Hyppää pääsisältöön

Liikkuvien työkoneiden sähköistämiseen tarvitaan kokonaisvaltaista suunnittelua, analyysia ja bisnesajattelua

Julkaistu 17.5.2022
Tampereen yliopisto
Kuvakooste liikkuvista työkoneista. Kuva: Tatiana MinavKuva: Tatiana Minav
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. Koska työkoneiden sähköistämisen haasteet ovat järjestelmätasoisia, ratkaisut vaativat monen tekijän yhteistyötä.

Sähköistäminen vaatii usein uutta ajattelua koko koneen toteutuksen osalta. EMMA2-hankkeessa tutkimuslaitokset purkavat kehityksen esteitä tuomalla järjestelmätason tietoa ja osaamista liikkuvan työkoneen toiminnasta.

Hankkeessa Tampereen yliopiston hydrauliikkaan ja automaatioon erikoistunut Innovative Hydraulics and Automation (IHA) -tutkimusryhmä kehittää lisäksi työkaluja, joiden avulla suunnittelijat voivat valita sopivimmat komponentit ja järjestelmät työkoneisiinsa.

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 toimivat monitieteellisellä MORESIM-tutkimusalustalla analysoiden erilaisten sähköistettyjen komponenttien ja tehonsiirtoratkaisujen vaikutusta kokonaisten koneiden rakenteisiin ja toimintaan. He myös kehittävät digitaalisia kaksosia sähköistettävistä koneista sekä tutkivat sähköistämisen vaikutuksia työkoneliiketoimintaan.

Tampereen yliopistossa kehitetyt toimilaitteiden simulointimallit liitetään virtuaalisiin työkoneisiin LUTissa, jossa koneiden rakenteita optimoidaan vastaamaan tavoitteita.

– Ei voida olettaa, että hydrauliset toimilaitteet vain korvataan sähköisillä. Moni asia kuten toimilaitteiden paino ja maksimivoimat muuttuvat, mikä aiheuttaa muutoksia rakenteiden kestävyyteen sekä koneen käytettävyyteen. Uusia ratkaisuja voidaan kätevästi kehittää testaamalla niitä virtuaalisissa työympäristöissä, kertoo LUT-yliopistossa tutkimusosiota johtava professori Heikki Handroos.

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.

Lisätiedot

Tatiana Minav
050 594 0496
tatiana.minav [at] tuni.fi

Heikki Handroos
puh. 040 510 7599

heikki.handroos [at] lut.fi