisiin lähes päästiin, osa ratkaisuista kehitettiin pitemmälle ja osa alkuperäisessä suunnitelmassa olleista sovelluskohteista jätettiin vähemmälle panostukselle osin rajallisten resurssien vuoksi. Hankkeen tuloksena kuitenkin syntyi useita hyviä innovaatioalustoja, joista on jatkossa mahdollista synnyttää uusia tuotteita ja/tai uutta yritystoimintaa sekä hyödyntää niitä muussa kehitystoiminnassa. Lukumääräisinä tavoitteina myös olleisiin uusiin liiketoimintoihin ja uusiin työpaikkoihin ei määrällisesti päästy hankkeen aikana. Syntyneiden innovaatioalustojen ja pilot –ratkaisujen kehittyminen kaupallisiksi tuotteiksi ja tätä kautta uusiksi työpaikoiksi vaatii tuoteaihioiden jatkokehittämistä ja resursseja.