Kalle Kinnunen: Mittapinnan sähköisten ja geometristen ominaisuuksien vaikutus pyörrevirta-antureiden mittavirheisiin: 5000 eur (2025)

Kirjoitin viestin alle noin 200 sanan esittelyn tutkimuksen aikana kehitetystä pyörrevirta-anturiin perustuvasta koneistusterien kulumisenmittausmenetelmästä. Liitteenä on myös A4 kokoinen kuvakokoelma menetelmästä ja sen toiminnasta. 

Walter Ahlström -säätiön tukemassa tutkimuksessa kehitettiin menetelmiä koneistusterien kulumisen mittaamiseen. Koneistus on materiaalia poistava valmistusprosessi. Koneistamalla voidaan valmistetaan esimerkiksi metallisia tai muovisia kappaleita. Tyypillisiä koneistusmenetelmiä ovat esimerkiksi poraus, sorvaus ja jyrsintä. Koneistamalla valmistettuja osia on lähes kaikkialla. Yksi arkipäivän esimerkki on perinteiset kotiavaimet, jotka valmistetaan jyrsimällä avainaihioista. Koneistusterät kuitenkin kuluvat käytössä. Kulumisen mittaaminen on kriittistä varsinkin moderneissa pitkälle automatisoiduissa valmistusprosesseissa, joissa automaatiojärjestelmän pitää ilman ihmisen ohjausta päätellä työkalujen kulumisen tila. Liika työkalujen kuluminen heikentää valmistettujen osien laatua. Pahimmassa tapauksessa työkalut voivat hajota, mikä saattaa aiheuttaa vakavaa vahinkoa laitteistolle ja siten pitkiä tuotantokatkoksia. 

Tutkimuksessa kehitetty kulumisenmittausmenetelmä perustuu pyörrevirta-anturiin. Kyseiset anturit ovat hyvin yleisessä käytössä teollisuudessa, mutta kehitetty menetelmä on niiden uusi sovellus. Anturi on yksinkertaisuudessaan käämi, johon syötetään vaihtovirtaa noin yhden megahertsin taajuudella. Kulumisanturisovelluksessa kuluva terä skannataan L-muotoisella anturikäämillä, joka on spesifisti tehty tähän tarkoitukseen. Käämi indusoi heikkoa sähkövirtaa, eli ”pyörrevirtaa” mitattavaan kohteeseen. Indusoituneen sähkövirran voimakkuus heikkenee terän kuluessa, mikä heikentää myös anturin impedanssivastetta. Anturin vasteen muutoksen pohjalta voidaan päätellä terän kulumisen taso.

Anturi on todettu toimivaksi sorvaus- ja jyrsinterillä laboratorio-olosuhteissa tehdyissä kulutuskokeissa. Seuraavat askel tutkimuksessa on käytännön testaus. Anturista pitää rakentaa uusi prototyyppi, joka kestää vaativat olosuhteet työstökoneiden sisällä. Testaus olisi paras suorittaa yhteistyössä valmistavan teollisuuden kanssa, jolloin saadaan näkökulmaa anturin sovellettavuudesta käytännön applikaatioissa. 

Kiitän Walter Ahlström -säätiötä tuesta tutkimuksen aikana.