Liikkuvien työkoneiden sähköistäminen tähtää niiden hiilidioksidipäästöjen nollaamiseen. Alan teollisuudelle sähköistäminen tarkoittaa esimerkiksi koneiden tehonsiirtojärjestelmien ja osittain myös rakenteiden suunnittelua täysin uusiksi. Tampereen yliopiston ja LUT-yliopiston tutkijat kehittävät liikkuviin työkoneisiin hybridi- ja sähköisiä tehonsiirtoratkaisuja osana laajaa yritysten ja verkostojen yhteisinnovaatiohanketta.
Liikkuvia työkoneita valmistava teollisuus on Suomen neljänneksi suurin vientiala. Sen liikevaihdosta 50–80 % tulee viennistä. Pian käynnistyvä Electro-Mechanical vs More electric Actuator, EMMA2 -hanke pyrkii parantamaan kotimaisten työkoneita valmistavien yritysten kansainvälistä kilpailukykyä.
Yhteisinnovaatiohankkeen tavoite on kehittää liikkuvien työkoneiden, kuten metsätraktoreiden, kaivosajoneuvojen ja maatalouskoneiden, sähköistämiseen kestäviä ja kaupallisesti merkittäviä teknisiä ratkaisuja. Hanke sai huhtikuussa 2022 Business Finlandilta yhteensä noin 3 miljoonan euron rahoituksen.
Hankkeen tutkimusosiosta vastaavat Tampereen yliopisto ja Lappeenrannan–Lahden teknillinen yliopisto LUT.
Järjestelmätason uusi tieto kirittää tuotekehitystä
Suurin osa kookkaista ja painavista liikkuvista työkoneista toimii yhä polttomoottorilla eivätkä niiden tehonsiirtoratkaisut ja rakenteet ole vuosikymmeniin juuri muuttuneet. Työkoneiden sähköistämisen haasteet ovat järjestelmätasoisia, joten ratkaisut edellyttävät monen tekijän yhteistyötä sekä uutta osaamista koko koneen toteutuksen osalta.
Hankkeessa Tampereen yliopiston hydrauliikkaan ja automaatioon erikoistunut Innovative Hydraulics and Automation (IHA) -tutkimusryhmä sekä LUT-yliopiston monitieteellisellä MORESIM-tutkimusalustalla toimivat tutkijatiimit tuovat uutta tietoa ja kehittävät työkaluja, joiden avulla suunnittelijat voivat valita sopivimmat komponentit ja järjestelmät työkoneisiin.
– Tavoitteemme on kehittää uudentyyppinen järjestelmätason arkkitehtuuri erityisesti suuritehoisille lineaarisille hydraulijärjestelmille. Mallinnus- ja simulointimenetelmät nopeuttavat yritysten tuotekehitysprossia jopa puolella, kiteyttää tutkimusosiota Tampereen yliopistossa johtava apulaisprofessori Tatiana Minav.
– LUTin tutkijatiimit analysoivat erilaisten sähköistettyjen komponenttien ja tehonsiirtoratkaisujen vaikutusta kokonaisten koneiden rakenteisiin ja toimintaan. He myös kehittävät digitaalisia kaksosia sähköistettävistä koneista sekä tutkivat sähköistämisen vaikutuksia työkoneliiketoimintaan, kertoo LUT-yliopistossa tutkimusosiota johtava professori Heikki Handroos.
Tampereen yliopistossa kehitettyjä toimilaitteiden simulointimalleja testataan virtuaalisissa työympäristöissä LUT-yliopistossa. Koneiden rakenteet optimoidaan vastaamaan kestävyyden ja käytettävyyden tavoitteita.
Teollisuusyritykset tiiviisti mukana kehitystyössä
Liikkuvien työkoneiden sähköistämistä edistävään kehitystyöhön osallistuu yliopistojen lisäksi hydraulisten järjestelmien laite- ja komponenttivalmistajia, toimittajia, järjestelmien kehittäjiä sekä digitaalisia ratkaisuja tarjoavia yrityksiä ja jakeluverkostoja. Mukana on kaikkiaan 14 yritystä sekä FIMA, joka edustaa noin 30:tä yritystä.
Yhteishanke tukee teollisuusvetoista SIX Mobile Work Machines klusterin ja siihen liittyvän Tampereen yliopiston työkonetoimialan huippututkimuksen alustan kehitystä. SIX Mobile Machinesin tähtäimessä on tehdä vuoteen 2025 mennessä Suomi tunnetuksi maailman parhaana paikkana liikkuvien työkoneiden kehittämiseen ja valmistamiseen. SIX Mobile Work Machines -klusteri on osa laajaa kansallista Sustainable Industry X, SIX -aloitetta. SIX edistää suomalaisen teollisuuden suorituskykyä ja kestävää kasvua innovaatioiden ja osaamisen avulla.
Lue lisää Tampereen yliopiston uutisesta. https://www.tuni.fi/fi/ajankohtaista/liikkuvien-tyokoneiden-sahkoistamiseen-tarvitaan-kokonaisvaltaista-suunnittelua
Lisätietoja:
Tatiana Minav 050 594 0496 tatiana.minav@tuni.fi
Heikki Handroos
puh. 040 510 7599 heikki.handroos@lut.fi