Materiaalitekniikka, Teknisten tieteiden koulutus

Kandidaatin tutkintosi opintosuunnan aineopintokokonaisuus on Materiaalitekniikka, jossa opiskelet tärkeimpien materiaaliryhmien rakennetta, ominaisuuksia, prosessointia ja käyttöä. Vapaasti valittaviin opintoihin voit valita vapaasti toisen opintokokonaisuuden Tampereen yliopiston laajasta tarjonnasta ja ristiinopiskelun avulla voit suorittaa myös Tampereen ammattikorkeakoulun opintoja. Sinulla on myös mahdollisuus suorittaa osa opinnoistasi ulkomailla tai JOO-opintoina muissa suomalaisissa yliopistoissa.

DI-tutkinnon syventävä opintokokonaisuus valitaan oman kiinnostuksen mukaan DI-tutkinnon alussa. Materiaalitekniikan DI-tutkinnon syventäviä opintokokonaisuusvaihtoehtoja on yhteensä kuusi, joista suurin osa opetetaan pääosin englanniksi. Syventävän kokonaisuuden laajuus on joko vähintään 60 opintopistettä tai vähintään 80 opintopistettä mukaan lukien diplomityö, 30 opintopistettä. Oikeus valita vapaasti tutkintoon toinen opintokokonaisuus antaa opiskelijalle myös mahdollisuuden kohdentaa opintojaan itseään kiinnostavaan suuntaan. Koneensuunnittelun ja tuotekehityksen sekä lääketieteen biomateriaalien syventävien kokonaisuuksien kohdalla valinta on rajattu materiaalitekniikkaan. Mikäli tutkinnon syventävien opintojen laajuus on vähintään 80 opintopistettä, ei toista vapaasti valittavaa kokonaisuutta vaadita tutkintoon.

Materiaalitekniikan DI-ohjelman syventäviä opintokokonaisuusvaihtoehtoja ovat korkean teknologian materiaalit, materiaalien mekaaninen suorituskyky, ympäristöä säästävät materiaalit, lääketieteelliset biomateriaalit, materiaalikemia, sekä koneensuunnittelu ja tuotekehitys.

Korkean teknologian materiaalit keskittyy materiaalien rakenteen ja ominaisuuksien tuntemiseen ja ymmärtämiseen kattaen metallit, keraamit, pinnoitteet, polymeerit ja komposiittimateriaalit. Tutustut erityisesti miten materiaalien valmistuksessa ja prosessoinnissa syntyvät mikrorakenteet vaikuttavat materiaalien ominaisuuksiin ja käyttäytymiseen. Opit myös miten rakennetta voidaan muokata mieleiseksi, jotta materiaaliin voidaan luoda sopivat ominaisuudet. Pääset tarkastelemaan mikrorakennetta erilaisilla karakterisointimenetelmillä, kuten elektronimikroskoopeilla, diffraktometreillä sekä termisillä analysaattoreilla. Tutustut myös laskennallisiin menetelmiin ja tietokoneavusteisiin materiaalisimulaatioihin, joilla arvioidaan ja ennustetaan materiaalin suorituskykyä eri käyttökohteissa. Materiaalien rakenteen ja ominaisuuksien ymmärtäminen on erittäin tärkeää ja mahdollistaa materiaalien kehittämisen ja tehokkaan käytön. Voit keskittää opintojasi voimakkaammin metalli- ja keraamimateriaaleihin, joissa tutustut myös pintatekniikkaan ja toiminnallisiin materiaaleihin. Halutessasi voit myös keskittyä enemmän polymeerimateriaaleihin, kuten esimerkiksi erilaisiin teknisiin polymeereihin, biopolymeereihin, elastomeereihin ja komposiittimateriaaleihin. Pitkä 80op pääaine antaa myös mahdollisuuden erikoistua laajasti kaikkiin materiaaliryhmiin.

Materiaalien mekaaninen suorituskyky keskittyy erityisesti materiaalien kokeelliseen ja laskennalliseen mekaniikkaan. Materiaalien mekaniikan tunteminen on erittäin tärkeää monissa käytännön sovelluksissa. Matkapuhelimen pudotessa maahan olisi mukavaa, jos sen mekaniikka olisi suunniteltu kestämään törmäyksestä aiheutuva kuorma, kuten vanhoissa Nokialaisissa. Samoin auton törmäyssuojien suunnittelu vaatii hyvää materiaalituntemusta mekaniikkasuunnittelun lisäksi. Monet muutkin koneenosat täytyy suunnitella kestämään kulumista, korkeita tai matalia lämpötiloja, sekä vaihtelevia mekaanisia kuormia. Opinnoissa keskitytään kuvaamaan miten materiaalit käyttäytyvät erilaisissa mekaanisissa kuormituksissa ja miten materiaalien käyttäytymistä voidaan simuloida tietokoneilla. Keskitymme kokeelliseen tutkimukseen, tietokoneavusteisiin simulaatioihin sekä näiden teoreettiseen taustaan. Opinnoissasi tutustut materiaalien kestävyyteen ääriolosuhteissa kuten korkeissa lämpötiloissa, törmäyksissä ja räjähdyksissä. Tutustut myös materiaalien kulumiseen, tribologiaan ja yleisesti kosketuspintojen väliseen käyttäytymiseen koneenosissa ja prosessilaitteissa. Halutessasi voit myös suunnata opintojasi enemmän kohti koneenosien analysointia, konepajatekniikan materiaalien mekaniikkaan tai kevyiden materiaalien mekaniikkaan, joita käytetään erityisesti tulevaisuuden liikenteen ratkaisuissa päästöjen alentamisessa. Nämä materiaalit ovat mekaniikaltaan haastavia, koska niiden ominaisuudet riippuvat voimakkaasti tarkastelusuunnasta.

Ympäristöä säästävät materiaalit keskittyvät materiaalien kestävään valmistukseen sekä käyttöön ja elinkaaren ympäristövaikutusten arviointiin ja minimointiin. Voit ohjata opintojasi mielenkiintosi mukaan kohti eri painopistealueita. Laskennallinen materiaalivalinta keskittyy kevyiden ja energiaa säästävien materiaalien laskennalliseen suunnitteluun ja valintaan. Biopohjaiset materiaalit tarkastelevat puu- ja sellupohjaisten materiaalien ja biopolymeerien tuotantoa ja käyttöä. Tampereen yliopiston biopohjaisten materiaalien tutkimus ja opetus keskittyy mm. paperin ja pahvin polymeeripinnoittamiseen sekä monikerrospakkausten, kuten elintarvikepakkausten materiaali- ja tuotekehitykseen. Opintojen aikana pääset tutustumaan mm. pilot-kokoluokan paperikoneeseen sekä erilaisiin pinnoitusmenetelmiin. Kestävän kehityksen raaka-aineet puolestaan antaa sinulle mahdollisuuden täydentää materiaalitekniikan osaamistasi ympäristötekniikan osaamisella. Pystyt keskittymään raaka-aineiden tuotannon ja talteenoton ympäristöongelmiin materiaalitekniikan näkökulmasta.

Lääketieteelliset biomateriaalit syventävä kokonaisuus antaa valmiudet soveltaa materiaalitekniikan tietoja ja taitoja lääketieteellisten biomateriaalien käyttöalueille. Kokonaisuuden sisällössä käydään läpi mm. materiaaleista, biologiasta ja kliinisistä käyttökohteista muodostuvat vaatimukset biomateriaalien käytölle. Koska ala on vahvasti viranomaissäädelty ja globaalisti toimiva, ovat nämä seikat vahvasti integroituna opetukseen mukaan. Opiskelija osaa arvioida eri materiaaliryhmien ja materiaalien soveltuvuuden lääketieteellisten biomateriaalien käyttöön sekä valita niitä eri käyttökohteisiin. Hän myös pystyy arvioimaan tuotteita, niiden valmistusta ja käytettävyyttä eri kohteisiin. Opinnot suoritettuaan opiskelija pystyy työskentelemään lääketieteellisten biomateriaalien tuotekehitys- ja asiantuntijatehtävissä yrityksissä, tutkimuslaitoksissa, yliopistoissa ja viranomaislaitoksissa. Hän osaa seurata erilaisten materiaaliteknisten aihepiirien kehitystä sekä yhdistää tätä osaamista monipuolisesti huomioiden myös biologiset-, kliiniset- ja viranomaisvaatimukset, joita tuotteisiin kohdistuu. Lääketieteelliset biomateriaalit -kokonaisuuden opiskelija hyötyy materiaalitekniikan sivuaineesta erityisesti jos hän toimii jatkossa tuotannon ja tuotekehityksen tehtävissä.

Koneensuunnittelu ja tuotekehitys

Koneensuunnittelun syventävät opinnot antavat opiskelijalle monipuoliset valmiudet erityyppisiin suunnittelu- ja tuotekehitystehtäviin koneenrakennustekniikassa. Kokonaisuuden suoritettuaan opiskelijalla on valmiudet soveltaa ja analysoida koneenosien ja konejärjestelmien suunnittelua, mitoitusta ja valmistettavuutta. Opinnot perehdyttävät koneensuunnittelun laskennallisiin menetelmiin ja työkaluihin sekä moniteknisten konejärjestelmien suunnittelumetodiikkoihin.

Materiaalikemia

Materiaalikemian syventävät opinnot antavat valmiudet aineen rakenteen ja ominaisuuksien syvälliseen tuntemiseen ja ymmärtämiseen sekä taidon soveltaa kemiaa materiaalitekniikan ajankohtaisiin ja konkreettisiin tehtäviin. Kokonaisuus tarjoaa laajan joukon valinnaisia syventymisvaihtoehtoja kehittyvien kemian teknologioiden aloilta, kuten nanokemia ja -teknologia, supramolekulaariset rakenteet, syntetiikka ja huippunopea spektroskopia.

Opinnot suoritettuaan opiskelija osaa soveltaa kemian tietämystään erilaisissa asiantuntija-, kehittämis- ja johtamistehtävissä. Hän pystyy seuraamaan uusien materiaalien kehitystä ja ymmärtämään niiden tarjoamat mahdollisuudet. Hän osaa analysoida ja arvioida materiaalien kemiallisia ominaisuuksia ja soveltaa näitä tietoja käytännössä. Hän pystyy työskentelemään kansainvälisissä ja monitieteellisissä yhteisöissä teollisuudessa, yrityksissä sekä tutkimuksen aloilla yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa.