Tiede tekee miljardin euron vientituotteesta ympäristöystävällisemmän

Uusilla rakenteilla ja materiaaleilla risteilijälaivojen runkopainosta voidaan nipistää jopa 20 prosenttia.
Heikki Remes
"Opiskelijamme ovat suunnitelleet esimerkiksi kaksikerroksisen hyttimoduulin, joka kiinnostaa laivanrakentajia kansainvälisestikin." Kuva: Aleksi Poutanen

Heikki Remes:

Olen meritekniikan apulaisprofessori, ja tutkimusalani on kehittyneet laivarakenteet. Etsimme vastauksia esimerkiksi siihen, miten rakennamme ja ylläpidämme yhteiskunnan suuria infrarakenteita kestävästi ja energiatehokkaasti seuraaville sukupolville.

Ratkaisu on tiedelähtöinen rakennesuunnittelu, jossa yhdistyvät teoreettinen mallinnus, kokeellinen tutkimus ja digitaaliset teknologiat. Samaa periaatetta voidaan soveltaa muidenkin isojen teräsrakenteiden, kuten pilvenpiirtäjien ja terässiltojen suunnittelussa.

Risteilijälaiva on Suomen suurin yksittäinen vientituote. Sen hinta on yli miljardi euroa, ja se muodostaa noin 1,5 prosenttia Suomen ulkomaan viennistä. Laivojen koko on kasvanut 1970-luvulta alkaen tähän päivään asti, mutta seuraavan sukupolven laivat ovat kevyempiä, energiatehokkaampia, käyttäjäystävällisempiä ja kilpailukykyisempiä. Tällä hetkellä laivojen tuotekehityksen ja rakennesuunnittelun tavoitteena on tuottaa teräspainoltaan 20 prosenttia kevyempi laiva.

Meritekniikan tutkimusryhmässä tarkastelemme laivojen suunnittelun kannalta kolmea strategista tekijää: uudentyyppisiä rakenteellisia ratkaisuja, korkealujuusteräksen käyttöä ja tehokasta rakennesuunnittelua. Tiedelähtöisessä rakennesuunnittelussa nämä kolme aluetta yhdistyvät.

Eri mittakaavat käsittävällä teoreettisella mallinnuksella voimme havaita esimerkiksi, miten materiaalien ominaisuudet vaikuttavat rakenteen lujuuteen tai minkälaista materiaalia uudenlainen laivakonsepti vaatii, jotta se voidaan toteuttaa.

Digitaalisen mittausteknologian avulla voimme puolestaan määrittää valmiin rakenteen geometriset ja materiaaliominaisuudet haluamallamme tavalla. Hyvänä esimerkkinä ovat laivojen ohuet kansilevyrakenteet, joissa levyn vahvuutta on alennettu kuudesta millimetristä neljään. Millimetreissä pieni luku, mutta vaikutus aluksen painoon on suuri.

Vaikka laivojen luokitusäännökset eivät vielä salli korkealujuusteräksen hyödyntämistä alusten rakenteissa, olemme havainneet, että esimerkiksi korkealujuusteräksestä rakennettu laipiorakenne kestää paremmin siihen kohdistuvaa rasitusta kuin perinteinen teräsrakenne.

Korkealujuusteräksen käyttö yhdessä ohuempien kansirakenteiden kanssa mahdollistaa jopa 15–20 prosenttia kevyemmän runkopainon. Tällöin risteilijään voisi rakentaa yhden ylimääräisen hyttikannen tai vähentää laivan energiankulutusta. Uudet rakenteet mahdollistavat myös uudenlaisen hyttisuunnittelun: opiskelijamme ovat suunnitelleet esimerkiksi kaksikerroksisen hyttimoduulin, joka kiinnostaa laivanrakentajia kansainvälisestikin.

Teollisuudessa hyödynnettävät innovaatiot edellyttävät aina tieteellisiä läpimurtoja.

Siksi tieteellinen perustutkimus on vaikuttavuuden kivijalka. Mutta samalla, kun tuotetaan lisää tietoa ja innovaatioita, tarvitaan teollisuuteen lisää osaajia, jotka pystyvät jalkauttamaan tutkimusta käytäntöön. Tutkimusryhmässämme kasvaa jatkuvasti uusia meritekniikan tutkijoita, jotka työllistyvät erinomaisesti eri puolille maailmaa asiantuntijoiksi ja professoreiksi – tutkimaan ja kouluttamaan.

 

Puhtaasta energiasta räätälöityyn lääketieteeseen – uusi kirja kertoo yliopiston vaikuttavuudesta

Aaltovaikutus on kunnianosoitus kymmenien tutkijoiden kunnianhimoiselle ja tinkimättömälle työlle.

Lue lisää
Aalto Effect book cover / Photo by Mikko Raskinen
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Tutkija Ville Jokinen Micronovassa materiaalinäyte kädessään, kuva Aino Huovio
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Miljoona euroa säteilyilmaisimien tutkimukseen

Suomen Akatemian rahoittamissa hankkeissa kehitetään erityisherkkiä kuvantamis- ja anturiteknologioita.
Matti Nelimarkka seisoo ja nojaa kaiteeseen Tietotekniikan talolla. Hänellä on punaiset vaatteet ja taustalla on harmaa seinä ja valkoinen pylväs.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Polarisoitumisen vähentämiseen pyrkivä some-alustojen suunnittelu saattaakin syventää kuilua erimielisten välillä

Matti Nelimarkan ja hänen kollegoidensa tutkimuksessa haastatellut näkivät, että sosiaalisen median sisällönsuosittelumallit saattavat toimia huonosti keskusteluiden polarisoitumisen vähentämisessä.
Litiumioniakkuja löytyy melkein jokaisesta taskusta. Kuva: Aleksi Poutanen.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Useammankin Nobelin arvoinen tutkija

Litiumakku löytyy nykyisin lähes jokaisen taskusta. Niiden materiaaleihin liittyy kuitenkin haasteita, tietää kemian nobelistin kanssa yhteistyötä tehnyt professori Maarit Karppinen.
Tenured professors
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Professoreiden tervetuliaisluennot julkaistu Aallon YouTubessa

Uudet vakinaistetut professorit raottavat videoilla muun muassa kvanttitietokoneiden ja suomalaisten sijoituskäyttäytymisen salaisuuksia.