Quality assurance of refuse derived fuel with machine vision

This thesis studies the use of machine vision in RDF quality assurance and manufacturing. Currently machine vision is used in recycling and material detection and some commer- cial products are available in the market. In this thesis an on-line machine vision system is proposed for characterizing particle size. The proposed machine vision system is based on the mapping between image segmenta- tion and the ground truth of the particle size. The results shows that the implementation of such machine vision system is feasible.

Weldability of powder bed fusion fabricated stainless steel 316L sheets to cold rolled sheet metal

Weldability of powder bed fusion (PBF) fabricated components has come to discussion in past two years due to resent developments in the PBF technology and limited size of the machines used in the fabrication process. This study concentrated on effects of energy input of welding on mechanical properties and microstructural features of welds between PBF fabricated stainless steel 316L sheets and cold rolled sheet metal of same composition by the means of destructive testing and microscopic analysis. Optical fiber diameter, laser power and welding speed were varied during the experiments that were executed following one variable at a time (OVAT) method. One of the problems of welded PBF fabricated components has been lower elongations at break comparing to conventionally manufactured components. Decreasing energy input of the laser keyhole welding decreased elongations at break of the welded specimens. Ultimate tensile strengths were not affected significantly by the energy input of the welding, but fracturing of the specimens welded using high energy input occurred from the weld metal. Fracturing of the lower energy input welds occurred from the PBF fabricated base metal. Energy input was found to be critical factor for mechanical properties of the welds. Multioriented grain growth and formation of neck at fusion zone boundary on the cold rolled side of the weld was detected and suspected to be result from weld pool flows caused by differences in molten weld pool behaviour between the PBF fabricated and cold rolled sides of the welds.

Paper- and membrane-based ion-modulated electronics

Avhandlingen handlar om pappers- och membranbaserad jonmodulerad elektronik. Målet med forskningen har varit att utveckla billig, miljövänlig och brännbar elektronik, som kan användas i vardagliga engångsprodukter. Baskomponenterna som utvecklas och presenteras i avhandlingen är transistorer och kondensatorer. Mer komplicerad logisk kretselektronik demonstreras också med hjälp av dessa komponenter. Substraten som utnyttjas vid framställningen av dessa elektroniska komponenter är papper och membran. Dessa substrat är flexibla, hållbara, billiga, miljövänliga, etc. och därför väl anpassade för befintliga tryckteknologier. Själva baskomponenterna framställs sedan på dessa substrat genom att trycka flera skikt på varandra, där varje enskilt skikt är ett individuellt material. Detta är möjligt eftersom de organiska materialen som används i dessa komponenter är upplösta i ett lösningsmedel och kan därmed tryckas på samma sätt som ett vanligt bläck. Ett tredimensionellt objekt kan på detta sätt framställas. I avhandlingen presenteras flera olika typer av transistorer, men den gemensamma nämnaren bland dessa är att isolatorn är en jonledare. Denna, ganska ovanliga, transistormodellen har den stora fördelen att lågspänningskomponenter kan relativt enkelt framställas. Det som är speciellt med våra transistorer är att vi har använt miljövänliga jonledare. Detta, bl.a., leder till att våra komponenter visar både god prestanda, tillika som de är miljövänliga. I avhandlingen demonstrerar vi även tryckta superkondensatorer, en motsvarighet till laddningsbara batterier, konstruerade på papper med aktiverat kol och miljövänliga jonledare. De mest komplicerade logiska kretsar som demonstreras i denna avhandling är ring-oscillatorer och 1-bits-minnen konstruerade på papper. --------------------------------------------- Väitöskirja käsittelee paperille ja polymeerikalvolle tulostettua ionimoduloitua elektroniikkaa. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää edullista, ympäristöystävällistä ja polttokelpoista elektroniikkaa, jota voidaan käyttää esim. tavanomaisissa kertakäyttötuotteissa. Väitöskirjassa esitellään erilaisia transistoreita ja kondensaattoreita. Näitä elektronisia peruskomponentteja käyttäen demonstroidaan myös monimutkaisempia loogisia piirejä. Komponenttien valmistuksessa alustana käytettiin paperia ja polymeerikalvoa. Valitut alustat ovat joustavia ja kestäviä, ja ovat siksi hyvin yhteensopivia olemassa olevien tulostusmenetelmien kanssa. Peruskomponentit valmistettiin tulostamalla eri materiaaleja päällekkäin. Komponenteissa käytettävät orgaaniset aineet ovat liuenneessa muodossa musteessa, joka voidaan tulostaa samalla periaatteella kuin mikä tahansa normaali muste. Tällä menetelmällä voidaan valmistaa myös kolmiulotteisia tuotteita. Väitöskirjassa esitellään useita erityyppisiä transistoreita, joissa yhdistävänä tekijänä on ionisesti johtava eriste. Tällaista suhteellisen harvinaista transistorityyppiä käyttämällä voidaan mahdollistaa matala-jännitteisten komponenttien yksinkertainen valmistus. Valmistettujen transistoreiden etu on ionisten nesteiden ympäristöystävällisyys. Elektroniset komponentit ovat täten hyviä suorituskyvyltään, mutteivät haitallisia ympäristölle. Väitöskirjassa demonstroidaan myös tulostettujen superkondensaattoreiden, eli ladattavien paristojen vastineiden, valmistus paperille aktiivihiiltä ja ionisia nesteitä käyttäen. Kaikkein monimutkaisimmat loogiset piirit, jotka tässä väitöskirjassa esitellään, ovat rengasoskillaattorit sekä 1-bittinen paperille valmistettu muisti.

Vihreän IT:n menetelmiä ja niiden vaikutukset ympäristölle ja yrityksille

Vihreä IT on informaatioteknologia-alan suuntaus, jonka tarkoituksena on muokata informaatioteknologian eri osa-alueita mahdollisimman vähän ympäristöä kuormittaviksi. Tässä tutkielmassa käydään läpi muutamia suurimpia vihreän IT:n osa-alueita liittyen energiankulutukseen ja laitteiden elinkaareen. Parannukset näissä alueissa eivät edesauta pelkästään ympäristön hyvinvointia, vaan ne tarjoavat esimerkiksi yrityksille mahdollisuuden taloudelliseen hyötyyn. Suuret datakeskukset aiheuttavat suuren osan informaatioteknologia-alan energiantarpeesta. Suunnittelemalla datakeskusten rakenne järkevästi ja uudistamalla vanhaa laitteistoa saadaan aikaan energiansäästöä. Uuden sukupolven serverit kuluttavat vähemmän energiaa kuin edeltäjänsä ja ovat tehokkaampia, eikä niiden huoltoon ja ylläpitoon kulu ylimääräisiä resursseja. Pilvipalveluiden yleistyminen on johtanut siihen, että yritysten ei välttämättä enää edes tarvitse investoida omiin datakeskuksiin tai servereihin, sillä kaikki tarvittavat palvelut saadaan pilvipalveluiden tarjoajilta tarvittaessa. Erilaisten laitteiden elinkaari koostuu yleensä aina seuraavista vaiheista: suunnittelu, valmistus, kuljetus, käyttö sekä kierrätys tai hävittäminen. Jokainen näistä vaiheista aiheuttaa omanlaistaan kuormitusta ympäristölle. Suurimman osuuden luo kuitenkin laitteiden käytöstä aiheutuva valtava energiantarve. Jokaiseen elinkaaren vaiheeseen voidaan tehdä parannuksia, joiden avulla laitteesta saadaan mahdollisimman ympäristöystävällinen sen koko elinaikansa ajaksi. Ympäristöhyötyjen lisäksi vihreästä IT:stä hyötyvät myös yritykset. Yritysten IT-laitteiston uusiminen ja monet energiansäästösovellukset esimerkiksi tietokoneissa tuovat suuren säästön vuosittaisiin sähkökuluihin. Yritykset voivat halutessaan luoda erillisen vihreän IT:n strategian, jonka perusteella omia toimintoja aletaan muuttaa ympäristöystävällisemmiksi. Jos tämä tehdään oikein ja vihreät tavoitteet saavutetaan, voi yritys saada tästä huomattavaa etua markkinointiinsa ja tavoittaa näin uusia asiakkaita.

Meesauunin vaipan konepajavalmistus ja laaduntarkastus

Meesauuni on osa sulfaattisellutehdasta ja sen kemikaalikiertoa. Se on pyörivä kaltevaan tasoon asetettu rumpu-uuni, joka voi olla jopa 160 metriä pitkä ja halkaisijaltaan 5,5 metriä. Kalkki on kiertävä apukemikaali, jota käytetään soodakattilalta tulevan viherlipeän muuttamiseen valkolipeäksi. Meesauunin tehtävänä on kierrättää kalkki (CaO) uudelleen käytettäväksi kaustisoinnissa syntyneestä meesasta (CaCO3). Meesauunin vaipan konepajavalmistus on prosessina hyvin yksinkertainen, mutta toleranssivaatimukset ovat hyvin tiukat suhteutettuna meesauunin kokoon. Vaippalohkojen valmistus on siirtynyt halpatyövoiman maihin lähelle loppukäyttäjiä, joten vaatimukset piirustusten laadulle, valmistukselle, ohjeille ja tarkastamiselle ovat lisääntyneet. Uunin vaippa toimitetaan asennuspaikalle useassa lohkossa ja jokainen vaippalohko on tarkastettava ennen toimitusta. Virheellisten vaippalohkojen siirtyminen asennuspaikalle on estettävä. Työn tavoitteena oli parantaa meesauunin vaippalohkojen konepajavalmistuksen laaduntarkastusta. Tässä työssä tutkitaan mittausmenetelmiä vaippalohkojen geometrian mittaamiseen. Tärkeimmät uunin toiminnallisiin ominaisuuksiin vaikuttavat muototoleranssit vaippalohkoille ovat ympyrämäisyys ja keskiviivan suoruus. Virheet näissä toleransseissa aiheuttavat vaurioita uunin muurauksille ja liian suuria kuormituksia tuennoille. Vaippalohkot on mitattava pyöritysrullaston päällä ja konepajan olosuhteissa, mikä aiheuttaa omat haasteensa. Vaippalohkojen suuret massat ja dimensiot aiheuttavat vaippalohkoihin muodonmuutoksia. Muodonmuutokset täytyy olla hallinnassa, mikäli halutaan käyttää CMS-laitteistoja (Coordinate Measuring System). Meesauunin vaippalohkot ovat mitattavissa radiaalimittauksina tai käyttäen CMS-laitteistoja.

Näkökulmia 3D-tulostuksen opetukseen ja koulutukseen

Additive manufacturing, or 3D printing, is globally one of most interesting area in developing of manufacturing technologies. This technology is suitable for fabrication off industrial products and it interests actors in fields of computer sciences, economics, medical sciences and design&arts. Additive manufacturing is often referred as third industrial revolution: first revolution was invention of steam engines in 18th century and second was industrial revolution started by Henry Ford in 1920s. Companies should be able to test suitability of their products for additive manufacturing and 3D printing but also how much better products could be when products are totally re-designed so that all potential of this new technology can be utilized. This is where education has its importance; new generations who enter working life should be educated to know of additive manufacturing and 3D printing, its advantages but also of it limits. There has to be also possibility to educate industry and people already working there, so that industrial implementation could be done successfully. This is especially very valid for Finland. Education is strongly needed so that Finnish industry can maintain its competence in global markets. Role of education is extremely important when a new technology is industrially implemented. Additive manufacturing and 3D printing offers freedom to design new products, production and generally ways of doing things. Development, planning and execution of education for additive manufacturing and 3D printing is challenging as this area develops very fast. New innovations are coming almost every month. Planning of education for additive manufacturing and 3D printing requires collection pieces of data from various of sources. Additive manufacturing and 3D printing industry and its development has to be followed frequently, and material for additive manufacturing and 3D printing has to be renewed frequently.

Modulaarisuuden tajoamat mahdollisuudet tela-alustaisten taisteluajoneuvojen kehittämisessä

Aseiden hinnannousun ja kaluston kehitystarpeen lisääntymisen myötä ajoneuvovalmistajat ovat pyrkineet kehittämään entistä kustannustehokkaampia modulaarisia taisteluajoneuvoja. Samaan alustaratkaisuun pyritään rakentamaan useita erilaisia ajoneuvoja, jolloin säästetään valmistus- ja korjauskustannuksissa. Tutkimus toteutettiin kirjallisuustutkimuksena, jonka tarkoituksena oli tutkia alan kirjallisuutta ja käyttää sitä työn pohjana. Keskeisiksi lähteiksi valikoitui Ari Laaksosen Liikkuvuus 2030 – Tulevaisuuden taisteluajoneuvon taktiset ja operatiiviset suorituskyky vaatimukset -julkaisu (2009), jossa käsitellään monipuolisesti ympäristön ja kustannusten asettamia vaatimuksia tulevaisuuden taisteluajoneuvolle. Samaa aihealuetta käsittelee Maanpuolustuskorkeakoulun sotatekniikan laitoksen Teknisen kehityksen suuntalinjat -teos. Tutkimuksessa selvitettiin, miten modulaarisella rakenteella kehitetään taisteluajoneuvoja, niiden taistelukykyä ja soveltuvuutta sekä sodanajan tehtäviin että rauhanaikana annettavaan koulutukseen. Nykyajan asevoimien tehtävät eivät rajoitu ainoastaan kotimaan sotilaalliseen puolustamiseen, vaan tehtäviä on myös omien rajojen ulkopuolella. Kansainvälinen kriisinhallinta asettaa kalustolle erilaisen toimintaympäristön, jonka vaatimusten mukaisesti operaatioihin osallistuvat ajoneuvot on varustettava. Modulaarisuudella pyritään vastaamaan erilaisten toimintaympäristöjen haasteisiin. Modulaarisia ajoneuvoja suunnittelemalla pyritään hakemaan etuja niin asiakkaan kuin valmistajankin näkökulmasta. Edut ovat ennen kaikkea kustannussäästöjä, jotka heijastuvat koko ajoneuvon elinkaareen. Nämä säästöt voivat olla yksittäisen ajoneuvon valmistamiseen tai päivittämiseen liittyviä, tai laajemmin ajateltuna koko tuoteperhettä koskevia huolto-, varastointi- ja koulutuskustannuksiin asti ulottuvia säästöjä. Tämän lisäksi ajoneuvon suorituskykyä voidaan parantaa koko suunnitellun elinkaaren ajan. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että modulaarisuus tulee ratkaisemaan useita taisteluajoneuvojen ongelmia ja antamaan paljon mahdollisuuksia niiden kehittämiselle. Tulevaisuudessa kustannustehokkuus, suojan parantaminen sekä ajoneuvon koko elinkaaren ajan jatkuva päivittäminen ovat keskeisimmät suunnittelun ja ajoneuvokehityksen lähtökohdat.

Lahden torikaivausten 2013 miestenpukujen ja muiden tekstiilien elinkaari

Opinnäytetyöni käsittelee vuoden 2013 Lahden torikaivausten tekstiiliaineiston miestenpukujen ja muiden tunnistettujen vaatetustekstiilien elinkaarta. Työssäni lähdin selvittämään kolmea tutkimuskysymystä: 1) millaisia kaivauksilta löydetyt miestenpuvut ja tekstiilit olivat ajoitukseltaan, leikkaukseltaan ja materiaaleiltaan; 2) miten löydetyt miestenpuvut liittyivät Lahden kylään ja 3) millainen oli kyseisten pukujen elinkaari kaikkine vaiheineen valmistuksesta jälkikäyttöön. Työtäni varten tutkin ja valokuvasin tunnistetut miestenpuvut ja muut tekstiilit yksityiskohtaisesti. Vertailen tekstiileitä Lahden museon kokoelmissa säilytettäviin miestenpukuihin erityisesti työtapojen, materiaalien ja leikkausten osalta. Toisaalta vertasin Lahden torikaivausten tekstiiliaineistoa kirjalliseen lähdeaineistoon, erityisesti Asta Kurhilan pro gradu -tutkielmaan Rahvaan pukeutumisen muutos –maaseutuväestön vaatetus perukirja-aineiston mukaan Hollolassa 1830-1910. Tutkimusta tuin lisäksi haastatteluin. Tutkimuksen perusteella miestenpukujen valmistus ja vaatekäyttö ajoittuivat leikkauksensa ja yksityiskohtiensa perusteella 1860-luvun lopulle ja 1870-luvun alkupuolelle. Tyypiltään puvut olivat aikaansa nähden moderneja ja ”kaupunkilaisia” kolmiosaisia villakangaspukuja. Ne poikkesivat kaikin tavoin saman ajan maaseutuväestön tyypillisestä miestenvaatetuksesta. Tekstiilien joukossa oli myös virkapukujen osia. Vaatekäytön aikana pukuja ja muita tekstiileitä oli korjattu ja paikattu eri tavoin. Vaatekäytön jälkeen puvut ja muut tekstiilit olivat olleet jälkikäytössä Lahden kylän verstaiden rätteinä. Viimeisessä jälkikäyttövaiheessa ne olivat vielä päätyneet muun verstasjätteen mukana kadunpohjusteeksi. Koko tekstiilien elinkaari liittyi Lahden kylän voimakkaan kasvun vaiheeseen, joka alkoi rautatien rakentamisesta 1860-luvun lopulla. Tässä vaiheessa kylään muutti käsityöläisiä ja pienyrittäjiä, jotka todennäköisesti toivat mukanaan uuden pukumuodin. Toinen käännekohta oli Lahden kylän palo 1877 ja kylän muuttuminen kauppalaksi 1878. Tekstiilien elinkaaren viimeinen jälkikäyttövaihe ajoittui tähän ajankohtaan.

Tuotannon- ja materiaalinsuunnittelu ja sen ennustaminen Metsä Wood:n Suolahden koivuvaneritehtaalla

Tässä diplomityössä tutkitaan Metsä Woodin Suolahden koivuvaneritehtaan toimitustarkkuuteen negatiivisesti vaikuttavia tekijöitä. Tarkoituksena on löytää ne ongelmakohdat, mitkä heijastuvat toimitusten myöhästymisenä sekä muutostekijät, mitkä vaikuttavat toimitusviikon myöntämiseen. Lisäksi työssä kartoitetaan kuinka hyvin tietoa ja informaatiota on tarjolla sitä tarvitseville henkilöstötahoille. Teoriaosuudessa tarkastellaan tuotannonsuunnitteluun liittyviä teorioita sekä tiedon liikkumista organisaation sisällä. Työssä kuvataan Suolahden koivuvaneritehtaan nykyinen vanerin valmistusprosessi ja tuotannonsuunnittelu. Varsinainen tutkimustyö suoritetaan laadullisia tutkimusmenetelmiä hyväksikäyttäen. Tulosten tarkastelussa käsitellään työn aikana tapahtuneita muutoksia ja ongelmakohtia sekä analysoidaan kyselytutkimuksen tuloksia ja tulosten luotettavuutta. Yhteenvedossa esitetään pääongelmakohdat ja niiden ratkaisut ja esitetään uusia mielenkiintoisia jatkotutkimusaiheita.

Näin opetan lisäävää valmistusta ja 3D-tulostusta: Pohdintoja uuden teknologian opetuksesta ja koulutuksesta

Additive manufacturing (shortened as AM), or more commonly 3D printing, consists of wide variety of different modern manufacturing technologies. AM is based on direct printing of a digital 3D model to a final product which is fabricated adding material layer by layer. This is from where term additive manufacturing has its origin. It is not only material what is added, but it is also value, properties etc. which are added. AM enables production of different and even better products compared to conventional manufacturing technologies. An estimation of potential of additive manufacturing can be gathered by considering the potential of laser cutting, which is one of the most widely used modern manufacturing technologies. This technique has been used over 40 years, and whole market around this technology is at the moment c. four billion euros and yearly growth is around 10 %. One factor affecting this success of laser cutting is that laser cutting enables radical improvements to products made of flat sheet. AM and 3D printing will do the same for three dimensional parts. Laser devices, which are at the moment used in 3D printing, are globally at the moment only around 1% of all laser devices used in any fabrication technology, so even with a cautious estimate the potential growth of at least 100 % is coming in next few years. Role of education is very important, when this kind of modern technology is industrially implemented. When both generation entering to work life and also generation who has been a while in work life understands new technology, its potential and limitations, this is the point when also product design can be rethought Potential of product design is driving force for wide use of additive manufacturing and 3D printing. Utilization of additive manufacturing and 3D printing is also opportunity for Finland and Finnish industry. This technology can save Finnish manufacturing industry. This technique has stron potential, as Finland has traditionally strong industrial know-how and good ICT knowledge.

Vaakatasossa toimivan modulaarisen pakkausyksikön prässin suunnittelu kartonkipakkauksille

Kartonkivuokien käyttö elintarviketeollisuudessa on kasvanut vuosi vuodelta ja kuluttajat ovat löytäneet kartonkipakkaukset niiden ekologisuuden, graafisen ulkoasun sekä turvallisuuden ansiosta. Vuokien valmistus mekaanisella prässäyksellä kehittyy jatkuvasti ja uusi teknologia mahdollistaa täysin uudentyyppisten prässien valmistuksen. Työn tavoitteena on tutkia voidaanko mekaaninen prässäys toteuttaa vaakatasossa uutta teknologiaa hyödyntämällä kustannustehokkaasti. Lisäksi tavoitteena on selvittää, millä voimantuottomenetelmällä prässiltä vaadittava voimantuotto on edullisinta toteuttaa. Suunnittelussa otetaan huomioon olemassa olevat työkalut, modulaarisuus, EU:n elintarvikelainsäädäntö sekä muut kriittiset tekijät. Työssä sovelletaan metodisen konstruoinnin mukaisesti systemaattista ongelmanratkaisua (VDI 2221). Lisäksi työssä käydään läpi kilpaileva menetelmä arvoanalyysi. Suunnittelua ja komponenttivalintoja analysoidaan SWOT- sekä pisteanalyysien avulla. Suunnittelussa syntyneiden ratkaisujen lujuusominaisuuksia tarkastellaan FEM-analyysillä. Tuloksista havaittiin, että vaakatasossa suoritettava prässäyksen voimantuotto on edullisinta ja yksinkertaisinta toteuttaa sähkömekaniikalla, että halutut ominaisuudet voidaan saavuttaa ja rakenne pitää mahdollisimman kompaktina. Kustannustehokkuuden saavuttamiseksi hankinnat on syytä kilpailuttaa huolellisesti. Työn lopussa esitetään mahdollisia jatkokehityskohteita, joita syntyi tämän diplomityön aikana.

Kerros-kerrokselta kokoonpannut ohutkalvot ja luminoivat kalvosensorit

Kerros-kerrokselta eli layer-by-layer eli LbL –kalvoja voidaan valmistaa kastamis-, sumutus-, pyöritys- tai pyöritys-sumutusmenetelmillä. Kalvon muodostumisen ensimmäinen vaihe on nopea, se kestää muutaman sekunnin. Toisessa vaiheessa tapahtuu diffundoitumista ja se kestää useita minuutteja. Rakentumista voidaan tarkkailla lukuisilla visuaaliseen tai uv-valoon tai muuhun säteilyyn perustuvilla menetelmillä. Kalvojen pintarakennetta ja karheutta sekä eri suolojen vaikutusta voidaan selvittää atomivoimamikroskopia- ja ellipsometrisillä kuvilla. Luminesenssi on säteilyn itsestään tapahtuvaa emissiota. Fluoresenssi ja fosforesenssi ovat luminesenssin erikoistapauksia. Fotonin absorption jälkeen molekyyli voi palata perustilalle fluoresenssin tai fosforesenssin avulla, mutta molekyyli voi myöskin kokea sisäisen varauksensiirron tai konformaation vaihdoksen. Luminesenssi-ilmiötä voidaan käyttää tunnistamaan yhdiste tai määrittämään sen pitoisuus. Voidaan rakentaa sensoreita, joissa yhdisteen toinen osa on osana sensoria. Yhdisteen toisen osan, analyytin, liittyessä siihen tapahtuu värimuutos. Sensori koostuu optisesta päästä, vaihtelevan pituisesta johdosta ja aistimisyksiköstä. Kokonaislaitteisto koostuu valon lähteestä, valokuidusta ja optisesta voimamittarista. Analyytin indusoimaa aggregaatiota ja sitä seuraavaa optista vastetta voidaan käyttää herkkänä muuntomekanismina analyytin havaitsemiseen. On kehitetty lukuisille analyyteille herkkiä spesifisiä polymeerejä, joita voidaan käyttää eri ionien havaitsemiseen. Myös bioaistiminen on mahdollista, esimerkiksi kolibakteeri voidaan havaita. Kvanttipisteet ovat pieniä puolijohtavan materiaalin hiukkasia. Niillä on ainutlaatuisia optisia, sähköisiä ja kemiallisia ominaisuuksia. On kehitetty erityisiä lastulaboratorioita. Niillä on mahdollisuus toteuttaa erilaisia funktioita, kuten näytteen valmistus, pitoisuuden säätö ja detektio yksittäisen miniaturisoidun alustan päällä. Luminesenssissa valon emissio vahvistuu, ja monissa tapauksissa tapahtuu ns. Stokesin siirtymä. Stokesin siirtymässä valon emissiomaksimin aallonpituus siirtyy infrapuna-alueen suuntaan. Emission vahvistumisen kemiallisina aiheuttajina ovat kromoforit eli värin kantajat. Valon määrää ja aallonpituutta voidaan käyttää tunnistamaan analyytti tai analyytin määrä. Luminesenssin lisäksi voidaan käyttää taittoindeksiin perustuvia optisia aistimismenetelmiä.

Valmistusystävälliseen suunnitteluun liittyvän tuotetiedon hallinta voimaratkaisujen tuotesuunnitteluprosessissa

Tämän diplomityön tavoitteena oli Wärtsilä Finland Oy:n tuottamien voimaratkaisujen valmistettavuuteen liittyvän tuotetiedon hallinnan kehittäminen. Kahden PLM -järjestelmä Teamcenteriin liitettävän sovelluksen, Multi-Structure Manager:n ja Manufacturing Process Planner:n, soveltuvuutta tavoitteen saavuttamiseksi arvioitiin. Työn toisena tavoitteena oli tuoda nykyisessä PLM-prosessissa erillisissä järjestelmissä hallittavaa tuotetietoa saman järjestelmän alle ja arvioida, millaista informaatiota sovellukset voivat tuottaa kohdeyrityksen valmistuksenohjausjärjestelmälle. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuustutkimusta tuotteen elinkaaren hallinnan ja valmistus- ja kokoonpanoystävällisen suunnittelun yhtymäkohtien ja yhteisten tavoitteiden kartoittamiseksi sekä kohdeyrityksessä toteutettuja tuotetiedonhallinnan tehokkuus- ja virtaustehokkuusmittauksia tutkittavien sovellusten hyötyjen arvioimiseksi. Diplomityön tuloksena havaittiin, että tutkittujen sovellusten avulla voidaan hallita valmistettavuuteen liittyvää tuotetietoa tehokkaammin kuin kohdeyrityksen nykyisellä toimintatavalla. Tutkituilla sovelluksilla havaittin olevan mahdollista tuottaa sellaista dataa, jota voidaan hyödyntää kohdeyrityksen valmistuksenohjausjärjestelmässä. Tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, että yhteen tietojärjestelmään integroitujen sovellusten avulla voidaan hallita valmistusprosessikuvausten luontiin, ja sitä kautta valmistettavuuteen, liittyvää tuotetietoa keskimäärin 17 prosenttiyksikköä tehokkaammin kuin kohdeyrityksen nykyisellä järjestelmällä. Erityisesti virtaustehokkuusmittausten perusteella voidaan lisäksi todeta, että tutkittavilla sovelluksilla on nykyjärjestelmää parempi kyky mukautua tuoterakenteen muutoksiin. Manufacturing Process Planner ja Multi-Structure Manager-sovelluksilla voidaan todeta olevan ominaisuuksia, joiden avulla voidaan liittää kohdeyrityksen Product Specialists -tiimin DFMA:n liittyvää tietotaitoa osaksi kohdeyrityksen PLM-järjestelmää.

Tuotesuunnittelu direktiiviperustaisesti

Onnistuneen tuotekehitysprojektin läpivieminen vaatii huolellisen alkusuunnittelun ennen varsinaista tuotteen kehityksen aloitusta. Projektin läpiviemiseksi esitetään usein malleja joissa tuotekehitysprojektissa edetään yksi vaihe kerrallaan ja siirrytään seuraavaan vasta, kun edellinen on valmis. Tämän perinteisen mallin rinnalle on tullut DFMA-suunnittelu, jossa murretaan kommunikaatiomuuri suunnittelun ja valmistuksen väliltä ja useita vaiheita tehdään samanaikaisesta. Näin saadaan valmistus- ja kokoonpanoystävällisiä tuotteita, joilla tuotteesta saatava kate voidaan maksimoida samalla kun tuotteen laatua saadaan parannettua. Teknisen kehityksen lisäksi on tuotekehitysprosessissa erottamattomana osana direktiivien asettamien vaatimusten huomioon ottaminen. Jo lähes kaikissa tuotteissa on oltava CE-merkintä. CE-merkinnällä tuotteen valmistaja ottaa täyden vastuun siitä, että tuote täyttää sitä koskevien direktiivien asettamat vaatimukset vaatimustenmukaisuudesta. Direktiivien asettamat vaatimukset on hyvä tiedostaa jo tuotteen suunnittelun alkuvaiheista lähtien, jotta nämä osataan ottaa heti huomioon ja jälkikäteen tehtäviltä muutoksilta vältytään. Teknisten ratkaisujen lisäksi tuotteen dokumentoinnilla on suuri rooli vaatimustenmukaisuuden täyttämisessä. Tuotteesta tulee koota tekninen tiedosto, joka sisältää kaikki tarpeelliset dokumentit, joilla tuotteen vaatimustenmukaisuus voidaan todeta. Teknisen tiedoston vaatimukset on hyvä tiedostaa jo suunnittelun alusta lähtien, jotta tarvittavat dokumentit osataan kerätä projektin aikana tekniseen tiedostoon. Tässä työssä kehitettiin peltier-jäähdytin, jollaiselle asiakkailta saadun palautteen perusteella oli markkinoilla tarve. Jäähdyttimen suunnittelussa käytettiin DFMA:n keinoja yksinkertaistamaan kokoonpanoa. Jäähdyttimelle tehtiin vaatimustenmukaisuustarkastelu, missä tarkasteltiin peltier-jäähdytintä koskevien direktiivien asettamia vaatimuksia ja mitä asioita näiden vaatimusten täyttämiseksi tuli huomioida.

Effect of Material Recycling on the Feasibility of Solid Recovered Fuel Fired Power Plant

This master’s thesis examines the effects of increased material recycling on different waste-to-energy concepts. With background study and a developed techno-economic computational method the feasibility of chosen scenarios with different combinations of mechanical treatment and waste firing technologies can be evaluated. The background study covers the waste scene of Finland, and potential market areas Poland and France. Calculated cases concentrate on municipal solid waste treatment in the Finnish operational environment. The chosen methodology to approach the objectives is techno-economic feasibility assessment. It combines calculation methods of literature and practical engineering to define the material and energy balances in chosen scenarios. The calculation results together with other operational and financial data can be concluded to net present values compared between the scenarios. For the comparison, four scenarios, most vital and alternative between each other, are established. The baseline scenario is grate firing of source separated mixed municipal solid waste. Second scenario is fluidized bed combustion of solid recovered fuel produced in mechanical treatment process with metal separation. Third scenario combines a biomaterial separation process to the solid recovered fuels preparation and in the last scenario plastics are separated in addition to the previous operations. The results indicated that the mechanical treatment scenarios still need to overcome some problems to become feasible. Problems are related to profitability, residue disposal and technical reliability. Many uncertainties are also related to the data gathered over waste characteristics, technical performance and markets. With legislative support and development of further processing technologies and markets of the recycled materials the scenarios with biomaterial and plastic separation may operate feasibly in the future.