science museum

Kulkuneuvoja esittelevässä hallissa on myös monenlaista muuta vempeleistöä. Oikeastaan kiinnostavimpia ovat koko seinän peittävissä vitriineissä olevat arkipäivän esineet. Koosteet on järjestetty aikakausittain, mutta muuten esineet ovat sikin sokin – aivan kuten keskivertokodin tavarat todellisessa elämässäkin.

Jo ensimmäisten osastojen jälkeen on valmis turvautumaan museokahvilan tarjontaan, joka antaa voimia suunnata ylempiin kerroksiin.

Museon voi yrittää käydä läpi järjestelmällisesti, mutta paraskin yritys menee helposti kiville: kiinnostavaa nähtävää on niin paljon ja joka puolella, että hyvin pian kokonaisuudesta alkaa poimia helmiä kuin rusinoita pullasta.

Yksi iso tila oli omistettu lentosimulaattoreille. Kävijät voivat omakohtaisesti kokea lentämisen riemua sinne tänne kieppuvissa simulaattoreissa. Niiden ulkopuolella on isot näytöt, joista saattaa seurata virtuaalisen lentokoneen ohjaamosta avautuvaa kuvitteellista näkymää.

Kokemusta täydentää 3D-teatterissa pyörivä Red Arrows -taitolentoryhmän ilma-akrobatiaa esittelevä elokuva (vaikka museoon ei ole pääsymaksua, elokuviin täytyy ostaa lippu).

Ylivoimaisesti esteettisin on 1700-luvun tiedettä ja erityisesti tekniikkaa esittelevä osasto. Lasivitriineissä on toinen toistaan taidokkaammin toteutettuja mittalaitteita, optisia instrumentteja ja erilaisten kojeiden pienoismalleja.

Jälleen kerran voi vain ihmetellä, kuinka paljon asioita tiedettiin ja osattiin jo vuosisatoja sitten. Ja kuinka paljon aikaa ja vaivaa saatettiin uhrata ”turhaan” työhön, esineiden ylenpalttiseen koristeluun.

Museo on aina museo, joten suuri osa eri osastojen esineistöstä on lasivitriinien tai -seinien sisällä. Jos sormet alkavat syyhytä oikein tosissaan, voi hakeutua ”laukaisualustalle”. Kolmoskerroksen Launchpad on tiedekeskus Heurekan tyyppinen osasto, jonka yli 50 kohteessa voi tehdä itse erilaisia kokeita eri tieteen ja tekniikan aloilta.

Neuvoja saa ”selittäjiltä” (Explainers), jotka auliisti opastavat laitteiden käytössä ja pitävät myös erilaisia esityksiä, joissa tutustutaan kiinnostaviin asioihin ja ilmiöihin.

Huh! Tässä vaiheessa alkavat jalat painaa jo aika tavalla. Jos on aikeissa viettää museossa koko päivän, kannattaa välillä istahtaa alas ja katsastaa IMAX-teatterin tarjonta. Tällä hetkellä museossa pyörivät 3D-elokuvat pingviineistä, merten elämästä, Hubble-avaruusteleskoopista ja kolmen kärpäsen salamatkasta Kuuhun Apollo 11 -aluksen mukana.

Jos päivän kallistuessa kohti iltaa alkaa tuntua epätoivoisesti siltä, että jotain on vielä näkemättä, on taatusti oikeassa. Museon kokoelmissa on yli 300 000 esinettä, joten osa jää vääjäämättä väliin. Ja vaikka kaiken onnistuisi näkemäänkin, osan ehtii jo unohtaa ennen kuin museosta lähtee pois. Kaiken lisäksi näyttelyitä uusitaan jatkuvasti.

Marraskuussa avautuu osasto, joka esittelee CERNin LHC-kiihdyttimen toimintaa ja sillä tehtävää tutkimustyötä. Viimeistään silloin on tultava uudestaan.

Tiedetuubin esittelemiä tiedekeskuksia ja muita kiinnostavia kohteita

Avaruus- ja lentokoneteollisuus ovat kuitenkin merkittävässä osassa kehitettäessä uutta tekniikkaa. Kumpainenkin käyttää komponentteja, joiden laatuvaatimukset ovat äärimmäisen tiukkoja. Samalla niiden on oltava mahdollisimman keveitä, sillä etenkin avaruusrakenteissa mutta toki myös lentokoneissa kaikki ylimääräinen paino on saatava karsittua.

Perinteisillä valu- ja työstömenetelmillä on usein pakko turvautua suoriin kulmiin ja krouveihin rakenteisiin, jotta vaatimukset lujuuden suhteen saavutetaan. 3D-tulostuksella komponenteista pystytään tekemään sulavalinjaisempia, tietyllä tavalla ”orgaanisia”: valmistusmetodi ei enää sanele muotoa, vaan komponentin käyttötarkoitus ja sille asetetut vaatimukset.

Additive Manufacturing eli ”kerrosvalmistus” toimii nimensä mukaisesti. CAD-ohjelmalla suunniteltu komponentti tulostetaan tietokoneen ohjaamalla laitteistolla, joka kasaa sen kerros kerrokselta. Näin pystytään valmistamaan esimerkiksi monimutkaisia, mutta keveitä verkkorakenteita, jollaisesta on esimerkki huomisessa päivän kuvassa.

Tulostuksen jäljiltä komponentti on muodoiltaan ja mitoiltaan jo hyvin lähellä lopullista, joten työstövaihe on yksinkertaisempi ja nopeampi, ja siinä syntyvä materiaalihukka on vain murto-osa perinteisen menetelmän hävikistä. Isokokoisiakin komponentteja pystytään valmistamaan yhden vuorokauden kuluessa ja tulostettavien komponenttien kokoskaala on suuri, millimetreistä metreihin – ainakin piakkoin.

3D-tulostusta kehitetään jo kovaa vauhtia eri puolilla maailmaa, mutta ESAn tavoitteena on lisätä hankkeensa avulla yhteistyötä ja kehittää laajamittaista tuotantoa. Avaruustutkimusta on aina moitittu kalleudesta ja jopa vähäisistä hyödyistä suhteessa siihen uhrattuihin rahasummiin – vaikka monet nykypäivän arkisilta tuntuvista asioista olisivat mahdottomia ilman avaruustekniikkaa.

AMAZE-hankkeen myötä tyyriiksi arvosteltu avaruusala on tavallaan maksamassa ”velkaansa” takaisin: avaruustekniikassa sovellettavaa 3D-tulostustekniikkaa kehittämällä pystytään parantamaan myös tavallisessa teollisuudessa käytettäviä menetelmiä. Jotkut puhuvat jopa ”kolmannesta teollisesta vallankumouksesta”.

Hilde Løken Larsen, Norsk Titanium AS -yrityksen tutkimus- ja kehitystoiminnan johtaja, näkee AMAZE-hankkeeseen osallistumisen luontevana osana Norjan avaruustoimintaa, vaikka projektilla on muitakin tavoitteita kuin tulostaa avaruusalusten osia. Larsenin mukaan avaruustekniikka on kuitenkin viemässä teollisuudenalaa voimakkaasti eteenpäin.

Larsenin edustama Norsk Titanium keskittyy nimensä mukaisesti titaanikomponenttien valmistukseen. Titaani on kevyttä ja lujaa, joten sitä on perinteisesti käytetty lentokoneiden ja avaruusalusten rakenteissa. Sen sulamispiste on liki 1700 celsiusastetta, mutta Larsenin esittelemässä tulostusmenetelmässä titaanin, alumiinin ja vanadiinin seoksesta valmistetun metallilangan sulattamiseen käytetään ionisoidun argonin muodostamaa plasmakaarta, jonka lämpötila on yli 5000 celsiusastetta.

”Tällä hetkellä kehitystyö kohdistuu erityisesti komponenttien rakenteelliseen laatuun. Kun osat tulostetaan kerros kerrokselta, niiden väliin ei saa jäädä vähäisimpiäkään saumoja tai huokoisuutta. Se on aikamoinen haaste, mutta olemme päässeet jo hyvin tuloksiin”, Larsen toteaa.

Omasta innostuksestaan huolimatta EADS Innovation Worksissa tutkimusryhmää johtava Jonathan Meyer toppuuttelee vielä innokkaampia: ”Joidenkin mielestä 3D-tulostus on ratkaisu kaikkeen. Ei se kuitenkaan ole. Sillä pystytään valmistamaan monia sellaisia komponentteja, joiden valmistus perinteisin valu- ja työstömenetelmin on hyvin hankalaa ja kallista tai tyystin mahdotonta, mutta silläkin on rajoituksensa. Hassua kyllä, yksinkertaiset asiat ovat hankalimpia. Yksi hyvä esimerkki ovat umpimetalliset, massiiviset kappaleet. Sellaisia ei kannata valmistaa 3D-tulostuksella, koska niihin muodostuu voimakkaita jännityksiä.”

Tieteiskirjallisuuden kuvitelmat ovat silti muuttumassa vähitellen todellisuudeksi, kun metallijauheesta tai -langasta voidaan tulostaa melkein minkämuotoisia kappaleita tahansa. Ja kohta myös missä tahansa: Kansainväliselle avaruusasemalle ollaan viemässä ensi vuonna 3D-tulostinta. Tosin Meyer on siinäkin suhteessa sanoissaan varovainen: ”Pikapuoliin science fiction voi olla todellisuutta, mutta ei ihan vielä.”

Aiheeseen liittyy Lontoon Tiedemuseossa vastikään avattu näyttely 3D: printing the future, joka on avoinna ensi kesään saakka. Lisätietoja löytyy Tiedemuseon sivuilta.

3D-tulostuksen avaruussovelluksista on kerrottu tarkemmin Tiedetuubin ESA-blogissa.