Mekatroniikka
Mekatroniikan tavoitteena on kehittää laitteiden suorituskykyä ja hinta-tehosuhdetta sekä lisätä toiminnallisuutta.
Liikkuvat työkoneet sähköistyvät vauhdilla – uusi tutkimusympäristö tukee teollisuuden tuotekehitystä
Aalto-yliopistoon on rakennettu ainutlaatuinen liikkuvien työkoneiden kehitys- ja testauslaitteisto, joka tukee alan sähköistymistä ja vahvistaa tutkimuksen ja teollisuuden yhteistyötä.
Kaivoksissa, metsissä, satamissa ja muissa vaativissa kohteissa käytettävät liikkuvat työkoneet ovat keskellä suurta murrosta, kun polttomoottorit vaihtuvat sähköisiin voimansiirtoihin. Vihreä siirtymä ja digitalisaatio vauhdittavat alan kehitystä: sähköistyminen parantaa koneiden hyötysuhdetta, energiatehokkuutta ja älykästä hallintaa sekä pienentää komponenttikokoja ja vähentää päästöjä.
Aalto-yliopiston tiloihin on rakennettu täysimittakaavainen liikkuvien työkoneiden kehitys- ja testausympäristö, joka on osa kansallista tutkimusinfrastruktuuria. LEMMI-laitteisto (Large-scale Electric Mobile Machine Infrastructure) on kehitetty Business Finlandin rahoittamissa Co-Innovation-hankkeissa. Aalto johtaa hankkeita, ja yhteistyössä on mukana Tampereen yliopisto ja kaikkiaan 18 yritystä.
Poikkeuksellisen laaja yritysverkosto kattaa keskeiset suomalaiset toimijat liikkuvien työkoneiden ja niihin liittyvien teknologioiden kehityksessä. Laitteisto on varustettu yritysten toimittamilla osajärjestelmillä ja komponenteilla.
”Tutkimusympäristö yhdistää täysmittakaavaisen laitteiston ja virtuaaliset käyttöympäristöt. Sen avulla voidaan arvioida energiatehokkuutta, hallittavuutta sekä suorituskykyä olosuhteissa, jotka vastaavat todellista käyttöä”, sanoo Aalto-yliopiston professori Petri Kuosmanen.
Laitteiston kehitystyö käynnistyi GOOD-hankkeessa (2021-2024), joka oli osa Sandvikin Veturi-ohjelmaa. Työ jatkuu Ponssen Veturi-ohjelmaan kuuluvassa Drive Forward -hankkeessa (2024–2027), jossa tutkimusympäristöä laajennetaan ja piloteissa syntyneitä tuloksia viedään yrityskumppanien työkonesovelluksiin. Veturi-ohjelmia vetävät alansa kansainväliset kärkiyritykset: Sandvik kaivosteollisuuden ja Ponsse metsäteollisuuden työkonevalmistajina.
”Täysmittakaavainen laitteisto tuo yliopistotutkimuksen ja teollisen tuotekehityksen lähelle toisiaan. Kun ratkaisuja kehitetään todellisiin teknologioihin perustuvassa ympäristössä, tutkimus ja teollisuus etenevät yhteiseen suuntaan. Samalla luodaan pohjaa suuremmille innovaatioharppauksille”, toteaa Sandvikin strategisen tutkimuksen ja innovaation päällikkö Mikko Valtee.
Kohti kompaktimpia ja tehokkaampia sähkökäyttöjä
Käynnissä olevan Drive Forward -hankkeen keskiössä on liikkuvien työkoneiden sähköhydraulisten käyttöjen mitoitus ja suunnittelu. Tavoitteena on löytää ratkaisuja, joilla järjestelmät voidaan toteuttaa mahdollisimman kompakteina ilman tarpeetonta ylimitoitusta.
”Oikeanlaisella mallinnuksella ja huolellisella suunnittelulla sähkökäytöt voidaan sovittaa tarkasti todellisiin työsykleihin, jolloin komponentit ovat riittävän suorituskykyisiä, mutta eivät tarpeettoman suuria, raskaita tai kalliita”, Ponssen tutkimusjohtaja Kalle Einola kiteyttää.
ABB:lle tutkimusympäristö tarjoaa mahdollisuuden tutkia sähkömoottoreiden ja taajuusmuuttajien mitoitusrajoja ja optimointia.
”Kyseessä on suomalaisille työkone- ja komponenttivalmistajille poikkeuksellinen tutkimusympäristö myös kansainvälisessä mittakaavassa. Sen avulla voidaan tutkia työkoneiden käyttäytymistä ja teknisiä rajoja realistisissa olosuhteissa, mikä vahvistaa kilpailukykyämme globaaleilla markkinoilla”, kertoo ABB Drives-liiketoimintayksikön teknologiajohtaja Matti Kauhanen.
Mikko Valtee, Strategisen tutkimuksen ja innovaation päällikkö, SandvikKun ratkaisuja kehitetään todellisiin teknologioihin perustuvassa ympäristössä, tutkimus ja teollisuus etenevät yhteiseen suuntaan.
Uusia ratkaisuja tekoälyn ja mallinnuksen avulla
Tutkijoille LEMMI-laitteisto tarjoaa mahdollisuuden tarkastella työkoneisiin liittyviä ilmiöitä käytännönläheisesti. Fyysisen tutkimusympäristön rinnalla voidaan kehittää sitä vastaavia simulointimalleja, mikä rakentaa syvää osaamista järjestelmistä, sovelluksista ja niihin liittyvistä komponenteista.
”Yksi keskeinen osa hanketta on selvittää, miten tekoälyä voidaan hyödyntää työkoneiden ja niiden sähköisten hydraulijärjestelmien suunnittelussa”, professori Kuosmanen toteaa.
Koska laitteisto sijaitsee Aallon omissa tiloissa, tutkijoilla on siihen täysi hallinta ja ymmärrys. Tämä mahdollistaa hallitut ja toistettavat kokeet.
”Samalla laitteiston osajärjestelmät – kuten voimalinja, jäähdytys ja työhydrauliikka – ovat teollisuuden näkökulmasta riittävän todentuntuisia, jotta yritykset tunnistavat ne omista tuotteistaan”, sanoo Mikko Valtee Sandvikilta.
Valteen mukaan tutkimusympäristöllä on tärkeä rooli myös yliopisto-opetuksessa, joka kouluttaa teollisuudelle tulevaisuuden osaajia.
Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulun dekaani Kari Tammi kiittää yrityksiä aktiivisesta yhteistyöstä, joka on ollut vahva tukipilari työkoneisiin liittyvän kokeellisen tutkimusinfran kehittämiselle. Yliopisto on myös panostanut aiheeseen vahvasti ja perustanut uuden professuurin tukemaan alan tarvitsemaa opetusta. Mekatroniikan apulaisprofessori Rafael Åman aloitti tehtävässään helmikuun alussa 2026. Hydraulitekniikan laboratorion johtajana hän aikoo entisestään vahvistaa aktiivista tutkimus- ja kehitysyhteistyötä teollisuuden kanssa ja odottaa sitä innolla.
Aalto-yliopiston, Tampereen yliopiston ja yritysten yhteistyö on aktiivista myös muilla foorumeilla. Tampereen yliopiston koordinoimassa SIX-aloitteessa toteutetaan seuraavan sukupolven vihreää ja digitaalista teollisuusagendaa. Yliopistot ovat mukana myös Älykkäät työkoneet -tohtorinkoulutusohjelmassa sekä SIXMWM-verkostossa, joka kehittää älykästä automaatiota raskaille työkoneille.
Teksti: Marjukka Puolakka
Ota yhteyttä Aalto-yliopiston yrityssuhteiden tiimiin
Yhteisrahoitteinen tutkimus: helppo tapa vaikuttavaan yhteistyöhön
Yhteisrahoitteiset hankkeet mahdollistavat pitkäjänteiseen tutkimusyhteistyöhön ja teknologian kehittämiseen osallistumisen pienellä rahoitusosuudella.
Lue lisää uutisia
Kvanttihypen anatomia
Väitöskirjatutkija Christa Schauman kertoo, miten Suomi ja Eurooppa pärjäävät kisassa, johon kaikki haluavat mukaan – palkinnon epävarmuudesta huolimatta.
Määrälaskennan automatisointi tekoälyllä vaatii muutoksia nykykäytäntöihin
Määrälaskentaa tehdään rakennushankkeissa useita kertoja vaihtelevin tuloksin. Talotekniikka 2030 -hankkeen TH15-tutkimus selvitti, miten määrälaskennan laatua voitaisiin parantaa ja miten laskelmien tuottaminen voitaisiin automatisoida tekoälyn avulla. Tutkimuksen toteutti Tampereen yliopisto.
Talotekniikan kiertotalous: halukkuutta riittää, käytännöt puuttuvat
Taloteknisiin järjestelmiin sitoutuu merkittävä osa rakennusten materiaalipäästöistä. Silti alan kiertotalous rajoittuu yhä pääosin materiaalien kierrätykseen, vaikka monet tuotteet soveltuisivat uudelleenkäyttöön. Tampereen yliopiston tutkimus Talotekniikka 2030 -konsortiolle selvitti, miten kiertotalous saataisiin laajennettua alan käytäntöihin.