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

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.