Uutiset

Miljoonarahoitus hengittävien puuvaahtorakennusten kehittämiseen – ilmanvaihtoaukot avautuvat ja sulkeutuvat itsestään

Puuvaahdosta 4D-tulostamalla tehty julkisivuelementti voi säästää merkittävästi lämmitykseen ja jäähdytykseen tarvittavaa energiaa sekä kutistaa rakentamisen hiilijalanjälkeä. ”Kuulostaa scifiltä, mutta on täysin mahdollista”, hanketta vetävä Juha Koivisto kuvaa Gaudin arkkitehtuurin inspiroimaa ratkaisua.
Where it all started: Juha Koivisto holds one of the early iterations of the bio foam material.
Vaikka vaahtomateriaali on 90-prosenttisesti ilmaa, se on lujuudeltaan verrattavissa ympäristöä enemmän kuormittaviin perinteisiin rakennusmateriaaleihin, kuten betoniin ja lasiin. Kuva: Mikko Raskinen.

Aalto-yliopiston vetämä Archibiofoam-hanke on saanut Euroopan innovaationeuvostolta 3,4 miljoonan euron Pathfinder Grant -rahoituksen kolmeksi vuodeksi.

Hankkeessa tutkijat kehittävät puuvaahdosta julkisivuelementtiä, joka mahdollistaa rakennusten passiivisen lämmityksen ja jäähdytyksen ja säästää näin merkittävästi energiaa. Lisäksi he haluavat vähentää rakentamisen ilmastopäästöjä, joiden osuus kaikista globaaleista päästöistä on tällä hetkellä huimat 40 prosenttia.

Passiivinen jäähdytys ja lämmitys tapahtuu, kun puun selluloosasta tehty vaahtomateriaali supistuu ja laajenee lämpötilan ja ilmankosteuden mukaan. Tämä saa julkisivun pyöreät ilma-aukot sulkeutumaan ja avautumaan. Näin lämmitystarve vähenee kylmällä ja jäähdytystarve kuumalla.

"Kuulostaa scifiltä, että ilmanvaihtokanavat avautuvat ja sulkeutuvat luonnollisesti, mutta se on täysin mahdollista – ja hyvin jännittävää", sanoo Aalto-yliopiston tutkijatohtori Juha Koivisto, joka sai inspiraation keksintöön Gaudin kuuluisasta arkkitehtuurista Barcelonassa.

Vaikka vaahtomateriaali on 90-prosenttisesti ilmaa, se on lujuudeltaan verrattavissa ympäristöä enemmän kuormittaviin perinteisiin rakennusmateriaaleihin, kuten betoniin ja lasiin. Lisäksi se on uusiutuvaa, biohajoavaa ja kierrätettävää.

An extruder housed in a metal casing makes a pattern using a yellow material that fades into the background out of focus.
Prototyyppi elementtirakenteesta. Kuva: Tiffany Cheng, Stuttgartin ICD-yliopisto.

"Tiedeyhteisö on jo jonkin aikaa tiennyt, että biovaahtojen rakenteellinen kestävyys on kilpailukykyinen muiden rakennusmateriaalien kanssa, mutta tähän asti sitä ei ole vielä kunnolla testattu", Koivisto sanoo.

Algoritmeja, ohjelmistoja ja robottiohjausta

Koiviston tiimiin kuuluvat myös vanhempi lehtori Kirsi Peltonen ja tutkijatohtori Taneli Luotoniemi Aalto-yliopiston matematiikan ja systeemianalyysin laitokselta. Tutkijoiden mukaan matematiikka on täynnä geometrisia rakenteita, dynaamisia systeemejä ja mekanismeja, joiden sovellusmahdollisuuksia ei vielä ole osattu hyödyntää.

”Esimerkiksi venttiilit ja liikkuvat osat vaativat niveliä ja joustavia rakenteita, jotka voidaan toteuttaa origameista tutuilla tavoilla”, Koivisto sanoo.

Kuulostaa scifiltä, että ilmanvaihtokanavat avautuvat ja sulkeutuvat luonnollisesti, mutta se on täysin mahdollista – ja hyvin jännittävää.

Juha Koivisto

Aallon tiimi koordinoi hanketta ja vastaa materiaaliteknologiasta. Robotiikka-asiantuntemuksesta ja märkävaahtomateriaalin pursottamiseen käytettävän massiivisen 4D-tulostimen virittämisestä vastaa Tiffany Cheng Stuttgartin yliopistosta.

4D-tulostaminen tarkoittaa valmistusmenetelmää, jossa tulostetut kappaleet ohjelmoidaan reagoimaan automaattisesti ympäristön ärsykkeisiin. Robottiohjatulla alustalla voi valmistaa jopa 12 metriä pitkiä ja 420 kilogrammaa painavia kappaleita.

"Menetelmä sopii erittäin hyvin tulostamaan rakenteita suurella resoluutiolla. Tavoitteemme on räätälöidä puuvaahtoa hyödyntävä valmistusprosessi niin, että voimme vastata rakennusosien moniin toiminnallisiin vaatimuksiin, kuten kantavuuteen ja mukautuvaan ilmanvaihtoon”, Cheng sanoo.

4D-tulostimen robottikäsi
Robottiohjatulla alustalla voi valmistaa jopa 12 metriä pitkiä ja 420 kilogrammaa painavia kappaleita. Kuva: Tiffany Cheng, Stuttgartin ICD-yliopisto.

Milanon yliopiston professori Stefano Zapperi on digitaalisten 3D-mallien automaattisen valmistamisen asiantuntija. Hänen tiiminsä pystyy ohjelmistollaan määrittelemään algoritmien suunnitteluparametrit, kuten lämpö- ja kosteusherkkyyden.

Hankkeen teollinen kumppani on Aallosta ponnistanut kasvuyritys Woamy, joka on rakentanut liiketoimintansa biovaahtoteknologian varaan. Tavoitteena on käynnistää pilottitehdas vuoteen 2027 mennessä.

”Pyrimme hankkeessa osoittamaan, miten biovaahto voi muuttaa pakkausteollisuuden lisäksi myös rakennusteollisuutta", sanoo Woamyn toimitusjohtaja Susanna Partanen.

Lahjoittamalla tukea kehitykselle

Aalto-yliopiston opetus- ja kulttuuriministeriöltä saama julkinen perusrahoitus on vähentynyt reaalisesti yli kolmanneksen verrattuna vuoteen 2010, jolloin yliopisto aloitti toimintansa. Meillä ei yhteiskuntana ole varaa säästää koulutuksesta ja tutkimuksesta. 

Jotta meillä olisi jatkossakin uraauurtavaa tutkimusta ja ennakkoluulottomia, periksiantamattomia tekijöitä, meidän on panostettava sekä pitkäjänteiseen perustutkimukseen että kohdennettuun innovaatiotyöhön. Lahjoita ja sijoitat tulevaisuuteen, josta voit olla ylpeä.

Eri väreissä, fonteissa ja tyyleissä olevien A-kirjainten kollaasi, joka on aseteltu ruudukkoon.

Perustieteiden korkeakoulu

Lahjoittamalla Perustieteiden korkeakoululle mahdollistat osaltasi uusien lahjakkuuksien, Juha Koiviston tapaisten rohkeiden ajattelijoiden koulutusta Teknillisen fysiikan laitoksella. Tule mukaan määrittelemään tieteen rajat uusiksi!

Lahjoitustapa
Valitse lahjoitussumma
Lahjoitussumma
Valitse lahjoitussumma
Lahjoitussumma

Lue lisää:

Complex Systems and Materials (CSM)

Applies statistical physics to a wide variety of cross-disciplinary topics.

Department of Applied Physics
""

Teknillisen fysiikan laitos

Teknillisen fysiikan laitos tekee uraauurtavaa tutkimusta fysiikan alalla ja luo korkean teknologiapotentiaalin teollisia sovelluksia.

Green plastic triangle on a white board,

Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Laitoksen tutkimuksen pääalueet ovat algebra ja diskreetti matematiikka, analyysi, soveltava matematiikka ja mekaniikka, stokastiikka ja tilastotiede sekä systeemianalyysi ja operaatiotutkimus.

pohjallinen pdp-gaalassa

Opiskelijaprojekti synnytti innovaation: Kengän sisäpohjat syntyvät muovin sijaan kompostoituvasta puuvaahdosta

Aalto-yliopiston opiskelijat kehittivät kestävän sisäpohjan prototyypin, joka taipuu, kestää kosteutta ja tuntuu pehmeältä ihoa vasten. Suomalainen kenkäyritys VIBAe lähtee syksyllä testaamaan materiaalia käyttäjillä.

Uutiset
eu flag

Funded by the European Union. Views and opinions expressed are however those of the author(s) only and do not necessarily reflect those of the European Union or European Innovation Council and SMEs Executive Agency (EISMEA). Neither the European Union nor the granting authority can be held responsible for them. Grant Agreement No: 101161052.

Merkki muutoksesta

Valtion tuki yliopistolle on laskenut. Tarvitsemme tukeasi. Tee lahjoitus kestävän tulevaisuuden puolesta!

Read more
Merkki muutoksesta: Aalto-yliopisto vaikuttaa yhteiskunnassa ja on mukana muutoksessa paremman maailman puolesta.
  • äٱٳٲ:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

#1 yliopisto Suomessa (QS World University Rankings) punaisella taustalla.
Yliopisto Julkaistu:

Aalto-yliopisto jälleen Suomen ykkönen QS:n yliopistovertailussa

Maailman yliopistoista Aalto oli sijalla 114.
Näkymä Otaniemen kampuksen keskiöstä
Kampus Julkaistu:

Tutkimustulos: Asiakastyytyväisyys Aalto-yliopiston kampuksen toimitiloihin pysyy korkealla tasolla

ACRE arvioi toimitila-asiakkaidensa tyytyväisyyttä vuosittain asiakastyytyväisyyskyselyn avulla. Lue viimeisimmän kyselyn tuloksista.
Henkilö kävelee värikkään tiiliseinällä olevan muraalin ohi, katuvalot ja sähkölaitteet yläpuolellaan.
۳ٱ𾱲ٲö, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Uusia akatemiatutkijoita ja akatemiahankkeita

Suomen Akatemian akatemiatutkijan ja -hankerahoituksen sai yhteensä 44 aaltolaista tutkijaa – onnittelut kaikille!
Aalto-yliopistolla kaksi lippua: sateenkaarilippu ja keltainen lippu. Taustalla moderni rakennus ja vihreitä puita.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkimus: Seksuaali- ja sukupuolivähemmistöille myönteiset yritykset ovat selvästi innovatiivisempia

Tutkimuksen mukaan LGBTQ+- eli sukupuoli- ja seksuaalivähemmistöille myönteinen henkilöstöpolitiikka voi merkittävästi vauhdittaa innovaatioiden syntymistä yhdysvaltalaisissa yrityksissä.