|
|
|
Hankekoodi: A74774
Hankkeen nimi: Technobothnia Robotic Additive Manufacturing Center of Excellence (TB-RAM CoE)
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.3.2019 ja päättyy 31.12.2021
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pirkanmaan liitto
Hakijan virallinen nimi: Ab Yrkeshögskolan vid Åbo Akademi
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2059910-2
Jakeluosoite: Wolffskavägen 33
Puhelinnumero: 06-3285000
Postinumero: 65201
Postitoimipaikka: Vasa
WWW-osoite: http://www.novia.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: John Dahlbacka
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: FoU-ledare
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: john.dahlbacka(at)novia.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: +358 44 780 5730
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Den additiva tillverkningen (AT; eng: Additive Manufacturing, AM), som ofta kallas för och likställs med 3D-printning är en teknik som kommer att ha stor betydelse inom många områden i framtiden. Detta är någonting som också regionens företag noterat och intresset för additiv tillverkning är stort hos dessa. Detsamma kan sägas också vara sant vad gäller regionens högskolor. Samtidigt är kompetensen inom AT inte speciellt utbredd inom regionen, utan den återfinns hos ett fåtal individer som dock kanske samtidigt besitter en väldigt djup kompetens. Det finns alltså ett behov i regionen inom både företag och högskolor att bredda och samtidigt fördjupa kompetensen inom AT. För att åstadkomma detta behöver en miljö kring AT byggas upp, utgående från vilken företagens personal samt högskolornas personal och studeranden kan bedriva kompetensutveckling. Miljön skall omfatta det allra mest avancerade inom AT för tillfället, i form av AT i vilken ”printern” placeras på en robotarm (Robotic Additive Manufacturing, RAM). Denna teknik möjliggör utskrifter av mycket större objekt än vad som är möjligt i ”vanlig” 3D-printning. Dessutom kan objekten printas på en yta av valfri geometri (exempelvis en cylinder), medan den traditionella 3D-printingen förutsätter att utskriften startar från en plan yta. Den miljö som byggs upp består av följande delar:
- Lokaler och hårdvara.
- Kompetens på internationell nivå kring RAM.
- Koncept för extern service, i första hand i form av standardiserade demonstrationer av tekniken.
Lokaler och hårdvara finns redan i form av och i undervisnings- och forskningscentret Technobothnia. Projektet genomförs av samtliga tre aktörer i Technobothniasamarbetet (Vasa universitet, Vasa yrkeshögskola, samt yrkeshögskolan Novia). Preliminära tester av RAM har också redan utförts i Technobothnia. Projektets verksamhet kan därför sammanfattas som informationsinhämtning, teknisk utveckling, skapande av demo- och protokoncept, samt informationsspridning. Informationsinhämtningens syfte är att åstadkomma en bench-marking gentemot andra nationella och internationella initiativ inom RAM. Tekniken är visserligen relativt ny, men samtidigt är utvecklingen snabb. Den tekniska utvecklingen omfattar i första hand kompetensutveckling genom omfattande tester av tekniken, men också i viss mån integrering av nya komponenter i befintlig hårdvara. Demokoncepten tas fram för att på kort varsel kunna demonstrera tekniken för utomstående intressenter efter projektavslut. Protokoncepten är snarast av sekundärt intresse i projektets övergripande målsättning, men samtidigt vill vi möjliggöra framtida RAM-baserad prototillverkning för regionens företag i den omfattning behov finns, utgående från det faktum att denna typ av tjänster inte finns kommersiellt tillgängliga för närvarande. Informationsspridningen görs för att synliggöra teknikens, samt demomiljöns, möjligheter för i första hand regionens företag med målsättningen att detta leder till ökad innovativ användning av dessa i dem. Informationsspridningen, i kombination med de demokoncept som tas fram, fyller då i praktiken funktionen av kompetensutveckling inom företag.
Vid projektavslut finns en demomiljö för AT i Technobothnia, med specialinriktningen RAM. Demomiljön är tillgänglig för regionens företag, samt deltagande högskolor. Företagens behov kan tillgodoses genom framtagna koncept för demonstrationer och prototillverkning. Demomiljön kan också integreras i undervisningen. På detta sätt åstadkoms kompetensutveckling inom såväl företag som hos högskolornas personal och studeranden. Sett ur ett längre perspektiv utgör demomiljön därmed en mycket viktig del i den framtida regionala kompetensförsörjningen inom AT och RAM.
Projektets primära målgrupp är deltagande högskolor samt regionens näringsliv och då i första hand SM-företag. Projektet, dess åtgärder och den kompetenshöjning som det medför hos genomförande organisationer personal kommer att ge de deltagande högskolorna nya möjligheter att utöka inslaget av additiv tillververkning (AT) och sedan robotic additive manufacturing (RAM) i sina utbildningar och sin forskning. Gällande företagen kan kosntateras att under ansökningsskedet är det främst regionens "jättar" som uttryckt stort intresse för projektet, men det beror antagligen helt och hållet på att dialogen med dessa typiskt är mycket mera frekvent än vad som är fallet med SM-företag. Projektet strävar till att tillgodose företagens behov av kompetensförhöjning och -försörjning inom AT och RAM genom de beskrivna åtgärderna. Fortlöpande AT är av intresse för företag som vill tillverka mindre produktionsserier, eller väldigt långa objekt. I förlängningen kan företag som vill utnyttja testmiljön för produktutveckling eller sina egna produkter göra så via köptjänster eller annan form av finansiering. Antingen så att de hyr själva miljön, eller så att de också anlitar Technobothnias egna experter och på det viset i praktiken får en paketlösning för sina behov.
Studerande, lärare och forskningspersonal vid de deltagande högskolorna, för vilka projektet innebär helt nya möjligheter till kompetenshöjning
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 214 809
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 196 912
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 268 518
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 246 146
Maakunnat: Pohjanmaa
Seutukunnat: Jakobstadsregionen, Sydösterbottens kustregion, Kyrönmaan, Vaasan
Kunnat: Laihia, Uusikaarlepyy, Vöyri, Kaskinen, Mustasaari, Kruunupyy, Kristiinankaupunki, Pietarsaari, Pedersören kunta, Maalahti, Närpiö, Isokyrö, Luoto, Vaasa, Korsnäs
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 | 0 | 5 |
| Ökad användning av AT leder på sikt till minskat materialbehov. Detta eftersom de frihetsgrader som AT medför gör att komponenter kan tillverkas på ett optimalt sätt ifråga om materialanvänding och hållfasthet. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 5 |
| Utöver svaret ovan kan nämnas att AT på sikt kan leda till en decentraliserad produktion som minskar på transportbehovet. I framtiden behöver kanske inte en specifik produkt skickas till en beställare på andra sidan jordklotet. I stället skickas en 3D-ritning på basen av vilken produkten produceras i en lokal produktionsanläggning. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Ingen inverkan kan identifieras eller hävdas. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 2 |
| Enligt motiveringen ovan kan AT på sikt leda till minskat transportbehov och då minskar också utsläppen av växthusgaser associerade med transporterna. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ingen inverkan kan identifieras eller hävdas. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 5 | 0 |
| AT innebär i stort sett att inget avfall alls uppstår och att optimering av materialåtgången är möjlig. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 0 |
| AT i den form som är aktuell för projektet förutsätter tillgång på el, men projektet tar ej ställning till hur denna el produceras. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 10 | 0 |
| Projektets huvudmål är just detta. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 5 | 0 |
| Den immateriella aspekten är mycket central inom AT, i form av ritningar och förmågan att skapa dem. Vad gäller produkter och tjänster så siktar dock projektverksamheten sig in på att allting i slutändan ändå resulterar i ett fysiskt objekt på ett eller annat sätt oberoende om det är fråga om en demo eller en proto. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 5 |
| Enligt motiveringarna ovan leder AT till minskat behov av förflyttningar och logistik. Däremot kan man kanske inte anse att AT förbättrar förflyttningar och logistik. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 0 |
| Projektets verksamhet innebär en direkt och framtida regional kompetenshöjning inom AT. På sikt innebär denna en ökning i regionens konkurrenskraft och därmed har projektet en positiv indirekt inverkan på välfärden. Projektets verksamhet innebär en direkt och framtida regional kompetenshöjning inom AT. På sikt innebär denna en ökning i regionens konkurrenskraft och därmed har projektet en positiv indirekt inverkan på välfärden. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 2 |
| Enligt vad som framförs i samband med analysen ur könsperspektiv. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Projektgruppen förefaller få en multikulturell sammansättning med deltagare av utländsk bakgrund i majoritet. Därmed gynnar samarbete inom gruppen kulturell jämlikhet. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ingen inverkan kan identifieras eller hävdas vad gäller kulturmiljön. | ||
| Ympäristöosaaminen | 0 | 0 |
| Projektets verksamhet och målsättning har förhoppningsvis en positiv miljöpåverkan, men däremot kan ingen påverkan påvisas vad gäller miljökompetens som sådan. | ||
TB-RAM CoE-projektet var inriktat på att utveckla en ny Robotisk Additiv Tillverkningsmiljö (Robotic Additive Manufacturing, RAM) i forskningslaboratoriet Technobothnia. Projektet är till förmån för att skapa nya kompetenser i lokala företag och för universitetspersonal och studerande. Projektpartnerna Yrkeshögskolan Novia, Vasa universitet och Vasa Yrkeshögskola (VAMK) arbetade tillsammans för att utveckla och testa de olika komponenterna som miljön består av. Flera studenter har också deltagit i projektverksamheten och har arbetat tillsammans med projektpersonal i utvecklingsprocessen.
Technobothnia är ett gemensamt undervisnings- och forskningscenter för Yrkeshögskolan Novia, Vasa Yrkeshögskola och Vasa Universitet. Technobothnias mål är att öka samarbetet mellan teknisk utbildning och industri i Vasaregionen. Technobothnias principer är att:
- tillhandahålla en ram för högklassig utbildning och forskning inom teknikområdet.
- fungera som en kanal för samarbete mellan utbildningsinstitutioner, företag och andra forskningsinstitut och teknologicenter.
- erbjuda forskning och produktutveckling samt utbildnings-, mätnings- och test-tjänster till den privata och offentliga sektorn.
Additiv tillverkning, mer känd som 3D printing, är en process där fysiska objekt tillverkas från digitala modeller med maskiner som kallas 3D-skrivare. Objekten byggs upp från tunna lager av plast, metaller eller kompositer. 3D printing har exploderat i popularitet under de senaste decennierna, och 3D-skrivare finns nu tillgängliga på universitet, företag och till och med i många hem.
Robotisk Additiv Tillverkning är en expansion till 3D printing, där en materialextruder monteras på en robotarm. RAM kombinerar robotteknikens krafter med 3D printing, vilket skapar nya innovationer såsom friforms (freeform) och icke-plan (non-planar) tillverkning.
Workpackage 1 – Hårdvaruutveckling och -testning:
I workpackage 1 så har Vasa universitets personal har utvecklat och förbättrat nya hårdvarukomponenter för RAM-miljön, där extruderverktyget (ett verktyg som extruderar smält material) var huvudfokus.
Extruderverktyget baserades ursprungligen på en tidigare design från ett tidigare projekt relaterat till RAM, men under projektets gång har verktyget omdesignats från grunden upp för att möjliggöra nya funktioner, såsom en infällbar bäddutjämningssond, ett tryckluftskylningssystem, ett fjäderladdningssystem och en mycket mindre och spetsig profil för att möjliggöra friformsutskrift utan att riskera kollisioner och skador på roboten eller verktyget.
Personalen från Vasa Yrkeshögskola (VAMK) har utvecklat ett skruvbaserat extruderverktyg för storvolyms-utskrifter. Verktyget styrs en av en tredje-parts programvara för RobotStudio. Extrudern användes för att testa konceptet med granulattryck.
VAMK personalen har även testat andra metoder av additiv tillverkning, så som additiv tillverkning med hjälp av 3D-pennor med Yumi-robot.
VAMK har utvecklat flera byggplattor för 3D-utskrift över projektet. Den nyaste plattan är uppvärmd och termostat-styrd.
Ett verktygsbytning-system har testats för automatiskt byte av robotverktyg. Detta system kan beordra roboten att byta mellan extruderverktyg och andra verktyg som är placerade i verktygsfästena bredvid roboten.
Olika kombinationer av filament- och munstycksstorlekar har gemförts, och ett optimalt val har gjorts baserat på den nuvarande hårdvaran.
6 olika material har testats med RAM-miljön: PETG, ABS, PP, PETT, PLA, TPE och FilaFlex. Test-utskrifter har gjorts av alla material förutom FilaFlex, vilken visade sig vara för mjuk för att fungera med miljön.
Ett stort antal demo-modeller har designats över projektets gång i Blender och andra CAD-program. Nya modeller designades även utifrån diskussioner med regionala företag. För båtindustrin modellerades en modulär höghastighetsbåt av Miguel Zamora. Designen är topologioptimerad och speciellt gjord för robottillverkning. Båten är gjord av flera sektioner som ska skrivas ut separat med hjälp av RAM-plattformen. Sektionerna kan senare sammanfogas till en stor båtram.
Workpackage 2 – Programmering och mjukvara:
I workpackage 2 så var Yrkeshögskolan Novia-personalen involverad i utvecklingen av robotkontrollprogramvaran, extruder firmwaren, friformsslicern (en slicer skapar maskinkod för 3D skrivare) och flera andra tertiära program som krävdes i RAM-miljön. En del av arbetet inom WP 2 var felsökning, förbättrad felrapportering och andra lösningar för att göra användingen av miljön lättare och säkrare för nybörjare.
Novia personalen var även starkt involverad i WP1, med benchmarking, felsökning, optimering av slicerprofiler och testutskrivning med roboten.
Robotkontrollprogramvaran är ett fullt utrustat system designat från grunden upp. Det stöder funktioner vilka kan anses vara moderna inom fältet för additiv tillverkning, så som system för friformsutskrift.
En friformsslicer utvecklades för att designa parametriska friformsmodeller. Dessa modeller har tillverkats av roboten utan några större problem.
För skruvextrudern testades också ABB Robotstudio 3DP plug-in. Detta är ett tredje-parts program för 3D-utskrift med robotar.
Workpackage 3 – Koncept for extern service:
Alla partners har varit involverade i extern kommunikation med företag och att hitta intresserade företag. Möjligheterna till tjänstekonceptet har diskuterats med flera företag samt Technobothnia-besökande företag och utbildningsinstitutioner.
Ett stort antal företag har kontaktats angående deltagande i projektet, med ett mindre antal aktiva deltagare. Deltagandet har skett i form av samarbete i form av
- utskrift av storskaliga prototyper med RAM-plattformen.
- personliga demonstrationer av RAM-plattformen.
- intervjuer angående de lokala behoven av RAM och additiv tillverkning.
RAM-miljön har demonstrerats till många besökande företag. Miljön har också visats på flera offentliga evenemang för besökare och universitetspersonal.
Ett koncept har utvecklats för att möjliggöra externa tjänster för RAM-miljön. Detta koncept består av extern kommunikation om våra tjänster, kommunikation och designering av kontaktpersoner på Technobothnia. En demovideo och demomaterial (profiler, 3D modeller) har skapats, och ett processdokument har skrivits.
Workpackage 4 - Informationsspridning:
Novias personal skrev teknisk dokumentation som i detalj beskriver hur miljön är uppbyggd och hur den används.
En ny webbplats skapades med allmän information om TB-RAM CoE projektet och miljön, samt ett galleri, historik och tekniska detaljer. En konceptfilm gjordes som introducerade RAM-miljön och dess möjligheter. Webbplatsens adress är https://www.tbram.fi.
Projektet har visats i sociala medier på YouTube och LinkedIn samt en artikel publicerades i Vasa Insider 2012-12-30 om den färdiga miljön.
RAM-miljön har presenterats på UVA, VAMK och Novia relaterade utbildningar och personalmöten.
Ett webbseminarium hölls för projektet i november. Webinariet hade en livedemonstration av RAM-miljön. Webinariet innehöll en teknisk diskussion om miljön och en öppen diskussion med frågor och svar på slutet.
I december hölls ett öppet hus där besökare och företag kunde komma och se RAM-miljön live. Detta försvårades på grund av COVID-situationen. Ytterligare ett öppet hus planeras 2022 när situationen blir bättre.
Workpackage 0 - Informationsinhämtning och benchmarking:
Vi över projektets gång samlat information om andra liknande projekt ute i Världen. Vi har aktivt följt med andra projekt relaterade till additiv tillverkning och RAM, och vi har lagrat en lång lista på relaterade projekt/artiklar/videor och papper.
Vi har också letat efter annan mjukvara som kunde användas för sådant som friformsutskriftsgenerering och robotstyrning. Till exempel så har tredjeparts 3D-utskriftstillägget 3DP för ABB RobotStudio testats.
Angående benchmarkingen har vi varit i kontakt med kollegor från Tyskland och presenterat vårt arbete.