Uudet digitaalisesti valmistettavat materiaalit elektroniikan, optiikan ja lääketieteen sovelluksiin (NOVIDAM)

Hanke tuottaa uutta tieteelliseen tutkimukseen pohjautuvaa tietoa uusista materiaaleista, digitaalisista valmistusprosesseista sekä niiden hyödyntämisestä eri sovellusaloilla yritysten ja tutkimuslaitosten käyttöön. Hankkeen tuloksena syntyy myös konkreettisia materiaali- ja rakenne-esimerkkejä, jotka soveltuvat 3D-tulostukseen. Tavoitteena on nostaa ja edistää alueellista kilpailukykyä digitaalisen valmistuksen ja siihen soveltuvan materiaaliteknologian kehityksessä.

Ajankohtaista

Hankkeen loppuseminaari ja 3D-tulostimen esittelytilaisuus 26.10.2021 klo 9.00-11.30. Linkki kutsuun.

Monimateriaalitulostimen esittelyvideo.

Hanketiedot

Nimi: Uudet digitaalisesti valmistettavat materiaalit elektroniikan, optiikan ja lääketieteen sovelluksiin

Lyhenne: NOVIDAM

Kesto: 1.6.2018 - 31.10.2021

Toteuttaja: Oulun yliopisto

Rahoittajat: Euroopan aluekehitysrahasto EAKR, Pohjois-Pohjanmaan liitto, Oulun yliopisto, Nokia Oyj, UPM-Kymmene Oyj, Carbodeon Ltd Oy, 3DTech Oy

Julkinen rahoitus: 929 000 EUR

Hanketiivistelmä

Digitaalinen valmistus on nopeasti kehittyvä tekniikan ala, joka on jo muuttanut perinteistä tapaa valmistaa tuotteita. Yksi digitaalisen valmistuksen keskeisiä tekniikoita on niin kutsuttu kolmiulotteinen tulostus (3D-tulostus), joka keskittyy tällä hetkellä pääosin passiivisten muovi- ja metallirakenteiden valmistamiseen. Käytännössä 3D-tulostin siis valmistaa fyysisiä esineitä digitaalisista malleista. Tarve uusille ympäristöystävällisille materiaaleille (esim. nanoselluloosa) on ilmeinen, mutta osaaminen ja tietämys niiden soveltuvuudesta ja hyödynnettävyydestä digitaalisessa 3D-tulostuksessa on alkutekijöissään. Lisäksi uudet materiaalit ja valmistustekniikat tarjoavat mahdollisuuden toteuttaa täysin uudenlaisia toiminnallisia tuotteita, kuten sensoreita, optisia elementtejä tai kudosmalleja. Yhdistämällä Oulun yliopiston poikkitieteellistä osaamista materiaali- ja valmistustekniikasta sähkötekniikan, fotoniikan ja lääketieteen sovelluksiin voidaan hankkeen toimenpiteillä synnyttää Oulun alueen alan vahva ja ainutlaatuinen osaamispohja. Lähitulevaisuudessa tämä osaaminen ja tutkimuslaitteisto voidaan valjastaa laajempaan mm. yrityksiä palvelevaan käyttöön tutkimuslaboratorioiden ulkopuolella.

Tässä hankkeessa vahvistetaan Oulun alueen toimintavalmiuksia uusien, digitaalisesti valmistettavien, materiaalien ja 3D-tulostuksen kehittämisessä korkean jalostusasteen tuotteiksi. Erityisenä kehittämiskohteena ovat 3D-tulostettavat ympäristöystävälliset materiaalit ja niiden sovellukset elektroniikan, optiikan ja lääketieteen sovelluksissa. Hanke tukee valmistukseen tarvittavan toimintaympäristön ja osaamiskeskittymän luomista ja laajentaa mahdollisuuksia hyödyntää 3D-tulostustekniikkaa myöhemmin myös kaupallisten tuotteiden valmistuksessa. Hankkeessa kehitetään ratkaisuja, joiden avulla esim. ihmisen elin- ja kudosvaurioita voidaan korvata 3D-tulostettavilla siirrännäisillä, jolloin ihmisten elinikä pitenee ja elämänlaatu paranee. Teknologian kehittäminen tähtää pidemmällä aikavälillä entistä nopeampien ja tehokkaampien tuotteiden valmistamiseen sekä tuotteiden valmistuksesta ja kierrätyksestä aiheutuvien ympäristöhaittojen vähentämiseen, ja nykyisten hiilipohjaisten materiaalien korvaamiseen (vähähiilisillä vaihtoehdoilla).

Hankkeen tavoitteita ovat:

Kehittää digitaalisesti valmistettavia uusia materiaaleja ja parantaa niistä valmistettujen rakenteiden toiminnallisuutta ja kierrätettävyyttä.
Kehittää ja laajentaa digitaaliseen valmistukseen soveltuvaa tutkimusinfrastruktuuria uusien materiaalien ja rakenteiden nopeaan valmistukseen (esim. demonstrointi ja prototyypit).
Kehittää 3D-valmistustekniikkaa uusille materiaaleille ja komponenteille elektroniikan, optiikan ja lääketieteen sovelluksiin.
Todentaa ja dokumentoida kehitettävien 3D-tulostettavien materiaalien ja rakenteiden toiminnallisuus.
Tuottaa uutta tietoa asiantuntijoille ja yrityksille 3D-tulostettavien materiaalien soveltuvuudesta ja edellytyksistä elektroniikan, optiikan ja lääketieteen sovelluksiin.

Sovelluskohtainen materiaali- ja 3D-tulostusprosessin kehitystyö tapahtuu tiiviissä yhteistyössä materiaali- ja sovelluskehittäjän kanssa. Tällöin voidaan varmistaa, että materiaali on digitaalisesti prosessoitavissa, mutta säilyttää silti halutun toiminnallisuuden. Koska uudet materiaalit ja tavoitellut sovellukset edellyttävät 3D-tulostimelta monipuolisia liityntöjä (esim. useita materiaaleja tulostetaan samanaikaisesti) ja joustavaa säädettävyyttä, olemassa olevaa 3D-tulostuslaitteistoa täydennetään hankkimalla monimateriaalitulostukseen soveltuva 3D-tulostin ja siihen tarvittavat lisäosat.

Hanke tuottaa uutta tieteelliseen tutkimukseen pohjautuvaa tietoa yrityksille ja tutkimuslaitoksille uusista materiaaleista, digitaalisista valmistusprosesseista sekä niiden hyödyntämisestä eri sovellusaloilla. Hankkeen tuloksena syntyy myös konkreettisia materiaali- ja rakenne-esimerkkejä, jotka soveltuvat 3D-tulostukseen. Tavoitteena on nostaa ja edistää alueellista kilpailukykyä digitaalisen valmistuksen ja siihen soveltuvan materiaaliteknologian kehityksessä.

Hanketta on valmisteltu yhteistyössä eri tutkimusyksiköiden kesken Oulun yliopistolla ja alan yritysten kanssa. Valmistelussa on myös hyödynnetty viimeisintä tieteellistä tutkimustietoa 3D-tulostuksen ja siihen soveltuvien materiaalien tilasta. Tarkoituksena on, että Oulun yliopistossa tehtävä tutkimus- ja kehitystyö tähtää menestykselliseen tutkimus- ja tuotekehitysympäristöön, jota myös yritykset voivat hyödyntää liiketoimintansa kehittämisessä. Hanke tarjoaa myös tietoa ja ratkaisuja alueella tehtävään tutkimukseen ja opetukseen, joka mahdollistaa osaamiskeskittymän syntymiseen, tehden Oulun alueesta kansainvälisestikin merkittävä toimijan digitaalisen valmistustekniikan alalla.