Lämpötilamuutosten vaikutukset metallien liimaliitoksiin

Diplomityön tavoitteena oli tutkia lämpötilan ja sen muutosten vaikutusta kahden metallin tai metallin ja magneetin väliseen liimaliitokseen. Tutkimuksen päätavoitteena oli tutkia magneettien liimaukseen käytetyn akryyliliiman lujuutta lämpösyklitysten jälkeen ja eri käyttölämpötilojen seurauksena. Teoriaosassa on käsitelty erilaisia liimauksen toteutukseen ja liimaliitoksen lujuuteen vaikuttavia tekijöitä. Erilaiset metallien liimaukseen soveltuvat liimatyypit ja niiden tarttumiseen liittyvät tekijät, kuten esikäsittelyt on myös käyty läpi teoriaosassa. Myös liiman- ja liimatyypin valintaa koskevia periaatteita ja tekniikoita on käsitelty. Käytännön osassa on esitelty koejärjestelyt sekä tutkittavat materiaalit ja niille suoritetut esikäsittelyt. Käytännön kokeissa suoritettavissa liimaliitoksissa käytettiin akryyli- ja silikoniliimoja, joille suoritettiin erilaisia vetokokeita. Akryyliliimalla liimatuille liitoksille suoritettiin myös lämpösyklityksiä, joita vertailtiin käsittelemättömiin liitoksiin. Magneettien ja metallien välisten liitosten lujuuden lisäksi liimalta saavutettavia lujuuksia arvioitiin rakenneterästen välisen liimaliitoksen sisältävillä vetosauvoilla. Suoritettujen kokeiden perusteella havaittiin lämpötilan vaikuttavan radikaalisesti liimaliitosten lujuuteen. Magneettien liimaliitoksilla saavutettiin käytännön sovellukseen riittävän suuria leikkauslujuuden arvoja vain huoneenlämpötilassa vedettäessä. Lämpösyklitysten todettiin myös heikentävän liitosta selvästi. Silikoniliiman lujuus oli alle sovelluskohteessa vaikuttavien voimien optimaalisissakin olosuhteissa. Metallien välisten liimaliitosten lujuuden todettiin heikentyvän nopeasti kasvatettaessa vetokokeissa käytettyä lämpötilaa. Liitoksen heikkenemistä havaittiin myös lämpötilaa laskettaessa.

Utilizing Near Field Communication in Health Care

In this master’s thesis, possibilities to utilize Near Field Communication (NFC) technology in health care applications are examined. NFC is a short-range wireless communication technology that enables the exchange of data between devices. Main components in NFC are tag, which contains data, a NFC reader device, which can be for instance embedded to mobile phone and also act as a tag, and an antennae in both tag and reader. In this work NFC technology is discussed and its utilization in health care information systems that are in use or in trial. Utilization of information technology in health care field is examined superficially. In this thesis, a system utilizing NFC is designed and its requirements and architecture presented. NFC is used in identification of care worker. When care worker arrives at the house of a patient, she brings the NFC-enabled mobile phone near NFC tag. This sends information to the application server. This information contains the time of arrival and patient and location identifier. When care worker leaves the place, she repeats the procedure. Information gathered can be used in reporting and real time tracking.

Suunnitelma WWW-palvelun monikanavaistamiseksi

Tämän diplomityön tavoitteena on kuvata suunnitelma, jossa alun perin WWW-ympäristöön kehitettyä palvelua muokataan siten, että palvelu skaalautuu mahdollisimman hyvin tulevaisuuden laajennuksiin. Selainpohjaisten palveluiden lisäksi esimerkiksi mobiili-palvelut ja erilaiset työpöytäsovellusintegraatiot ovat kasvattaneet suosiotaan. Samoin eri palveluiden välisestä yhteistoiminnasta on kasvanut merkittävä osa Internet-palveluiden loppukäyttäjilleen tarjoamaa palvelukokonaisuutta. Esimerkkejä WWW-palveluiden integroinneista päätelaitteille ovat hakukoneiden ja pikaviestimien mobiili-versiot, ja palveluiden yhteistoiminnasta erilaisten uutispalveluiden ja sosiaalisten palveluiden, kuten Facebook, väliset yhteisölinkitykset. Tässä diplomityössä selvitetään aluksi Internet-pohjaisten palveluiden kehitystä sekä tutustutaan tarkemmin palveluiden monikanavaisuuteen. Tämän jälkeen käydään läpi loppukäyttäjien saatavilla olevia päätelaitteita verkkoyhteyksineen ja WWW-palveluiden suunnittelumalleja. Suunnittelun lähtökohtana oli se, että erilaisten päätelaitteiden, päätelaitteiden ohjelmistojen ja käytössä olevien verkkoyhteyksien muodostamien palvelualustojen liittäminen palveluun olisi mahdollisimman yksinkertaista. Ja tukea uusien palvelualustojen käyttäjien ja sisällön sovittamista olemassa olevaan palveluun. Työn lopputuloksena on suunnitelma, joka pohjautuu välikerroksen rakentamiseen uusien palvelualustojen ja vanhan palvelun väliin. Palveluun tarjotaan välikerroksen kautta personoitu rajapinta luotetuille asiakkaille sekä kaikille avoin julkinen rajapinta. Välikerros suunniteltiin yksinkertaisella REST-arkkitehtuurityylillä, mikä mahdollistaa palvelun tarjonnan turvallisesti ja tehokkaasti. Tähän välikerrokseen lisätään käyttäjän- ja sisällönhallinnan komponentteja pitämään huolen palvelun eheydestä. Tämä diplomityö osoittaa, että oikealla arkkitehtuurilla suunniteltu monikerroksinen väliohjelmisto tarjoaa tehokkaan tavan integroida ja hallinnoida uusia alustoja.

Julkishallinnon sähköisten palveluiden arkkitehtuurit

Sähköinen asiointi on yleistynyt viime vuosien aikana nopeasti. Toimivia julkishallinnon sähköisiä palveluita kehitetään jatkuvasti yhä uusiin tarkoituksiin. Tällä hetkellä sähköisten palveluiden tarjontaa leimaa hajanaisuus. Jokainen palveluita tarjoava organisaatio kehittää palveluita itsenäisesti, omalla tavallaan. Palveluiden kehittäminen asiakaslähtöisesti edellyttää palvelukokonaisuuksien suunnittelua arkkitehtuuritasolla. Yksittäisten sovellusten kehittämisen lisäksi on huomioitava näiden sovellusten toimivuus yhteen, osana suurempaa kokonaisuutta. Palvelukeskeisessä arkkitehtuurisuunnittelussa lähtökohta on se, että jokainen yksittäinen sovellus on itsessään palvelu, joka tuottaa määritelmänsä mukaisen tulosteen sellaisessa muodossa, jota muut sovellukset kykenevät ymmärtämään. Työn tuloksena havaittiin, että vaikka sähköiselle hallinnolle on kehitetty useita viitearkkitehtuureja, on käytännön työ palveluiden integroimiseksi vielä kesken. Yksittäisten palveluiden liittäminen suuremmiksi kokonaisuuksiksi vaatii määrätietoista arkkitehtuurisuunnittelua sekä kansallista suunnittelun koordinointia. Tiedon jakaminen organisaatiorajojen yli muodostaa joukon kysymyksiä, joihin ei ole vielä vastausta. Tietosuojaa ja yksityisyyttä ei voida uhrata sähköistä hallintoa suunniteltaessa.

Muovien liimaus

Työ käsittelee muovipäällystettyjen ohutlevyjen liimaamista ja liimaukseen liittyviä hybridimenetelmiä. This thesis included plastic plated sheet metal bonding and hybrid methods.

A Communication Middleware Quality Enhancement with Qt Framework

In this thesis, a Peer-to-Peer communication middleware for mobile environment is developed using the Qt framework and the Qt Mobility extension. The Peer-to-Peer middleware – called as PeerHood – is for service sharing in network neighborhood. In addition, the PeerHood enables service connectivity and device monitoring functionalities. The concept of the PeerHood is already available in native C++ implementation on Linux platform using services from the platform. In this work, the PeerHood concept is remade to be based on use of the Qt framework. The objective of the new solution is to increase PeerHood quality with using functionalities from the Qt framework and the Qt Mobility extension. Furthermore, by using the Qt framework, the PeerHood middleware can be implemented to be portable cross-platform middleware. The quality of the new PeerHood implementation is evaluated with defined quality factors and compared with the existing PeerHood. Reliability, CPU usage, memory usage and static code analysis metrics are used in evaluation. The new PeerHood is shown to be more reliable and flexible that the existing one.

ZigBee-verkot

Tässä opinnäytetyössä perehdytään ZigBee-verkkoprotokollaan, joka on lyhyen kantaman langaton tekniikka, jossa on pyritty pieneen virrankulutukseen ja halpoihin valmistuskustannuksiin. Työssä tehdään ZigBee-tekniikasta lyhyt suomenkielinen yhteenveto, jossa esitellään ZigBee-verkon perustoiminnot ja käytetyt termit. Tarkoituksena on, että työssä esitetyt asiat pystyy omaksumaan ilman aikaisempaa perehtymistä tietoliikennetekniikkaan ja langattomiin verkkoihin.

Real-time Musical Pair Improvisation on Mobile Devices

This thesis discusses the design and implementation of a real-time musical pair improvisation scenario for mobile devices. In the scenario transferring musical information over a network connection was required. The suitability of available wireless communication technologies was evaluated and communication was analyzed and designed on multiple layers of TCP/IP protocol stack. Also an application layer protocol was designed and implemented for the scenario. The implementation was integrated into a mobile musical software for children using available software components and libraries although the used platform lead to hardware and software constraints. Software limitations were taken into account in design. The results show that real-time musical improvisation can be implemented with wireless communication and mobile technology. The results also show that link layer had the most significant effect on real-time communication in the scenario.

ZigBee-verkot ja evaluointilaitteen suunnittelu

In this thesis a closer look at ZigBee wireless network protocol was made and a ZigBee evaluation device was designed and built for testing it. ZigBee is a digital wireless network technology published in 2004, which was developed for wireless control and automation systems. It is based on the IEEE 802.15.4-2003 standard, and its aim was to create a reliable wireless networking protocol with secure data transmissions, low power consumption and low manufacturing costs. The low power consumption requirement has also led to a slow data rate and a short range, but in a ZigBee network individual network devices can route messages to each other, so short range is not a problem. In automation and control systems a fast data rate is not usually an important requirement either. ZigBee network can form automatically and one ZigBee network can theoretically include thousands of devices, all of which can communicate with each other. ZigBee network is also self-healing, so an individual device dropping out of the network, like breaking down, does not affect functionality of the network. Evaluation device was designed and implemented in four different versions, which were tested with six different antenna designs. All antennas were tested at a range of 100 meters in an open terrain using two different frequencies and transmission powers. Also a range test was performed for selected antennas using transmission power of 4,5 dBm, which was maximum power of the ZigBee chip used in the evaluation device. Range test resulted in a measured range of several hundred meters, which can be considered as a good result for a short-range technology.

Henkilötason suorituskykymittariston suunnittelu asiantuntijayrityksessä

Suorituskyvyn mittaaminen on tehokas työkalu yrityksen toiminnan kehittämiseen. Mittarit ohjaavat yritystä keskittymään strategian ja tavoitteiden toteuttamiseen. Yrityksen suorituskykyä tarkastellaan usein erityisesti yritystasolla, mutta mittarit voidaan myös kohdentaa yksittäisille työntekijöille. Työn tavoitteena oli löytää jo suunnitteluvaiheessa huomioitavia menestystekijöitä pienen asiantuntijayrityksen henkilötason suorituskykymittaristolle. Tutkimuskysymyksiin vastaamiseksi käytettiin kirjallisuuden lisäksi kohdeyritykselle toteutettua suunnitteluprosessia, jossa hyödynnettiin myös yrityksen henkilöstön näkemyksiä. Merkittävimmät erityispiirteet mittariston suunnittelussa liittyivät asiantuntijatyön mittaukseen, mittariston resurssitarpeen minimoimiseen ja palkitsemiseen suorituskyvyn perusteella. Lisäksi työssä pohdittiin suunnitellun mittariston laajentamismahdollisuuksia yritystason mittaristoksi. Suorituskyvyn mittaaminen tehostaa yrityksen päätöksentekoa sekä viestintää. Laadukas mittaristo edellyttää myös hyvää suunnittelua, joka voidaan perustaa kirjallisuuden malleihin. Johdon ja henkilöstön sitoutuminen suunnitteluprosessiin on kriittistä onnistuneen mittariston kannalta. Mittariston suunnittelussa mittarit johdetaan yleensä yrityksen visiosta strategian, mittausalueiden ja menestystekijöiden kautta. Mittareiden painotuksia muuttamalla voidaan hienosäätää mittariston vaikutusta. Mittariston koekäyttövaiheessa todetaan mittariston toimivuus ennen mittareiden kytkemistä tulospalkkioihin. Asiantuntijatyön mittauksessa on kiinnitettävä huomiota toimivien mittareiden löytämiseen, sillä tietopohjaista asiantuntijatyötä on haastava mitata. Lisäksi palkitsemisjärjestelmän liittäminen mittaristoon edellyttää mittareilta ehdotonta oikeudenmukaisuutta ja tuloksia ei saa pystyä manipuloimaan. Pienen yrityksen mittaristo ei saa kuluttaa liikaa resursseja, joten kannattaa suosia mahdollisimman itsenäisesti toimivia mittareita. Henkilöstön motivointi tietojen syöttöön on olennaista. Lisäksi objektiivisten ja olennaisten mittareiden käyttö vähentää mittariston ylläpitoon käytettyjä työtunteja. Henkilötason mittaristo voidaan laajentaa helposti myös yritystasolle, mikäli suunnittelussa on kiinnitetty huomiota huolelliseen dokumentointiin.

Komposiittien käyttö tämän päivän koneenrakennuksessa

Komposiitit ovat yhdistelmämateriaaleja, jotka koostuvat kahdesta tai useammasta eri materiaalista. Komposiitit ovat kiinnostavia tämän päivän koneenrakennukselle niiden korkean vahvuuden ja jäykkyyden suhteesta niiden kevyeeseen painoon nähden. Kuitulujitteisten komposiittien ja laminaattien valmistukseen on monia eri menetelmiä ja ne eroavat toisistaan lähinnä hartsin levittämistapojen sekä kuitujen asettelutapojen perusteella. Komposiittien työstäminen on vaikeaa, mikä johtuu niiden epähomogeenisesta ja anistrooppisesta laadusta ja komposiittien sisältävien lujitteiden korkeasta abrasiivisesta vaikutuksesta. Tavanomaisia työstömenetelmiä, kuten sorvausta, porausta ja jyrsimistä käytetään komposiittien työstämiseen. Kuitujen suuntaus komposiiteissa vaikuttaa paljon niiden työstämiseen. Ultraäänisen tärinän käyttäminen kuitulujitteisia komposiitteja sorvattaessa parantaa työstetyn kappaleen pinnanlaatua. Komposiittimateriaalien kiinnittäminen metalleihin eroaa selvästi muiden materiaalien kiinnittämisestä. Komposiittien yhdistämisen yhteydessä on otettava huomioon monia eri asioita, kiinnitysreikien valmistuksesta käytettäviin kiinnikkeisiin. Komposiittien kierrätys ja hävittäminen on tärkeä osa niiden elinkaarta, eikä niiden kierrätykseen ole tällä hetkellä hyviä ja kustannustehokkaita kierrätysmenetelmiä. Tällä hetkellä kierrättäminen tuleekin kalliimmaksi, kuin käytettyjen komposiittien vieminen kaatopaikalle.

Suorakulmaisten palonrajoittimien valmistettavuuden kehittäminen

Palonrajoittimet ovat tuotteita, jotka estävät tulen ja savun leviämisen palo-osastosta toiseen ja mahdollistavat ihmisten turvallisen ulospääsyn palotilanteessa. Tämän diplomityön tavoitteena oli vähentää suorakulmaisten palonrajoittimien valmistuskustannuksia niiden valmistettavuutta kehittämällä. Työn teoriaosassa käsitellään valmistettavuutta ja kokoonpantavuutta kehittäviä menetelmiä DFM:ää (Design for Manufacturability) ja DFA:ta (Design for Assembly) sekä palonrajoittimien ja ohutlevytuotteiden erityispiirteitä. Käytännön osuudessa esitellään tutkimusta varten valmistetut kolme kehitettävää palonrajoitinta, joita vertaillaan myös kilpaileviin tuotteisiin. Tuotteista analysoidaan osamääriä, materiaalikustannuksia ja työaikoja. Palonrajoittimien ongelmakohtia olivat muun muassa liittäminen ja kokoonpantavuus. Työssä esitetään keinoja palonrajoitinten valmistusystävälliseen suunnitteluun ja uusi moduloitu tuoteperhemalli, jolla vähennetään varsinkin valmistuksesta aiheutuvia kiinteitä kustannuksia. Lisäksi työssä esitetään alustava runkoratkaisumalli uudelle tuoteperheelle.

Rakennustarkastuksen mobiilityökalun suunnittelu ja toteuttaminen

Rakennusteollisuuden prosessit ovat vielä usein paperipohjaisia, mikä aiheuttaa työmaiden luonteesta johtuen tiedon hajaantumista, hidastaa tiedon siirtymistä ja vaikeuttaa tiedon käsittelyä. Työmaiden väliaikaisilla konttoreilla tiedon määrä voi nousta hallitsemattoman suureksi, mikä haittaa ja hidastaa työnjohdon päätöksentekoa. Käyttämällä sähköisiä työkaluja tiedon keräämistä, keskittämistä ja siirtoa voidaan tehostaa. Projektin tavoitteeksi otettiin teollisuuden laadunvalvonnan tarkastusprosessin tehostaminen ajallisesti käyttämällä tarkastustyöhön sähköistä tarkastuspöytäkirjaa. Tätä varten suunniteltiin sähköinen tarkastusjärjestelmä, joka koostuu kolmesta erillisestä osasta: Tarkastajan mukana kulkeva mobiililaite, jolle tallennetaan suoraan tarkastuksen laatutietoa, palvelinkone avustamaan tiedonsiirrossa ja –varastoinnissa sekä työpöytäsovellus työnjohdon tarpeisiin. Järjestelmää testattiin sähköalan asennuksia tekevässä yrityksessä osana yrityksen normaalia tarkastustyötä. Verrattuna paperiseen pöytäkirjaan sähköinen tarkastusjärjestelmä nopeutti prosessia moninkertaisesti. Nopeustesteissä havaittiin kuitenkin, että valittu tiedon synkronointikirjasto oli järjestelmän tarpeisiin liian hidas. Järjestelmä saavutti sille asetetut tavoitteet tehostamalla prosessia ajallisesti, mutta järjestelmässä on vielä osa-alueita, jotka tarvitsevat jatkokehittämistä.

Hitsaus- ja liimausmenetelmien mahdollisuudet puumuovikomposiittien liittämisessä

Diplomityössä tutkittiin puumuovikomposiittien liitettävyyttä hitsaamalla ja liimaamalla. Työn kirjallisessa osuudessa tutustuttiin aiheeseen liittyviin tutkimuksiin, jotta saatiin käsitys miten liittäminen voisi onnistua. Työn empiirisessä osuudessa tehtiin liitoskokeita valituilla materiaaleilla eri menetelmillä. Liitoksia tutkittiin sekä rikkovilla, että rikkomattomilla aineenkoestusmenetelmillä. Valitut materiaalit poikkesivat koostumuksellaan hieman toisistaan, joten tuloksista pystyttiin päättelemään, mitkä ominaisuudet vaikuttavat milläkin tavalla liitettävyyteen. Johtopäätöksinä tässä tutkimuksessa voidaan todeta, että komposiitit ovat sekä hitsattavissa, että liimattavissa, mutta materiaalin koostumus vaikuttaa merkittävästi siihen, millä tavoin kappaleet liittyvät toisiinsa. Pääasiassa kaikki materiaalit liittyivät kohtuullisella tavalla. Oikeanlaisten liittämisarvojen määrittäminen reseptikohtaisesti vaatii tarkempia tutkimuksia.

Modern Metallic Materials for Arctic Environment

This thesis is part of the Arctic Materials Technologies Development –project, which aims to research and develop manufacturing techniques, especially welding, for Arctic areas. The main target of this paper is to clarify what kind of European metallic materials are used, or can be used, in Arctic. These materials include mainly carbon steels but also stainless steels and aluminium and its alloys. Standardized materials, their properties and also some recent developments are being introduced. Based on this thesis it can be said that carbon steels (shipbuilding and pipeline steels) have been developed based on needs of industry and steels exist, which can be used in Arctic areas. Still, these steels cannot be fully benefited, because rules and standards are under development. Also understanding of fracture behavior of new ultra high strength steels is not yet good enough, which means that research methods (destructive and non-destructive methods) need to be developed too. The most of new nickel-free austenitic and austenitic-ferritic stainless steels can be used in cold environment. Ferritic and martensitic stainless steels are being developed for better weldability and these steels are mainly developed in nuclear industry. Aluminium alloys are well suitable for subzero environment and these days high strength aluminium alloys are available also as thick sheets. Nanotechnology makes it possible to manufacture steels, stainless steels and aluminium alloys with even higher strength. Joining techniques needs to be developed and examined properly to achieve economical and safe way to join these modern alloys.