Suomeen perustetaan monitieteinen SMARAGDI-niminen yhteistyöekosysteemi (Smart Magnets for Accelerator Research And diaGnostic Data Infrastructures), joka kehittää suprajohdemagneettien uusia valmistus- ja testausmenetelmiä. Kaksivuotisen hankkeen kokonaisarvo on 2 miljoonaa euroa.
Mukana on viisi yritystä: innovatiivista energianvarastointisovellusta kehittävä Teraloop Oy Espoosta, 3d-tulostuksen asiantuntija 3DStep Oy Ylöjärveltä, laitteiden käytön ja luotettavuuden mallintamiseen keskittyvä Ramentor Oy Tampereelta, akustisten sensorisovellusten osaaja Meluta Tampereelta sekä tunnettu suprajohteiden ja kuparituotteiden valmistaja Luvata Porista. Ekosysteemiä koordinoi Tampereen yliopisto, josta mukana on kolme tutkimusryhmää: Sähkömekaniikka, Mekatroniikka ja Manufacturing systems.
Suprajohtavat materiaalit mahdollistavat täysin häviöttömän sähkönsiirron matalissa lämpötiloissa. Tämä mahdollistaa muun muassa erittäin voimakkaat sähkömagneetit, joita käytetään esimerkiksi lääketieteellisessä magneettikuvauksessa ja fysiikan tutkimuksessa tarvittavissa hiukkaskiihdyttimissä.
Suprajohtavuuden avulla voitaisiin myös kehittää energiatehokkaita ja ekologisia ratkaisuja tulevaisuuden lento- ja junaliikenteeseen sekä energian tuotantoon ja varastointiin.
Nykyiset kaupalliset sovellukset perustuvat lähinnä matalan lämpötilan suprajohteisiin. Korkean lämpötilan suprajohdemagneetit mahdollistavat suuremmat magneettikentät ja edullisemman jäähdytyslaitteiston. Teknologia vaatii kuitenkin vielä kehittämistä, ennen kuin se on kypsä kaupallisesti hyödynnettäväksi. SMARAGDI-hankkeessa pureudutaan näihin kehitystarpeisiin.
Tampereen yliopistolla on yli 30 vuoden tutkimushistoria suprajohtavuuden alalla. SMARAGDI-hankkeessa päivitetään tutkimuslaboratorio, joka mahdollistaa suprajohtavien magneettien rakentamisen ja testaamisen Suomessa. Euroopan hiukkastutkimuskeskus (CERN) on osoittanut kiinnostusta hankkeeseen, ja alustavia keskusteluja yhteistyön käynnistymisestä on käyty. CERN:issä suprajohtavia magneetteja käytettään LHC-hiukkastörmäyttimessä (Large Hadron Collider).
Monitieteinen Co-innovaatio -hanke
”SMARAGDI:ssa ainutlaatuista on se, että saamme yhteen eri teknologia-alojen asiantuntijoita. Näin meillä on aivan uudenlaiset mahdollisuudet yhdessä innovointiin ja uusien ratkaisujen löytämiseen.”, kertoo projektin vastuullinen johtaja, akatemiatutkija Tiina Salmi Tampereen yliopiston Sähkömekaniikan tutkimusryhmästä.
Älykkäitä ratkaisuja magneetin kunnonvalvontaan ja valmistukseen
Yksi SMARAGDI:n tavoitteista on hyödyntää älykkäitä valmistusmenetelmiä ja 3d-tulostusta magneettien valmistuksessa. Professori Eric Coatanéa ja tohtorikoulutettava Suraj Panicker yliopiston Manufacturing-tutkimusryhmästä ovat suunnitelleet koneoppimiseen perustuvia algoritmeja, joiden avulla voidaan parantaa 3d-tulostettujen metallikomponenttien ominaisuuksia. Tähän saadaan tukea 3DStepiltä.
”3DStep kehittää puhtaan kuparin, kupariseoskomponenttien sekä duplex-teräksen 3d-tulostusmenetelmiä suprajohtavien magneettien ja muiden sovellusten tarpeisiin”, kertovat Pekka Ketola ja Vesa Kananen 3DStepistä.
Toinen uusi älykäs piirre SMARAGDI:n magneeteissa tulee olemaan magneetin ja testiaseman integroitu kunnonvalvonta. Tohtorikoulutettava Ananda Chakraborti, joka työskentelee professori Kari T. Koskisen vetämässä Mekatroniikan tutkimusryhmässä kertoo:
”Optimoidulla kunnonvalvontajärjestelmällä pystyymme ennustamaan ja jopa ehkäisemään ennalta laitteiston vikatilanteita sen käytön aikana.”
Esimerkiksi Meluta oy kehittää vibroakustisiin ilmiöihin perustuvia kunnonvalvontaratkaisuja hyvin monenlaisiin kohteisiin.
Kunnonvalvonnan mallintamista tukee yhteistyö Ramentorin kanssa.
”Digitalisaatio mahdollistaa reaaliaikaisen datan siirron”, kertoo Jussi-Pekka Penttinen Ramentorilta.
”Kehitämme mallinnustyökaluja haastavien järjestelmien kunnonvalvontaan ja nopeaan datan analyysiin. Tämä lisää laitteiden käytön luotettavuutta ja tehokkuutta, Ramentorin Timo Lehtinen jatkaa.
Suprajohtavuus tulevaisuuden energian varastoinnissa
Teraloop hyödyntää korkean lämpötilan suprajohdeteknologian kehityksen tuloksia jo tämän projektin aikana.
”Tämä on arvokas mahdollisuus kehittää ja testata suprajohtavuuden tarjoamia mahdollisuuksia vauhtipyöräsovelluksessamme. Tämä tukee visiotamme kestävän kehityksen mukaisesta teknologiasta ja mahdollistaa yhteistyön uusien asiantuntijakumppanien kanssa”, kertoo Teraloopin senior R&D engineer Syed Husnain Tanweer Kazmi.
Suomesta suprajohdeteknologian huippuosaaja
”Pitkän tähtäimen tavoite on suomalaisen suprajohdemagneettiteknolgiaosaamisen kehittäminen. Kun teknologia lyö kaupallisesti läpi, Suomi on valmis tämän haastavan, mutta mahdollisuuksia täynnä olevan teknologian hyödyntämisessä”, Salmi kertoo.
SMARAGDI yhteistyöekosysteemiin voivat tulevaisuudessa liittyä myös muut yritykset ja tutkimusryhmät, jotka ovat kiinnostuneita suprajohtavien sovellusten kehittämisestä.
Lisätietoja ja yhteystiedot:
Tampereen yliopisto: Tiina Salmi, akatemiatutkija, tiina.salmi@tuni.fi
3Dstep Oy: Vesa Kananen, CTO, +358 41 430 2654, vesa.kananen@3dstep.fi
Ramentor Oy: Timo Lehtinen, Managing Director, +358 40 746 6585, timo.lehtinen@ramentor.com
Teraloop Oy: Syed Husnain Tanweer Kazmi, Senior R&D Engineer, +358 40 809 4449, syed.kazmi@teraloop.com
Meluta Oy: Katariina Mahkonen, Senior Machine Learning Specialist, +358 40 542 6549, katariina.mahkonen@meluta.fi
Luvata Pori Oy: Ilppo Hiekkanen, Product Group Manager, +358 44 787 6806, ilppo.hiekkanen@luvata.com