Mehaanika ja tööstustehnika instituut

Uurimisrühma juht: professor KRISTO KARJUST, kristo.karjust@taltech.ee
Liikmed: Jüri Riives, Priit Põdra, Aigar Hermaste, Allan Aari, Riho Uusjärv, Tõnis Raamets, Margus Müür
Doktorandid: Pavel Tšukrejev, Kaarel Kruuser, Heiko Pikner, Kashif Mahmood

Uurimisrühma tegevust iseloomustavad võtmesõnad:
tootmise korraldussüsteem (MES), tootmise monitooring, tootmise optimeerimine, reaalajas informatsioon, juhtmevaba andurvõrk, ennetav hooldus, tehisintellekt tootmises

Ülevaade 
Tootmise monitooringu ja prognoosimise süsteemi eesmärgiks on tööpinkide ja seadmete hõivatuse ja koormatavuse jälgimine reaalajas. Süsteem toob välja tööpingi tööajad, seisakud ja tootlikkuse valitud ajaperioodil ning aitab leida tootmisliini kitsaskohti ja pudelikaelu. Süsteem võimaldab ka prognoosida seadmete, komponentide ja kasutatavate tööriistade tööiga läbi ennetava hoolduse soovituste. Lisaks tootmise reaalajas jälgimisele arendatakse ka ennetava hoolduse süsteemi, mis kergendab hooldustöötajate tööd läbi detailse seadmete ja komponentide ülevaate ja analüüsi erinevate tööpinkide varuosadest ja komponentidest ning nende reaalsest ja prognoositavast elueast, mis võimaldab ettevõtetel hoida kokku hoolduskuludelt ja suurendada tootmisseadmete tootlikkust.

Rakendus on TRL4-5 faasis ning kasutuses erinevates Eesti ettevõtetes (Flexa Eesti, Chemi-Pharm, Multipakend, Halver Mööbel, Hyrles, Tarmeko LPD, Tarmeko Spoon, Trives jne.)
 

Uurimisrühma juht:  professor RAIVO SELL, raivo.sell@taltech.ee
Liikmed: Andres Petritšenko, Martinš Šarkans, Margus Müür, Vladimir Kuts, Kaimo Sonk
Doktorandid: Ehsan Malayjerdi, Heiko Pikner, Mohsen Malayjerdi, Krister Kalda, Junyi Gu, Andrew James Roberts

Uurimisrühma tegevust iseloomustavad võtmesõnad:
robootika, isejuhtivad sõidukid, mobiilsed robotid, tehisintellekt, autonoomsed süsteemid, droonid, virtuaalsed keskkonnad, autonoomsete sõidukite simulatsioon, teleopereerimine, sensoorika

Ülevaade 
Uurimisrühm tegeleb isejuhtivate sõidukite ja autonoomsete süsteemide arenduse ja rakendamisega. Fookuses on autonoomsete süsteemide kompleksse täislahenduse arendus ja uurimistöö, sh lokalisatsioon ja navigatsioon, missiooni planeerimine, sensoorika, tehisintellekt, elektromehaanika, juhtimine, simulatsioonid ja masinnägemine.
Nimetatud temaatika rakendatakse täismõõdus isejuhtivate sõidukite, mobiilsete robotite ja droonide arenduses ja väljatöötluses targa linna kontekstis. Uurimistöö tulemusena on valminud nii Eesti esimene isejuhtiv sõiduk – TalTech iseAuto kui ka logistikarobot Eesti tööstusettevõttele - BoxBot

Uurimisgrupi põhisuunad:
• Isejuhtivate sõidukite alane ekspertiis ja oskusteave
• Targa linna eksperimendid, V2X, 5G & HMI
• Isejuhtivate sõidukite simulatsioonid ja virtuaalsete keskkondade loomine
• Alade kaardistamine droonidega
• Mobiilsete robotite arendus
• Autonoomsete sõidukite teleopereerimine
• Autonoomsete sõidukite küberturvalisus

Lisainfo uurimigrupi kodulehel: https://autolab.taltech.ee
 

Uurimisrühma juht: professor IRINA HUSSAINOVA, irina.hussainova@taltech.ee
Liikmed:  Maksim Antonov, Roman Ivanov, Sofiya Aydinyan, Dmitri Goljandin, Mart Viljus, Fjodor Sergejev, Rainer Traksmaa
Järeldoktor: Rocío Rojas Hernandez
Doktorandid: Tatevik Minasyan, Le Liu, Nikhil Kumar Kamboj, Ali Saffar Shamshirgar, Dmitri Gomon, Mansure Rezapourian, Ramin Rahmani, Rahul Kumar

Uurimisrühma tegevust iseloomustavad võtmesõnad:
keraamika, komposiitmaterjalid, multifunktsionaalsed struktuurid, grafeen, plasmasädepaagutuse ja kihtlisandustehnoloogia, mesopoorsed komposiitid, märg-põlemise meetod, pulbrid, mikrostruktuur, kõrgtemperatuursed materjalid, bio-inspireeritud materjalid, pulbermetallurgia, kulumiskindlus, korrosioonikindlus

Ülevaade 
Uurimisgrupp keskendub kolmele omavahel seotud uurimissuunale : (a) hierarhiliselt struktureeritud multifunktsionaalsed komposiidid, sealhulgas elektrijuhtivusega keraamilised materjalid; anisotroopsed keraamika- põhised funktsinaalgradientmaterjalid; hierarhiliselt struktureeritud komposiidid; bioloogiliselt inspireeritud konstruktsioonmaterjalid; mesopoorsed materjalid; keraamilised nanokiud; grafeenitud nanokiududega komposiitmaterjalid; keraamilised membraanid; (b) kõrgtemperatuursed tribo-komposiidid, (c) keraamika- baasil pulbrid selektiivseks laserpaagutamiseks (SLS) kihtlisandustehnoloogias sealhulgas gradientstruktureeritud pulbrid ja komposiitpulbrid keraamika–põhiste komposiitide selektiivseks laserpaagutamiseks; iselevikõrgtemperatuursüntees (SHS); mehaaniline legeerimine; funktsionaliseerimine; termotöötlus.
Viimaste aastate väljapaistvad teadustulemused:
•    on välja töötatud üheastmeline katalüsaatoriteta protseduur, millega iseorganiseeruvate nanokiudude võrgustiku pinnale keemiliselt aurufaasist sadestatakse (CVD method) nanostruktuurne süsinik;
•    pakutud kõrge ja stabiilse elektrolüütilise võimekusega, muudetava grafeenstruktuuri tihedusega materjal;
•    arendatud on elektrijuhtivusega hübriidsete, grafeenpindega kiudarmeeritud keraamilisi komposiitmaterjale;
•    arendatud anisotroopne funktsionaalne keraamika spetsiifiliseks kasutuseks õhuruumis, nutikates seadmetes ja robootikas;
•    võeti kasutusele uudne lähenemine märg-iselevikõrgtemperatuursünteesile rakendamaks seda mesopoorsete, kiulise struktuuriga substraatide funktsionaliseerimiseks metalsete nanoosakestega;
•    on välja arendatud keraamika baasil komposiitmaterjalide kihtlisandustehnoloogia.

Tutvu uurimisrühmaga nende kodulehel

Uurimisrühma juht: professor PRASHANTH KONDA GOKULDOSS, prashanth.konda@taltech.ee
Liikmed: Lauri Kollo, Jaroslav Holovenko
Järeldoktorid: Raghu Nandan Ummethala, Neera Singh
Doktorandid: Javad Karimi, Navid Alinejadian, Rahmaniahranjani, Rahmin
Külalisdoktorandid: Mu Yong Kun, Pearlin Hamed

Uurimisrühma tegevust iseloomustavad võtmesõnad:
kihtlisandustootmine, pulbermetallurgia, tahkestumine, metastabiilsed materjalid, amorfsed sulamid, kõrgentroopsed sulamid, kõrgtemperatuursed materjalid, kergmetallid, biomaterjalid ja mehaanilised omadused

Ülevaade 

1. Olulisem uurimistemaatika: 
2. Sulamite arendus kihtlisandustootmisele
3. Kihtlisandustootmise teel valmistatud materjalide enneaegne purunemine
4. Kõrgentroopsed pulbermetallurgilised sulamid ekstreemsetele keskkondadele
5. Kihtlisandustehnoloogia teel valmistatud funktsionaalsed materjalid
    

Uurimisrühma juht:  professor emeritus JAKOB KÜBARSEPP, jakob.kubarsepp@taltech.ee
Liikmed:  Kristjan Juhani, Marek Tarraste, Mart Viljus, Lauri Kollo, Maksim Antonov, Dmitri Goljandin, Märt Kolnes, Fjodor Sergejev, Andrei Surženkov, Priit Kulu, Vitali Podgurski, Mart Saarna, Andrei Bogatov, Riho Tarbe, Rainer Traksmaa, Hans Vallner, Heinar Vagiström
Doktorandid: Abrar Hussain, Himanshu Singh Maurya, Vahur Leinberg, Sibel Yöyler 

Uurimisrühma tegevust iseloomustavad võtmesõnad:
keraamika-baasil komposiitmaterjal, kõvasulam, kermis, keraamikamaatrikskomposiit, pinne, komposiitpinne, in-situ süntees, kulumiskindlus, korrosioonikindlus, mehaanilised omadused

Ülevaade 
Uurimistöö on keskendunud eelkõige alljärgnevatele uurimissuundadele ja nendega seotud tööstuslikele rakendustele: (a) Co- ja Ni-vabad, Fe-baasil alternatiivsete (toorainevarusid, keskkonnakaitset ja tervishoiu aspekte arvestavate) metallsideainetega kõvasulamid; (b) Fe- baasil alternatiivsideainetega TiC- ja Ti(C,N)- baasil kermised; (c) Ti-baasil rasksulavate ühenditega keraamikamaatrikskomposiidid; (d) Fe- baasil komposiitkõvapinded; (e) õhukesed teemantpinded; d) kõvasulamite ja kermiste kihtlisandustehnoloogia.

Olulisemad uurimistöö tulemused: 
•    Co- ja Ni-vabade kõvasulamite WC-FeMn tööstuslik tehnoloogia, tooteprototüüpide katsetamine;
•    TiN- ja TiCN- baasil keraamikamaatrikskomposiitide tööstusliku tehnoloogia, tooteprototüüpide katsetamine;
•    teemantpinnete talitusomaduste parendamine rakendusteks kõrgetel temperatuuridel;
•    TiC-baasil kermiste liitetehnoloogia (jootmine)  ja liidete  kontaktivaba testimismetoodika välja töötamine;
•    uudne Fe-baasil komposiitarmatuuriga kõvapinnete ex situ ja in situ pealesulatustehnoloogia;
•    kermiste TiC-Fe kihtlisandustehnoloogia arendus.

Valik projekte:
•    IUT19-29 "Multi-scale structured ceramic-based composites for extreme applications" (Estonian Research Agency, 2014-2019).
•    VE19020 „Development of coloured ceramic-ceramic composites for watch and jewellery applications” (The Swatch Group R&D Ltd, 2020-2021).
•    PUT1369 "Adaptation mechanisms of diamond films in dry sliding wear” (Estonian Research Agency, 2017- 2020).
•    PRG1145/PRG665 “Composites “ceramics – Fe-alloy” for a wide range of applications” (Estonian Research Agency, 2020-2025).

Valik artikleid:
•    Jakob Kübarsepp, Kristjan Juhani (2020). Cermets with Fe-alloy binders: A review.
•    Märt Kolnes, Marek Tarraste, Jakob Kübarsepp, Kristjan Juhani, Mart Viljus (2021). In¬ situ alloying of TiC-¬FeCr cermets in manganese vapour.
•    Himanshu Singh Maurya, Kristjan Juhani, Fjodor Sergejev, Konda Gokuldoss Prashanth (2022). Additive manufacturing of TiC-based cermet with stainless steel as a binder material.
•    Dmytro Tkachivskyi, Kristjan Juhani, Andrei Surženkov, Priit Kulu, Tomáš Tesař, Radek Mušálek, František Lukáč, Jakub Antoš, Marek Vostřák, Maksim Antonov, Dmitri Goljandin (2020). HVOF Sprayed Fe-Based Wear-Resistant Coatings with Carbide Reinforcement, Synthesized In Situ and by Mechanically Activated Synthesis.
•    Podgursky, V.; Alamgir, A.; Yashin, M.; Jõgiaas, T.; Viljus, M.; Raadik, T.; Danilson, M.; Sergejev, F.; Lümkemann, A.; Kluson, J.; Sondor, J.; Bogatov, A. (2021). High-Temperature Tribological Performance of Al2O3/a-C:H:Si Coating in Ambient Air. Coatings, 11 (5), #495. DOI: 10.3390/coatings11050495.

Uurimisrühma juht:  professor JÜRI MAJAK, juri.majak@taltech.ee
Liikmed:  Martin Pärn, Martin Eerme, Jüri Lavrentjev, Meelis Pohlak, Fabio Auriemma, Hans Rämmal, Maarjus Kirs, Tarmo Velsker
Doktorandid: Anti Haavajõe, Erko Õunapuu, Madis Mikola, Pavel Tšukrejev, Tiina Lelumees

Uurimisrühma tegevust iseloomustavad võtmesõnad:
struktuuranalüüs ja optimeerimine, tehisintellekt, akustika, numbrilised meetodid

Ülevaade 
Uurimisrühmal on pikaaegne kogemus ja kompetentsid konstruktsioonide struktuuranalüüsi ja optimeerimise valdkonnas, samuti tootmisprotsesside optimeerimise valdkonnas. Viimastel aastatel on üheks põhisuunaks tehisintellekti vahendite rakendamine konstruktsioonide/protsesside modelleerimiseks ja optimeerimiseks. Aktuaalseteks probleemideks on hübriidmeetodite arendus ja tehisintellekti tööriistade kombineeritud kasutamine algoritmides. Üheks alamteemaks on uute numbriliste meetodite arendus fookusega Haari lainikutel põhinevatel diskretiseerimismeetoditel. Akustikateemaline uurimistöö sisaldab katsemeetodite väljatöötamist uute toodete arendamiseks tööstusele ja energia muundamiseks mõeldud vibroakustiliste lahenduste uurimiseks. Esimene teema on seotud meetoditega seinte, uste ja akende mürasummutuse parandamiseks nii tööstus- kui ka eluruumide jaoks. Uurimistöö teine eesmärk on uurida võimalusi energia kogumiseks liigsest vibratsioonist ja mürast. Üks võimalik viis on kasutada niinimetatud termoakustilist muundamist, kus akustiline energia muundatakse kasulikumaks energialiigiks.
Rakenduslikus tulemused: uued akustilised materjalid on välja töötatud mitmetele Eesti ettevõtetele (TO2 OÜ, Mikromasch OÜ, Plastrex Europe OÜ).
 

Uurimisrühma juht: Professor DAGO ANTOV, dago.antov@taltech.ee
Liikmed: Jüri Lavrentjev, Kati Kõrbe Kaare, Hans Rämmal, Ott Koppel, Eduard Ševtšenko, Jelizaveta Janno, Anton Pashkevich, Sirje Lilleorg
Doktorandid: Kristjan Kuhi, Imre Antso, Juri Ess, Allan Nõmmik, Kaur Sarv, Raul Markus, Erko Vallbaum, Eva Branten

Uurimisrühma tegevust iseloomustavad võtmesõnad:
logistika, liikuvuse ja transpordiplaneerimine, tarneahela kavandamine

Ülevaade:
Uurimisrühma teadustegevus on keskendunud järgmistele suundadele:
•    Keskkonnasäästlikud sõidukid (kontakt: Jüri Lavrentjev,juri.lavrentjev@taltech.ee ) 
Uurimistöö selles alamvaldkonnas on suunatud sõidukite keskkonnakahjulikkuse vähendamisele. Peamine uurimisobjekt on sõidukite poolt genereeritud müra nii üksiksõiduki kui liiklusvoo poolt tekitatuna. Üksiksõiduki konstruktsioonis uuritakse uute ja efektiivsemate mürasummutusmaterjalide loomise ja kasutuselevõtu võimalusi. Rakendusuuringutasemel on fookuses ka uued vedelkütusetüübid, nende tehnilised ja majanduslikud probleemid. 
•    Transpordiplaneerimine ja liikuvuskorraldus (kontakt: Dago Antov, dago.antov@taltech.ee
Transpordi, liikuvuse ja liikluse alased uuringud on suunatud turvalise, sujuva ning säästliku liiklemise võimaluste leidmisele ning linnalogistika ning transpordi ja ruumikasutuse omavaheliste seoste uurimisele. Eelnimetatute kõrval on märksõnadeks säästlik liikuvus ja jätkusuutlik transport, sealhulgas ühistranspordi korraldamine linnas, regioonis, riigis ja rahvusvaheliselt, liikluse prognoosimine, transpordiuuringud, liikuvuskavad. transpordivõrgu analüüs ja transpordisüsteemi planeerimine, liiklusohutus ja -järelevalve. 
•    Logistika (kontakt: Kati Kõrbe Kaare, kati.korbe@taltech.ee)
Logistikaalased uuringud on seotud nutika transpordilogistika, veoseohutuse, transpordi hinnakujunduse ja võrguettevõtetes tulemuslikkuse mõõtmisega. 
•    Tarneahela juhtimine (kontakt: Eduard Ševtšenko, eduard.sevtsenko@taltech.ee)
Tarneahela juhtimise alased uuringud on seotud väärtusahela analüüsi, tarneahela koostöö, jätkusuutliku tarneahela ja nõudluse prognoosimise valdkondadega. 
Väljatöötatud tehnoloogiat, uudseid lahendusi ja kompetentse saab rakendada:
•    logistikasektori efektiivsuse ja säästlikkuse tagamisel logistikaettevõtetes;
•    liikuvuskorralduse meetmete (sh riiklike strateegiate ja arengukavade) väljatöötamisel ja rakendamisel;
•    mürasummutusmeetmete valikul ja rakendamisel.
 

Uurimisrühma juht:  professor TAUNO OTTO, tauno.otto@taltech.ee
Liikmed:   Jüri Riives, Lauri Kollo, Meelis Pohlak , Eduard Ševtšenko, Tatjana Karaulova, Fjodor Sergejev, Toivo Tähemaa, Martinš Sarkans, Yevhen Bondarenko, Margus Müür, Aigar Hermaste
Doktorandid: Tavo Kangru , Kristo Vaher, Kashif Mahmood (kaitses 2019), Vladimir Kuts (kaitses 2019)

Uurimisrühma tegevust iseloomustavad võtmesõnad:
nutikas tootmine, tööstus 4.0, digitaalsed kaksikud, digitaalne tootmine

Ülevaade 
Uurimisgrupp tegeleb nutika tootmise kontseptsiooni ning digitaalsete kaksikute arendamisega.
On välja arendatud simulatsioonikeskkond tehisreaalsuses Tööstus 4.0 põhimõtetest lähtuvalt. Tulemuseks arendasid uurimisgrupi teadlased välja täiesti uue mudeli, kus tekitatakse digikaksik vahekihina virtuaalreaalsusesse loodud keskkonna ja reaalse roboti juhtimissüsteemi vahele.  Kasutades digitaalsete kaksikute kontseptsiooni mitte ainult simulatsioonivahendite, vaid ka kahesuunaliselt sünkroniseeritavate digitaalsete kaksikute loomise metoodika arendamiseks, võimaldab see tööstusrobotite tootmisraku näitel hallata ja juhtida tehast simulatsioonikeskkonnast reaalajas.
Koostöös USA teadlastega panustavad rühma liikmed nutikate simulatsioonide rahvusvaheliste standardite loomisse, et luua tööstuses ohutud automatiseeritud töökohad inimestele. Septembris alanud koostöö USA Riikliku Standardite ja Tehnoloogiate Instituudiga  (NIST) keskendub digitaalse kaksikutele ning inimese ja roboti koostööle. Eesmärgiks on hinnata inimeste tegevust tööstuses robotite juures ning seejärel luua ohutud meetmed ning süsteemid masinate operaatorite jaoks.