Mallintamalla suuret kustannussäästöt lasinkarkaisukoneiden suunnittelussa

Mikko Rantala väitteli tohtoriksi TTY:llä.

Mikko Rantala väitteli tohtoriksi TTY:llä.

Diplomi-insinööri Mikko Rantalan kone- ja tuotantotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Heat Transfer Phenomena in Float Glass Heat Treatment Processes (Lämmönsiirtoilmiöt tasolasin lämpökäsittelyprosesseissa) tarkastettiin Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) teknisten tieteiden tiedekunnassa torstaina 26. marraskuuta

Vastaväittäjinä toimivat Dr. Norbert Siedow (Fraunhofer, ITWM) ja TkT Jaakko Saastamoinen (Teknologian tutkimuskeskus VTT). Tilaisuutta valvoi professori Reijo Karvinen TTY:n kone- ja tuotantotekniikan laitokselta.

Rantala, 44, on kotoisin Lempäälästä ja työskentelee tutkimus- ja patentti-insinöörinä Glaston Finland Oy:ssä. Hän kehitti väitöstyössään laskentamenetelmiä lämmönsiirron mallintamiseen erilaisissa lasin lämpökäsittelyprosesseissa. Mallintaminen on edullinen tapa tehostaa työtä ja parantaa lämpökäsittelykoneiden kyvykkyyttä.

Tasolasia lämpökäsitellään muun muassa karkaisemalla, taivuttamalla ja laminoimalla. Lämpökäsittelyn seurauksena lasin lujuus paranee, sen muoto muuttuu tai se saadaan rikkoutuessaan turvalliseksi.

Uuden lämpökäsittelykoneen valmistaminen alkaa sen tuotantotavoitteiden päättämisellä. Prosessisuunnittelu pyrkii sitten toteuttamaan ne yhdessä mekaniikka-, sähkö- ja automaatiosuunnittelun kanssa. Lopulta piirustukset jalostuvat osiksi kokoonpanoon.

– Kun hyödynnetään mallintamista, säästytään monelta muutoskierrokselta konemallien suunnittelussa, Rantala selittää mallintamisen hyötyjä.

Mallintamisen hyödyntäminen koneiden operoinnissa ja automaattisessa säädössä on vielä alan yrityksissä puutteellista.

– Mallintaminen ei ole kallista, joten sitä kannattaa hyödyntää paljon nykyistä enemmän. Teoreettinen osaaminen tuo lisänsä myös yhtiön brändiin, Rantala sanoo.

Lasin karkaisussa lasi lämmitetään säteilyvastuksilla ja kuumilla ilmasuihkuilla ensin yli 600⁰C:seen ja tämän jälkeen se jäähdytetään ilmasuihkuilla. Lämpöä siirtyy lasiin myös johtumalla kosketuskohdista sen ja telaradan välillä, jonka päällä se lämmityksessä liikkuu. Osa karkaistusta lasista käy läpi vielä toisenkin lämpökäsittelyn, jolla halutaan estää karkaistun lasin itsestään rikkoutumisen mahdollisuus käyttökohteessa. Tässä karkaistun lasin lämpökestävyystestissä lämpöä siirtyy laseihin niiden välisissä kanavissa virtaavasta ilmasta.

– Lämpösäteilyn mallintaminen lasissa on haastavaa, sillä osa säteilystä absorboituu lasin pintaan, osa suoraan sisukseen ja osa menee lasin läpi. Lisää haastavuutta mallintamiseen tuo energiansäästölasien pinnalla oleva pinnoite, joka säteilylämmityksessä toimii lämpösäteilyä heijastava peilinä. Tutkimuksissani etsin ratkaisuja näihin ongelmiin, Rantala kertoo.

Kommentoi

Sinun tulee olla kirjautunut kirjoittaaksesi kommentin.

Haluaisitko lukea artikkeleita enemmänkin?