Materiaalit ovat läsnä kaikkialla, ja pienilläkin materiaaleihin liittyvillä kehitysaskeleilla on lähes poikkeuksetta suuri merkitys - täysin uusista materiaaleista ja ratkaisuista puhumattakaan. VTT panostaa merkittävästi suomalaisen materiaalitutkimuksen edelläkävijyyteen. Teollisuuden paljon hyödyntämää materiaalimallinnuskonseptia, VTT ProperTunea, luomassa ollut tekniikan tohtori Anssi Laukkanen nimitettiin VTT:n ensimmäiseksi laskennallisen materiaalitieteen ja -informatiikan tutkimusprofessoriksi.
Digitaalinen, laskennallinen materiaalitutkimus mahdollistaa valmistavalle teollisuudelle kestävämmät ja tehokkaammat materiaaliratkaisut. Teollisuuden uudistuminen edellyttää myös uusia näkökulmia ja liiketoimintamalleja, joissa huomioidaan kiertotalouden mahdollisuudet.
- Kun materiaalikentässä tapahtuu jotain merkittävää, se ravistelee koko tutkimus- ja teollisuuskenttää ja luo suuria taloudellisia mahdollisuuksia. Olen todella iloinen Anssin professuurista. Hän tuo materiaalitutkimuksen terävimmän tieteellisen kärjen hyödyttämään yrityksiä ja yhdistää ratkaisuissa VTT:n monialaista osaamista, materiaalien ja komponenttien elinkaarihallinnan ratkaisuja VTT:llä johtava Tarja Laitinen sanoo.
Materiaalihaasteita tulee lähestyä laaja-alaisesti. VTT:n soveltava tutkimus tarkoittaa tiivistä yhteistyötä yritysmaailman ja muiden tutkimusorganisaatioiden kanssa.
- Merkittävä rooli on uusilla avauksilla esimerkiksi kiertotalouden ja kestävien materiaaliratkaisujen suhteen, jotka tarjoavat yhteiskunnallisia ja taloudellisia mahdollisuuksia. Myös laskennallisen materiaalitekniikan kentän ja laskenta-alustojen laajempi kehitys on elinehto, jotta uusia näkökulmia saadaan jalkautettua kotimaiseen teollisuuskenttään, Anssi Laukkanen kertoo.
Uusi materiaalitutkimuksen professuuri lähestyy materiaalikenttää kolmesta näkökulmasta. Yhtäältä tutkimuksessa tähdätään mallinnusavusteiseen uusien materiaalien luomiseen. Tässä muun muassa tekoälyn rooli on suuri, ja tuloksena ovat tuotekohtaisten tarpeiden mukaisesti räätälöidyt materiaalit. Toiseksi tutkimuksessa keskitytään materiaaliratkaisujen optimointiin ja systemaattiseen kehittämiseen teollisuuden tarpeisiin. Kolmas aihealue keskittyy suoraan monimutkaisten ja monitasoisten materiaali-ilmiöiden hallintaan, eli materiaalihaasteisiin, jotka kokeellisesti ovat monimutkaisuutensa tai toiminnallisten vaatimusten johdosta muutoin vaikeita, elleivät jopa mahdottomia lähestyä.
Tulevaisuudessa materiaaleja luodaan suoraan tarpeeseen
VTT:llä on materiaalimallinnuksessa kansainvälisesti kilpailukykyisiä tieteellisiä kärkiosaamisen alueita, kuten mikromekaaninen mallinnus, metallien ainetta lisäävän valmistuksen mallinnus ja erilaisten pinnoitteiden ja komposiittien materiaalimallinnus.
Tuoreen professorin mukaan tulevaisuudessa materiaalit keksitään, kehitetään ja tuoteominaisuudet optimoidaan tapauskohtaisesti. Digitalisaatio ja uudet valmistusmenetelmät mahdollistavat kohdennetut materiaalit, jotka luodaan systemaattisesti materiaalihierarkioita hyödyntäen aina atomitasolta varsinaiseen tuotteeseen.
- Tämä tullaan tekemään suurilta osin tekoälyä hyödyntäen. Laskentamenetelmiemme pohjalta luodut digitaaliset kaksoset ohjaavat täysin integroituina autonomisia fyysisiä valmistus, karakterisointi ja testaustoimintoja. Kokonaisuus toimii käytännössä reaaliajassa uusia materiaaleja ja materiaaliratkaisuja luoden ja optimoiden, Laukkanen kuvailee.
- Viime vuosina tekoälyn ja koneoppimisen merkityksen lisääntyminen mahdollistaa laskennalliselle materiaalitutkimukselle hyvinkin villejä visioita ja mahdollisuuden luoda disruptiota perinteisiin ongelmiin, uusien materiaalien ympärillä olevista mahdollisuuksista puhumattakaan.
