Kartongin reunaimeytymän hallittavuus

Kuppikartongin yksi tärkeimmistä ominaisuuksista on reunaimeytymän vastustuskyky, joka tulee olla riittävällä tasolla laadun takaamiseksi. Koska yksinkertainen juomakuppi on bulkki¬tuote, ei sen raakareunaa kannata taloudellisuuden vuoksi suojata tätä varten kehitellyillä menetelmillä vaan itse kartongin tulee vastustaa nesteitä riittävässä määrin. Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää hydrofobointiin käytettävän massaliiman (hartsi) sekä pintaliiman joukkoon annosteltavan lisäaineen välinen optimaalinen suhde parhaan vastustuskyvyn saavuttamiseksi. Lisäksi selvitettiin joidenkin liimapuristimen ajo-olosuhteiden vaikutusta pintaliiman pick-upiin sekä koneen pH-tason oikeellisuus. Jauhatuksen vaikutusta tutkittiin lähinnä historiatietojen avulla. Tutkimus koostui viidestä tehdasmittakaavaisesta koeajosta, joiden avulla selvitettiin muuttujien vaikutus sisäisellä reunaimeytymän määritysmenetelmällä sekä määrittä¬mällä koepisteistä kulloinkin mielenkiinnon kohteena olleet kemikaalipitoisuudet. Viimeisen koeajon koepisteet jalostettiin lisäksi valmiiksi kupeiksi. Käytetty reunaimeytymän määritysmenetelmä osoittautui virhealttiiksi eivätkä raakakartongista tehtyjen määritysten tulokset korreloineet kovinkaan voimakkaasti PE-päällystettyjen näytteiden kanssa. Menetelmän kehitystä on viety eteenpäin tämän työn rinnalla ja työ jatkuu edelleen. Lisäksi kartongin hartsipitoisuusmääritysten tuloksista paljastui ristiriitaisuuksia, joiden vuoksi menetelmää uusittiin voimakkaasti. Reunaimeytymän vastustuksen riittävyydeksi koneella käytettävien massaliima-annosten tulee olla vähintään valitulla nollatasolla kaikissa kerroksissa ja pintaliiman lisäaine tulee pitää käytössä. Mikäli lisäaine jätetään pois käytöstä, tulee massaliima-annokset olla hyvin korkeita, eikä tämäkään takaa täysin reunaimeytymätöntä lopputuotetta. Lisäaineen ollessa käytössä ei suuremmalla massaliima-annoksella ole puolestaan merkittävää vaikutusta. Konetta ajetaan nykyisin hyvin alhaisella pH-tasolla, mutta tason nostaminen aiheuttaa selvän liimauksen heikkenemisen. Liimapuristimelle tulevan radan kosteudella ja pintaliiman kuiva-aineella ei näyttäisi olevan vaikutusta kartongin reunaimeytymän vastustuskykyyn. Myöskään taustakerroksen koivun jauhatusasteella ei ole merkitystä alueella, jolla koneella operoidaan. CTMP-massan jauhatuksen tulee sen sijaan olla riittävä, jotta keskikerrokseen ei synny yksittäisiä, pitkiä imeytymiä.

Eri MAG-hitsausprosessien ja -parametrien vaikutus suurlujuusteräksestä valmistetun otsapienahitsin äärikestävyyteen, muodonmuutoskykyyn ja vauriomuotoon

Työssä tutkittiin Ruukki Oyj:n suorasammutetusta S960QC-teräksestä valmistetun kuormaakantavan levyjen ristiliitoksen pienahitsien lujuutta, muodonmuutoskykyä ja vaurioitumismekanismia laajaan kokeelliseen aineistoon perustuen. Tärkeimpänä muuttujana koematriisissa olivat eri MAG-hitsausprosessit. Perinteisen kuumakaarihitsauksen vertailukohteena oli Kemppi Oy:n uusi adaptiivinen valokaaren pituutta säätävä WiseFusion-hitsaustoiminto kuuma- ja pulssikaarihitsauksessa. Näiden kolmen hitsausprosessin rinnalla varioitiin erisuuruisia a-mittoja, eri hitsauslisäaineita ja hitsin erikylkisyyttä. Lisäksi juuritunkeuman estämisen vaikutusta hitsien käyttäytymiseen tutkittiin täydentävällä koesarjalla, jossa tunkeuman muodostuminen estettiin levyjen väliin asetetulla volframilevyllä. Työn perimmäisenä tavoitteena oli selvittää syy aiemmassa tutkimuksessa havaitulle pienahitsien vaurioitumiselle leikkautumalla sularajaa pitkin. Sularajan suhteellista pituutta saadaan kasvatettua estämällä hitsin juuritunkeuma ja absoluuttista pituutta saadaan lisää kateettipoikkeaman avulla. Lisäksi tutkimuksessa oli tarkoitus tuoda esille suurlujuusteräksisen liitoksen eri mitoituslähtökohdat (mm. lämmöntuonnin kontrollointi). Tämän vuoksi hitsausparametrit mitattiin jännitteen ja virran hetkellisiin arvoihin perustuen, jolloin kuuma- ja pulssikaarihitsauksen laskennalliset hitsaustehot ovat vertailukelpoisia. Koehitseistä valmistettiin hieet hitsien tarkan geometrian määrittämiseksi ja liitoksen mekaaniset ominaisuudet tutkittiin vetokokeella. Tulosten perusteella sularajavaurio aktivoituu pulssikaarella hitsatuissa koekappaleissa. Tämä aiheutunee pulssi- ja kuumakaarihitsauksen sularajan mikrorakenteiden eroavaisuudesta. Sularajavaurio näyttää huonontavan hitsien muodonmuutoskykyä, mutta jatkokokeita tuloksen verifioimiseksi on tehtävä. S960QC-teräkselle ominaisen pehmenneen vyöhykkeen vaurio ei aktivoitunut, vaikka Ruukin antamat jäähtymisaikasuositukset ylitettiin reilusti.

Laser-TIG–hybridihitsauksen soveltuvuustutkimus

Tässä tutkimuksessa selvitetään ilman hitsauslisäainetta tapahtuvan laser–TIG–hybridihitsausprosessin soveltuvuus 6 mm ja 8 mm paksujen päittäisliitettyjen S355 K2 ja Laser 355 MC rakenneterästen hitsaukseen. Hitsien tarkastelussa huomio kiinnitetään hitsausnopeuteen, hitsien tunkeumaan, liittämistehokkuuteen, hitsien kovuuteen ja hitsausliitoksen ulkonäköön. Muita tutkittavia asioita ovat laser-TIG-hybridihitsattujen levyjen muodonmuutokset ja suuresta hitsausnopeudesta sekä pienestä t8/5 jäähtymisajasta johtuvat mahdolliset kylmähalkeamat. Laser-TIG-hybridihitsejä verrataan robotti-MAG- ja käsin MAG-hitseihin sekä kaarihitsausstandardin SFS-EN ISO 5817 hitsiluokkien mukaisiin raja-arvoihin. Laser-TIG-hybridihitsausprosessissa TIG-valokaari mahdollistaa tasaisen ja lähes roiskeettoman hitsin ja lasersäde aikaansaa syvän tunkeuman sekä tasalaatuisen juurihitsin. Laser-TIG-hybridihitsausprosessilla 6 mm paksut S355 K2 rakenneteräslevyt on mahdollista hitsata levyn yhdeltä puolelta kerralla valmiiksi. Paksummat 8 mm levyt voidaan hitsata levyn yhdeltä tai molemmilta puolilta suoritettavalla laser-TIG-hybridihitsauksella. Laser-TIG-hybridihitsausprosessilla hitsatut hitsit ovat hyvin siistejä ja lähes roiskeettomia. Verrattaessa laser-TIG-hybridihitsausprosessia muihin hitsausprosesseihin sen voidaan todeta olevan erittäin kilpailukykyinen 6 mm paksujen päittäisliitettyjen rakenneterästen hitsaamisessa, mutta se soveltuu myös 8 mm paksujen rakenneterästen hitsaamiseen. Tutkitut hitsit täyttävät kaarihitsausstandardin SFS-EN ISO 5817 B- ja D-hitsiluokkien mukaiset raja-arvot. Vertailukokeet 6 mm paksulla S355 rakenneteräksellä osoittavat, että yhdeltä puolelta suoritettavan laser-TIG-hybridihitsauksen hitsausnopeus on robotti-MAG-hitsaukseen verrattuna yli nelinkertainen ja MAG-käsinhitsaukseen verrattuna yli viisinkertainen. Laser-TIG-hybridihitsauksessa liittämistehokkuus on noin viisinkertainen robotti-MAGhitsaukseen verrattuna. Molemmilta puolilta suoritettavalla laser-TIG-hybridihitsauksella voidaan 8 mm paksulla S355 rakenneteräksellä saavuttaa noin kolminkertainen hitsausnopeus ja liittämistehokkuus robotti-MAG-hitsaukseen verrattuna. Laser-TIG-hybridihitsauksessa TIG-kaaren tuoman lisälämmön ansiosta suurillakin hitsausnopeuksilla (1 m/min) voidaan saavuttaa edulliset kovuusarvot. Kovuusmittausten tulosten perusteella 6 mm ja 8 mm paksujen S355 K2 ja Laser 355 MC rakenneterästen hitsit eivät ylittäneet kaarihitsausstandardin määrittelemää 350 HV kovuuden enimmäisrajaa. Laser-TIG-hybridihitsauksen edullisesta lämmöntuonnista johtuen levyjen pituus- ja poikittaissuuntaiset muodonmuutokset ovat noin 80 prosenttia pienemmät kuin käsin suoritettavassa MAG-hitsauksessa. Laser-TIG-hybridihitsausprosessilla käytetään I-railoa, mutta robotti-MAG- ja käsin MAG-hitsausprosesseilla joudutaan käyttämään V-railoa, jolloin lämmöntuonti ja siitä johtuvat muodonmuutokset ovat suuremmat. Korkea liittämistehokkuus ja edullinen lämmöntuonti merkitsevät vähäisempiä muodonmuutoksia ja siten merkittäviä säästöjä työ-, materiaali- ja energiakustannuksissa. 8 mm ja sitä paksummilla S355 rakenneteräksillä levyn yhdeltä puolelta suoritettava päittäisliitoksen hitsaaminen on laser-TIG hybridihitsauksella haastavaa, koska yli 200 A:n TIG-kaarivirralla suuri metallisula aiheuttaa avaimenreiän sulkeutumisen ja avaimenreiän alaosaan muodostuu kaasukuplia. Tästä voidaan tehdä sellainen johtopäätös, että päittäisliitettävien levyjen ilmarakoa pitäisi kasvattaa niin suureksi, että avaimenreiän sulavirtaus ei pääse estymään. Yli 0,25 mm:n ilmarako edellyttää lasersäteen vaaputusta tai säteen halkaisijan kasvattamista. Ilmaraon kasvattaminen edellyttää myös lisäaineen käyttöä. Tutkimustulosten perusteella laser-TIG-hybridihitsausprosessilla voidaan saavuttaa merkittäviä etuja ja kustannussäästöjä, joten sen hyödyntämistä kannattaa harkita 8 mm ja sitä ohuempien päittäisliitettävien tuotteiden konepaja- ja tehdastuotannossa. Laser-TIGhybridihitsausprosessi soveltuu esimerkiksi seuraavien tuotteiden hitsaamiseen: päittäisliitettävät levyt, palkit, koneenosat, putket, säiliöt ja erilaiset pyörähdyskappaleet.

Paper for printed electronics and functionality

Mass-produced paper electronics (large area organic printed electronics on paper-based substrates, “throw-away electronics”) has the potential to introduce the use of flexible electronic applications in everyday life. While paper manufacturing and printing have a long history, they were not developed with electronic applications in mind. Modifications to paper substrates and printing processes are required in order to obtain working electronic devices. This should be done while maintaining the high throughput of conventional printing techniques and the low cost and recyclability of paper. An understanding of the interactions between the functional materials, the printing process and the substrate are required for successful manufacturing of advanced devices on paper. Based on the understanding, a recyclable, multilayer-coated paper-based substrate that combines adequate barrier and printability properties for printed electronics and sensor applications was developed in this work. In this multilayer structure, a thin top-coating consisting of mineral pigments is coated on top of a dispersion-coated barrier layer. The top-coating provides well-controlled sorption properties through controlled thickness and porosity, thus enabling optimizing the printability of functional materials. The penetration of ink solvents and functional materials stops at the barrier layer, which not only improves the performance of the functional material but also eliminates potential fiber swelling and de-bonding that can occur when the solvents are allowed to penetrate into the base paper. The multi-layer coated paper under consideration in the current work consists of a pre-coating and a smoothing layer on which the barrier layer is deposited. Coated fine paper may also be used directly as basepaper, ensuring a smooth base for the barrier layer. The top layer is thin and smooth consisting of mineral pigments such as kaolin, precipitated calcium carbonate, silica or blends of these. All the materials in the coating structure have been chosen in order to maintain the recyclability and sustainability of the substrate. The substrate can be coated in steps, sequentially layer by layer, which requires detailed understanding and tuning of the wetting properties and topography of the barrier layer versus the surface tension of the top-coating. A cost competitive method for industrial scale production is the curtain coating technique allowing extremely thin top-coatings to be applied simultaneously with a closed and sealed barrier layer. The understanding of the interactions between functional materials formulated and applied on paper as inks, makes it possible to create a paper-based substrate that can be used to manufacture printed electronics-based devices and sensors on paper. The multitude of functional materials and their complex interactions make it challenging to draw general conclusions in this topic area. Inevitably, the results become partially specific to the device chosen and the materials needed in its manufacturing. Based on the results, it is clear that for inks based on dissolved or small size functional materials, a barrier layer is beneficial and ensures the functionality of the printed material in a device. The required active barrier life time depends on the solvents or analytes used and their volatility. High aspect ratio mineral pigments, which create tortuous pathways and physical barriers within the barrier layer limit the penetration of solvents used in functional inks. The surface pore volume and pore size can be optimized for a given printing process and ink through a choice of pigment type and coating layer thickness. However, when manufacturing multilayer functional devices, such as transistors, which consist of several printed layers, compromises have to be made. E.g., while a thick and porous top-coating is preferable for printing of source and drain electrodes with a silver particle ink, a thinner and less absorbing surface is required to form a functional semiconducting layer. With the multilayer coating structure concept developed in this work, it was possible to make the paper substrate suitable for printed functionality. The possibility of printing functional devices, such as transistors, sensors and pixels in a roll-to-roll process on paper is demonstrated which may enable introducing paper for use in disposable “onetime use” or “throwaway” electronics and sensors, such as lab-on-strip devices for various analyses, consumer packages equipped with product quality sensors or remote tracking devices.

Parameter optimization of AC rectangular wave outputs for aluminum cold wire GTAW

The objective of this work was to optimize the parameter setup for GTAW of aluminum using an AC rectangular wave output and continuous feeding. A series of welds was carried-out in an industrial joint, with variation of the negative and positive current amplitude, the negative and positive duration time, the travel speed and the feeding speed. Another series was carried out to investigate the isolate effect of the negative duration time and travel speed. Bead geometry aspects were assessed, such as reinforcement, penetration, incomplete fusion and joint wall bridging. The results showed that currents at both polarities are remarkably more significant than the respective duration times. It was also shown that there is a straight relationship between welding speed and feeding speed and this relationship must be followed for obtaining sound beads. A very short positive duration time is enough for arc stability achievement and when the negative duration time is longer than 5 ms its effect on geometry appears. The possibility of optimizing the parameter selection, despite the high inter-correlation amongst them, was demonstrate through a computer program. An approach to reduce the number of variables in this process is also presented.

Contact with friction using the augmented Lagrangian Method: a conditional constrained minimization problem

This work presents a formulation of the contact with friction between elastic bodies. This is a non linear problem due to unilateral constraints (inter-penetration of bodies) and friction. The solution of this problem can be found using optimization concepts, modelling the problem as a constrained minimization problem. The Finite Element Method is used to construct approximation spaces. The minimization problem has the total potential energy of the elastic bodies as the objective function, the non-inter-penetration conditions are represented by inequality constraints, and equality constraints are used to deal with the friction. Due to the presence of two friction conditions (stick and slip), specific equality constraints are present or not according to the current condition. Since the Coulomb friction condition depends on the normal and tangential contact stresses related to the constraints of the problem, it is devised a conditional dependent constrained minimization problem. An Augmented Lagrangian Method for constrained minimization is employed to solve this problem. This method, when applied to a contact problem, presents Lagrange Multipliers which have the physical meaning of contact forces. This fact allows to check the friction condition at each iteration. These concepts make possible to devise a computational scheme which lead to good numerical results.

Commercialization of Modern Renewable Energy

The threat of global warming and its consequences are widely recognized, and the question of how to proceed with the long transition towards fossil fuel -neutral economies concerns many nations and people. At the same time the world’s primary energy use is predicted to increase significantly during the next decades as a result of global population and welfare increase. Improved energy efficiency and increased use of renewable energy sources in the world’s energy mix play important roles in the future energy production and consumption. The objective of this thesis is to study how novel renewable energy technologies, such as distributed small-scale bio-fueled combined heat and power production and wind power technologies could be commercialized efficiently. A wide array of attributes may contribute to the diffusion of new products. In general, the bioenergy and wind power technologies are in emerging phases, and the diffusion stage varies from country to country. The effects of firms’ technology choices, collaboration and alliances are studied in this thesis. Furthermore, the roles of national energy infrastructure and energy support schemes in the commercialization of new renewable energy products are explored. The empirical data is based on energy expert interviews, financial and patent data, and literature reviews of different case studies. The thesis comprises two parts. The first part provides an overview of the study, and the second part includes six research publications. The results reveal that small-scale bio-fueled combined heat and power production and wind power technologies are still in emerging phases in their life cycles, and energy support schemes are crucial in the market diffusion. The study contributes to earlier findings in the literature and industry by confirming that adequate energy policies and energy infrastructure are fundamental in the commercialization of novel renewable energy technologies. Firm-specific issues, including business relationships and new business models, and market-related issues will have a more significant role in the market penetration in the future, when the technologies mature and become competitive without political support schemes.

The effect of shielding gas feeding method in laser welding of steel

Gas shielding plays an important role in laser welding phenomena. This is because it does not only provide shielding against oxidization but it has an effect in beam absorption and thus welds penetration. The goal of this thesis is to study and compare the effects of different shielding gas feeding methods in laser welding of steel. Research method is a literature survey. It is found that the inclination angle and the arrangement of the gas feeding nozzles affect the phenomena significantly. It is suggested that by designing shielding gas feeding case specifically better welding results can be obtained.

Leaf blade quantitative anatomy of sugarcane cultivars and clones

The objective of this study was to make a quantitative assess of the anatomic characteristics of leaf blade of the sugarcane cultivars RB855113, SP80-1842, SP80-1816, RB867515 and clone RB957689 presenting different sensitivity to the mixture of sodium trifloxysulfuron + ametryn herbicides. Compared to the other cultivars assessed, RB855113 cultivar, considered more sensitive to the herbicide mixture, presented relevant differences such as greater proportion of bulliform cells, greater tissue proportion in the transverse section of the leaf blade, greater stomata and trichome density on both surfaces, thinner epidermis on the adaxial surface and length of stomata on both surfaces. The external paraclinal wall of the bulliform cells was thinner than in the common epidermis cells in all the genotypes on the adaxial and abaxial surfaces. Multivariate analysis of the data on the variables considered most relevant to explain the herbicide penetration singled out the sensitive RB855113 from the other materials. Such characteristics can explain the greater penetration, and consequently, greater sensitivity of this cultivar to the sodium trifloxysulfuron + ametryn mixture.

Effects of Corynespora cassiicola on Lantana camara

The present study combines the examination of toxins produced by C. cassiicola and the effects of the fungus colonization on L. camara. C. cassiicola was cultivated on solid media and the crude extracts CAE and CE were produced. Both extracts were submitted to a seed germination and growth assay utilizing Physalis ixocarpa, Trifolium alexandrinum, Lolium multiflorum and Amaranthus hypochodriacus. The effect of the extracts on the ATP-synthesis in isolated spinach chloroplasts was also tested. Bioassay guided chromatographic fractionation identified the most active extract (CAE). From this extract ergosta-4,6,8(14),22-tetraen-3-one (C1) and fatty acids were isolated. The C1 compound reduce ATP synthesis in isolated spinach chloroplasts. The interference of fatty acids with ATP synthesis and also with weed growth provides one explanation of the phytogrowth-inhibitory properties of such fungal extracts. Histological observations involving fungus-plant interaction were made on L. camara plants inoculated with C. cassiicola conidia suspension. After inoculations, fragments of the leaf blades were prepared for observation by light and scanning electron microscopy. Fungal colonization of Lantana camara was typical of a necrotroph and penetration initiated a hypersensitive response. L. camara reacted to the pathogen penetration through thickening of the epidermis walls, cytoplasm granulation and a cicatrisation tissue.

Kysyntä-toimitusketjun synkronointi epävarman kysynnän ja tarjonnan toimintaympäristössä

Kysynnän ja tarjonnan epävarmuudet ovat nykyisin arkipäivää useilla toimialoilla. Elämme epävarmuuden suhteen ennen näkemättömiä aikoja, minkä on arvioitu jatkuvan myös tulevaisuudessa. Yritysten tilauskannat ovat lyhyitä, ja tilaukset viivästyvät tai peruuntuvat kokonaan. Toisaalta tarjonnan epävarmuudet aiheuttavat asiakasyrityksille haasteita esimerkiksi toimitusmyöhästymisten muodossa. Tuotannon ollessa hajaantunut verkostoihin yksittäisten yritysten toiminta ja päätökset vaikuttavat toisten verkostoyritysten toimintaan. Tämän takia epävarmuuden aiheuttamista muutoksista ja poikkeamista tulisi tiedottaa kumppaniyrityksiä, jotta kaikki pysyisivät samalla kellotaajuudella. Operatiivisen ja taktisen tiedon jakaminen on nykyisissä toimitusketjuissa jo arkipäivää, mutta yritysten välisistä rajapinnoista löytyy edelleen kehitettävää. Riittävästä ei kiinnitetä huomiota vastaanottajan kykyyn ja tapaan hyödyntää informaatiota – varsinkaan muutostilanteissa. Ajan/nopeuden ollessa yhä tärkeämpi kilpailutekijä informaation ajoituksella on kriittinen merkitys kysyntä-toimitusketjujen kokonaissuorituskykyyn. Toisin sanoen, millä ajanhetkellä tietoa tulisi jakaa, jotta kumppani pystyisi hyödyntämään saamaansa tietoa mahdollisimman hyvin. Kysyntä-toimitusketjun synkronoinnilla tarkoitetaan tässä väitöstutkimuksessa nimenomaan aikatekijään keskittymistä yritysten välisessä päätöksenteossa ja informaation jakamisessa toimitusketjun kokonaissuorituskyvyn parantamiseksi. Tutkimus kytkeytyy toimitusketjukoordinoinnin tieteelliseen keskusteluun. Koordinointiteorian keskeinen osa ovat riippuvuussuhteet, joita johdetaan koordinointimekanismien avulla. Kysyntätoimitusketjun synkronointia on mallinnettu aikaisemmin VOP-OPP-mallin (Value Offering Point – Order Penetration Point) ja sen johdannaisten avulla. Näissä malleissa asiakasyrityksen kysyntäketju ja toimittajayrityksen toimitusketju ovat keskinäisessä riippuvuussuhteessa, jota johdetaan päätöksenteon synkronoinnin ja informaation jakamisen koordinointimekanismeilla. VOP-OPP-malli johdannaisineen eivät kuitenkaan huomioi epävarman toimintaympäristön vaikutuksia synkronointiin. Näissä malleissa informaation ainoana laatudimensiona tarkasteltava aikatekijä on liian kapea-alainen näkökulma synkronointiin epävarmassa ympäristössä. Lisäksi nämä mallit keskittyvät vain yksisuuntaiseen, kysyntälähtöiseen, synkronointiin jättäen huomioimatta tarjontalähtöisen synkronoinnin. Aikatekijä- ja kokonaissuorituskykypainotustensa takia VOP-OPP-malli tarjosi kuitenkin hyvän lähtöfilosofian uusien synkronointimallien kehittämiseen. Väitöstutkimus toteutettiin hypoteettis-deduktiivisena tapaustutkimuksena, jossa ensin luotiin kirjallisuuden perusteella uudet teoreettiset synkronointimalliehdotukset. Tämän jälkeen ehdotusten toimivuutta arvioitiin käytännön kysyntä-toimitusketjuissa. Tutkimuksen uutuusarvo liittyy kysyntä-toimitusketjun synkronoinnin keskeisten piirteiden systeemiseen mallintamiseen epävarmassa toimintaympäristössä. Kontribuutiona esitetään kysyntä-toimitusketjun synkronoinnin moniulotteinen kokonaismalli, joka sisältää koordinointimekanismeina päätöksenteon synkronoinnin, informaation läpinäkyvyyden sekä asiakas- ja toimittajapään joustot. Tiedon vaihtoa mallissa tarkastellaan kaksisuuntaisesti – kysyntä- ja tarjontalähtöisesti. Informaation laatudimensioina mallissa ovat informaation ajoitus, luotettavuus ja tarkkuus. Kokonaismalli sisältää kolme alimallia: Demand Visibility Point – Demand Penetration Point (DVP-DPP) on kysyntälähtöisen synkronoinnin malli, Supply Visibility Point – Supply Information Penetration Point (SVP-SIPP) on tarjontalähtöisen synkronoinnin malli ja Integroitu DVP-DPP - SVP-SIPP-malli kytkee edellä mainitut mallit toisiinsa. Näissä alimalleissa informaation eri luokkia ovat tilausta edeltävä, tilaukseen liittyvä, tilauksen jälkeinen ja sovitun toimitusajankohdan jälkeinen kysyntä- ja tarjontatieto. Käytännön hyödyntämisen näkökulmasta mallit toimivat ns. mentaalitason koordinointimekanismeina, joiden tarkoitus on herättää toimitusketjukumppanit tavoittelemaan kokonaissuorituskyvyn parantamista oman edun tavoittelemisen sijasta. Tutkimuksen päärajoitteena on sen keskittyminen ainoastaan kahdenvälisiin yhteistyösuhteisiin, mikä tarjoaa nykyisessä verkostoituneessa toimintaympäristössä varsin kapean kuvan käytännön synkronointihaasteisiin.

Koivuvanerin palonkesto-ominaisuuksien parantaminen liimaseoksen koostumusta muuttamalla

Viime vuosina puutuotteiden palonkestävyydelle asetetut vaatimukset ovat kasvaneet. Puutuotteiden käyttöä on mahdollista lisätä, mikäli niiden palonkestävyyttä saadaan parannettua. Tässä diplomityössä tutkittiin palonestoaineiden vaikutusta liimaseoksen ominaisuuksiin, liimautuvuuteen ja palonkestävyyteen. Työn tarkoituksena oli löytää liimaseos, jonka avulla saadaan koivuvanerin palonkestävyyttä parannettua. Teoriaosuudessa on käyty läpi koivuvanerin valmistusprosessi ja käytettävät liimat, ominaisuudet sekä käyttökohteet. Teoriaosuudessa käsitellään myös puutuotteiden syttymistä ja vertaillaan erilaisia palonestoaineita ja niiden vaikutusmekanismeja. Työn kokeellinen osuus koostui hartsiseoksen imeytyvyyden tutkimisesta, liimaseosten ominaisuuksien selvittämisestä, vanerilevyjen liimautuvuuden ja liimauslujuuden testaamisesta sekä palonkestävyysominaisuuksien selvittämisestä. Työssä saavutettiin pientä parannusta levyjen palonkestävyysominaisuuksiin. Tavoitteeksi asetettua palonkestävyyden kaksinkertaistumista ei saavutettu. Työ antaa kuitenkin hyvän pohjan palonestoaineiden ja vanerihartsien palonkestävyys-ominaisuuksien tutkimisen jatkamiselle. Työssä saavutettuja tuloksia tullaan hyödyntämään vanerilevyjen palo-ominaisuuksien parantamiseen tähtäävissä tutki-muksissa.

Lean Duplex -terästen hitsaus

Viime vuosien aikana tapahtunut nikkelin hinnan nouseminen on vaikuttanut austeniittis-ferriittisten ruostumattomien terästen, ns. duplex -terästen kehittämiseen. Niukkaseosteisemmissa lean duplex -teräksissä seostetun nikkelin määrää on vähennetty ja sitä on korvattu typellä ja mangaanilla. Nämä muutokset ko. terästen seostuksessa aiheuttavat haasteita hitsaukselle, erityisesti austeniitti-ferriitti -suhteen säilyttämisessä, sekä sitä kautta iskusitkeyden ja korroosio-ominaisuuksien säilyttämiselle. Suurempi typen osuus myös lisää teräksen hitsisulan viskositeettia, mikä heikentää juuripalkojen hitsauksessa tunkeumaa. Tässsä diplomityössä on tutkittu keinoja helpottaa paksujen (yli 20 mm) lean duplex -teräslevyjen hitsausta käytännön näkökulmasta, sekä parantaa hitsattujen levyjen iskusitkeyttä. Hitsauskokeilla löydettiin hitsausta helpottavia menetelmiä ja kokeista saatiin karsimalla valikoitua hitsausarvot, joilla pystytään hitsaamaan painelaitedirektiivin mukaisesti hyväksyttäviä hitsejä lean duplex -laatuihin LDX2101 ja UR2202.

Laser cladding with scanning optics

Scanning optics create different types of phenomena and limitation to cladding process compared to cladding with static optics. This work concentrates on identifying and explaining the special features of laser cladding with scanning optics. Scanner optics changes cladding process energy input mechanics. Laser energy is introduced into the process through a relatively small laser spot which moves rapidly back and forth, distributing the energy to a relatively large area. The moving laser spot was noticed to cause dynamic movement in the melt pool. Due to different energy input mechanism scanner optic can make cladding process unstable if parameter selection is not done carefully. Especially laser beam intensity and scanning frequency have significant role in the process stability. The laser beam scanning frequency determines how long the laser beam affects with specific place local specific energy input. It was determined that if the scanning frequency in too low, under 40 Hz, scanned beam can start to vaporize material. The intensity in turn determines on how large package this energy is brought and if the intensity of the laser beam was too high, over 191 kW/cm2, laser beam started to vaporize material. If there was vapor formation noticed in the melt pool, the process starts to resample more laser alloying due to deep penetration of laser beam in to the substrate. Scanner optics enables more flexibility to the process than static optics. The numerical adjustment of scanning amplitude enables clad bead width adjustment. In turn scanner power modulation (where laser power is adjusted according to where the scanner is pointing) enables modification of clad bead cross-section geometry when laser power can be adjusted locally and thus affect how much laser beam melts material in each sector. Power modulation is also an important factor in terms of process stability. When a linear scanner is used, oscillating the scanning mirror causes a dwell time in scanning amplitude border area, where the scanning mirror changes the direction of movement. This can cause excessive energy input to this area which in turn can cause vaporization and process instability. This process instability can be avoided by decreasing energy in this region by power modulation. Powder feeding parameters have a significant role in terms of process stability. It was determined that with certain powder feeding parameter combinations powder cloud behavior became unstable, due to the vaporizing powder material in powder cloud. Mainly this was noticed, when either or both the scanning frequency or powder feeding gas flow was low or steep powder feeding angle was used. When powder material vaporization occurred, it created vapor flow, which prevented powder material to reach the melt pool and thus dilution increased. Also powder material vaporization was noticed to produce emission of light at wavelength range of visible light. This emission intensity was noticed to be correlated with the amount of vaporization in the powder cloud.

Macroalgae across environmental gradients : tools for managing rocky coastal areas of the northern Baltic Sea

Macroalgae are the main primary producers of the temperate rocky shores providing a three-dimensional habitat, food and nursery grounds for many other species. During the past decades, the state of the coastal waters has deteriorated due to increasing human pressures, resulting in dramatic changes in coastal ecosystems, including macroalgal communities. To reverse the deterioration of the European seas, the EU has adopted the Water Framework Directive (WFD) and the Marine Strategy Framework Directive (MSFD), aiming at improved status of the coastal waters and the marine environment. Further, the Habitats Directive (HD) calls for the protection of important habitats and species (many of which are marine) and the Maritime Spatial Planning Directive for sustainability in the use of resources and human activities at sea and by the coasts. To efficiently protect important marine habitats and communities, we need knowledge on their spatial distribution. Ecological knowledge is also needed to assess the status of the marine areas by involving biological indicators, as required by the WFD and the MSFD; knowledge on how biota changes with human-induced pressures is essential, but to reliably assess change, we need also to know how biotic communities vary over natural environmental gradients. This is especially important in sea areas such as the Baltic Sea, where the natural environmental gradients create substantial differences in biota between areas. In this thesis, I studied the variation occurring in macroalgal communities across the environmental gradients of the northern Baltic Sea, including eutrophication induced changes. The aim was to produce knowledge to support the reliable use of macroalgae as indicators of ecological status of the marine areas and to test practical metrics that could potentially be used in status assessments. Further, the aim was to develop a methodology for mapping the HD Annex I habitat reefs, using the best available data on geology and bathymetry. The results showed that the large-scale variation in the macroalgal community composition of the northern Baltic Sea is largely driven by salinity and exposure. Exposure is important also on smaller spatial scales, affecting species occurrence, community structure and depth penetration of algae. Consequently, the natural variability complicates the use of macroalgae as indicators of human-induced changes. Of the studied indicators, the number of perennial algal species, the perennial cover, the fraction of annual algae, and the lower limit of occurrence of red and brown perennial algae showed potential as usable indicators of ecological status. However, the cumulated cover of algae, commonly used as an indicator in the fully marine environments, showed low responses to eutrophication in the area. Although the mere occurrence of perennial algae did not show clear indicator potential, a distinct discrepancy in the occurrence of bladderwrack, Fucus vesiculosus, was found between two areas with differing eutrophication history, the Bothnian Sea and the Archipelago Sea. The absence of Fucus from many potential sites in the outer Archipelago Sea is likely due to its inability to recover from its disappearance from the area 30-40 years ago, highlighting the importance of past events in macroalgal occurrence. The methodology presented for mapping the potential distribution and the ecological value of reefs showed, that relatively high accuracy in mapping can be achieved by combining existing available data, and the maps produced serve as valuable background information for more detailed surveys. Taken together, the results of the theses contribute significantly to the knowledge on macroalgal communities of the northern Baltic Sea that can be directly applied in various management contexts.