Karelian nanotyöstöympäristö on Pohjois-Euroopan kärkeä
Kari Mönkkönen
Teknologian siirto määritellään korkeakouluissa ja yliopistoissa monella tavalla. Kaikille näille määritelmille ovat yhteistä seuraavat asiat: prosessin aikana korkeakoulut hankkivat ja tuottavat uutta teknistä tietoa ja tätä tietoa siirretään teollisuuden käyttöön. Karelia-ammattikorkeakoulussa teknologian siirtoprosesseihin on useasti liittynyt myös investointeja uuteen teknologiaan, jota Suomessa ei ole vielä ollut käytössä. Karelia-ammattikorkeakoulu pyrkii toimimaan teknologiasiirroissa yritysten toiveiden mukaisesti.
Nanotyöstöympäristö Ultra Precision Unit : lähtökohdat
Suunnittelu teknologian siirtoon lähti liikkeelle muoviteollisuuden, erityisesti muotin valmistajien tarpeista vuoden 2005 aikana. Tuolloin nanotyöstettyjä komponentteja alihankittiin Aasiasta ja Yhdysvalloista. Haasteiksi tuolloin muodostuivat komponenttien pitkä toimitusaika sekä laatuongelmat (korroosio ja hapettumat).
Kuva 1. Nanotyöstettyä komponentteja.
Lähtökohdat teknologian siirrolle olivat erinomaiset. Silloisessa Joensuun tiedepuiston kehitysyksikössä IMTEC:ssä oli erittäin vahvaa kansainvälisen tason osaamista tarkkuuskoneistuksesta. IMTEC toimitti komponentteja CERN:iin. Itä-Suomen yliopistolla oli vahvaa osaamista elektronisädelitografiassa ja nanorakenteiden valmistuksessa. Karelia-ammattikorkeakoulusta löytyi puolesta vahvaa muovitekniikan osaamista. Nanotyöstöympäristö rakennettiin täydentämään alueen vahvaa tarkkuustyöstöosaamista ja sillä on vahva kytkös alueen muoviteollisuuteen ja tarkkuusvalmistukseen kansallisesti ja kansainvälisesti. Ympäristön laitekanta mahdollistaa mekaanisen työstön nanometrin tarkkuudella.
Rahoitus ja projektit
Silloinen osaamiskeskusohjelma antoi mainiot puitteet teknologian siirtoprojektin valmistelulle. Osaamiskeskusrahoituksella valmisteltiin hankekokonaisuus useisiin eri rahoituslähteisiin. Rahoituslähteinä olivat mm. Pohjois-Karjalan maakuntaliiton hallinnoima Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR) ja Euroopan sosiaalirahasto (ESR), Innovaatiorahoituskeskus TEKES, Karelia-ammattikorkeakoulu sekä yritykset.
Hankekokonaisuuden alussa osaamista ostettiin Isosta Britanniasta Microsystems UK Ltd:stä. Microsystems oli palkannut kehitysinsinöörin Singaporesta Simtec-instituutista. Kehitysinsinööri selvitti, millaisia nanotyöstölaitteistoja käytettiin Aasiassa, Euroopassa ja Yhdysvalloissa sekä järjesti vierailut merkittävimpiin tutkimuslaitoksiin. Teknologian siirtoprosessi aloitettiin vierailemalla tutkimuskeskuksissa ja yrityksissä Aasiassa (Singapore, Japani, Etelä-Korea, Kiina ja Hong Kong) sekä Yhdysvalloissa ja Iso-Britanniassa.
Vierailujen jälkeen saadun kokonaiskuvan perusteella laadittiin kilpailuttamisasiakirjat investointeja varten. Tarjousten vertailun jälkeen toteutettiin laiteinvestoinnit ja ensimmäinen nanotyöstökeskus asennettiin elokuussa 2009. Ennen asennusta laitetoimittaja koulutti mukana olevien yritysten ja Karelia-ammattikorkeakoulun henkilöstöä Yhdysvalloissa kahden viikon ajan. Samalla toteutettiin työstökeskuksen tehdashyväksyntä (FAT).
Kuva 2. Nanotyöstökonelaitteisto.
Laitteistoasennusten jälkeen aloitettiin hanketoiminta, jonka avulla hankittiin uutta tietoa ja osaamista nanotyöstöstä sekä sen sovellutuksista. Merkittävässä roolissa alkuvaiheen teknologian siirrossa olivat Iso- Britanniassa sijaitsevat yritykset ja tutkimuskeskukset. Uutta osaamista ja verkostoa rakennettiin tutkijavaihdon avulla. Uutena toimintamallina hankkeissa toteutettiin myös henkilöstövaihtoa yrityksistä Karelia-ammattikorkeakouluun. Nanotyöstöympäristöä on kehitetty määrätietoisesti investoinneilla ja kehittämishankkeilla. Merkittävimmät lisäinvestoinnit ovat olleet profilometrimittalaitteen (2012) ja toisen timanttityöstökoneen (2014) hankinnat. Karelian nanotyöstöympäristöstä onkin muodostunut ja kehittynyt ainutlaatuinen kokonaisuus Pohjois-Euroopassa.
Hanketoimintaa on toteutettu useilla fotoniikkaa hyväksi käyttävillä toimialoilla vaativista mittalaitesovellutuksista led-valaisuun. Merkittävin ja tärkein tutkimusyhteistyökumppani on ollut Itä-Suomen yliopiston fysiikan ja matematiikan laitos. Suurin yksittäinen rahoittaja hanketoiminnassa on ollut Innovaatiorahoituskeskus TEKES.
Hanketoiminta ja yritystoimeksiannot nanotyöstöympäristössä jatkuvat edelleen vilkkaina. Uusina avauksina ovat olleet avaruusteknologiaan liittyvien komponenttien, erilaisten mittalaitteiden peilien prototyyppien valmistus, metallien ruiskuvaluteknologian käyttöönotto sekä kantasolun kasvatusalustoihin liittyvä valmistustekninen tutkimus.
Kari Mönkkönen, konetekniikan yliopettaja
Karelia-ammattikorkeakoulu