New Energy Technologies -tapaaminen

Tapasimme keskiviikkona 15.3. Alpi Rimpin New Energy Technologies -työryhmästä Nanotalolla. Keskustelimme tulostimen käyttöön liittyvistä käytännön asioista ja erityisesti tulosteen johtavuuteen vaikuttavista seikoista. Lisäksi saimme Alpilta paljon uusia ajatuksia liikeideaamme koskien.

Alpi oli omissa kokeiluissaan saanut valokuvapaperille tulostetun johteen johtamaan, mitä saattoi osaltaan edesauttaa tulosteen lämmittäminen noin 60 asteessa lämpölevyllä sekä tulostettavan kuvan väritilan valitseminen niin, että kuva sisältää vain mustaa. Toisaalta olimme tulostaneet vastaavilla asetuksilla itsekin, ja lisäksi olimme Alpin tapaan valinneet vieläpä valokuvapaperille suunnatut tulostusasetukset käyttöön, mutta omat tulosteemme paperille eivät silti johtaneet. Syy voisi siis olla tulosteen lämmittämisessä, mitä voisimme tutkia lisää. Alpilta kuulimme hänen perehdyttyään mustetoimittajan AgIC:n tuotteisiin myös, että käyttämämme nanopartikkelimuste ei tulisi tarvita mitään tulosteen jälkikäsittelyä, kun tulostus tapahtuu AgIC:n omalle kalvomateriaalille. Tälle kalvolle olemmekin saaneet jo onnistuneita tulostuksia, mutta vaihtoehtoja olisi silti aina mukava yhä löytää.

Juteltuamme liikeideastamme päätimme muuttaa projektimme suuntaa siten, että keskitymme lopulta vain peruskouluihin asiakaskuntana. Tarjoamme peruskouluille palvelun, joka helpottaa elektroniikan ja sähköopin opetusta. Koulut voivat tilata meiltä helposti käyttöön otettavan tulostinpaketin ja määräaikaisen käyttöoikeuden verkkopohjaiseen opetus-/suunnitteluohjelmaamme. Ohjelmassa on lapsille lähestyttävä käyttöliittymä sekä opetushenkilökunnalle toiminnallisuus tilata lisää mustetta tai kalvoja tarpeen mukaan. Ohjelma voi myös ehdottaa lisämusteen tilaamista kun tulostin ilmaisee musteen olevan vähissä. Asiakkaat tekevät meille vuositilauksen, johon sisältyy käyttöoikeus ohjelmistoon ja materiaalien täydennystilaukset tiettyyn enimmäismäärään asti. Tilaukseen sisältyy myös verkkopohjainen asiakaspalvelu.

Pääsimme vierailun lopulla vielä piipahtamaan tutkimusryhmän labrassa ja näimme millaisilla välineillä he tutkivat erilaisia tulostuskeinoja osana esimerkiksi aurinkokennojen kehittämistä. Muun muassa näkemämme tutkimusryhmän mustesuihkutulostin oli hieman edistyneempi kuin meidän käyttämämme Epson-tulostin, jolle emme aivan yhtä tarkasti voi määritellä tulostuksen eri parametreja tai jonka toiminta saattaa välillä olla melko mystistä ja ailahtelevaa. Toisaalta omaan tarkoitukseemme tulostimemme on silti aivan riittävä.

Nanotalo

 

3. Esitys

Viime perjantaina pidimme ryhmämme kolmannen esityksen projektimme tilasta ja esittelimme ideaamme painetun elektroniikan suunnitteluun tarkoitetusta verkkosovelluksesta. Tämä idea, jonka kehittämisestä tuli projektimme nykyinen suunta, on sen verran tuore, että emme olleet aiemmissa esityksissä vielä ehtineet tuoda sitä muille ryhmille esille.

Esitys sujui hyvin ja saimme meille annetussa ajassa eli seitsemässä minuutissa käytyä mielestämme tärkeimmät projektimme kuulumiset läpi. Esittelimme verkkosovelluksen idean ja näytimme tuotteen suunnitelmakuvan, joka kuvaa vielä raakaversiota ideastamme. Kävimme myös nopeasti läpi projekissa tiedostamamme haasteet, joista merkittävimpinä voidaan mainita teknisen toteutuksen mahdolliset vaikeudet sekä liiketoimintasuunnitelman rakentaminen. Liiketoimintasuunnitelmaamme emme ole vielä kovin tarkkaan ehtineet työstää, ideoita on kuitenkin jo esimerkiksi se että sovellus halutaan helposti saataville siten että sitä käytetään selaimesta, ja tuotto saadaan mahdollisesti kiinteästä kertamaksusta tai jatkuvasta tilauksesta. Jos asiakas on yksityisen henkilön sijaan vaikkapa koulu, niin tuottavuus pitää vielä miettiä tässäkin tapauksessa. Tekninen toteutus meillä taas on vielä kovinkin alussa ja perjantain esitykseen mennessä ei vielä oltu ehditty sitä käytännössä aloittaa.

Esityksen jälkeen kuulimme, että verkkosovelluksen suunnittelu juuri peruskoulukäyttöön voisi olla meille hyvä rajaus työlle. Tällöin jättäisimme suunnitelmistamme elektroniikkaharrastelijat pois, joiden tarpeita olimme ajatelleet myös ottaa huomioon suunnittelutyökaluamme työstettässä. Saimme myös yleisöltä kiinnostuneita kysymyksiä siitä onko ideamme ainutlaatuinen ja missä vaiheessa sovelluksen varsinaisen toteutuksen kanssa olemme. Idean ainutlaatuisuudesta voidaan mainita, että ryhmämme ei ole samaan tarpeeseen vastaavaa tuotetta löytänyt, jonka kuka vain yksityishenkilö saisi helposti käyttöönsä. Tarkempaa palautetta saimme lisäksi vielä toiselta kurssin ryhmältä. He olisivat toivoneet esitykseen ihan konkreettista tilannekuvaa alasta. Mitä tekniikkamme tarjoaa tavalliseen piirisuunnitteluun verrattuna? Tähän vastaten ideamme on varsinkin yksinkertaistaa, nopeuttaa ja helpottaa suunnitteluprosessia siten, että painettu elektroniikka tekniikkana tuo elektroniikan yleensäkin laajemmalle yleisölle helposti lähestyttäväksi ja käytettäväksi. Alalla on selvä kasvupotentiaali sen jatkuvasti kehittyessä varsinkin yhdessä eri nanomateriaalien kehityksen kanssa, joita hyödynnetään johtavissa musteissa. Toinen palautteen tärkeä pointti oli toivomus kuulla tarkemmin sovelluksen teknisen toteutuksen tämänhetkisestä tilasta (ja ryhmän toive oli myös saada tuotteemme yleensäkin sellaiseen tilaan, että sillä saisi suoraa palautetta loppukäyttäjältä). Perjantaina kerrottavaa teknisestä toteutuksestamme ei kuitenkaan vielä oikein ollut, mutta nyt sovelluksellemme on kuitenkin luotu oma Aallon GitLab-projekti, ja toteutusta on aloiteltu Pasin toimesta.

Seuraavaksi tulemme ryhmämme kesken paneutumaan tarkemmin projektimme BMC-liiketoimintasuunnitelmaan ja varsinkin ansaintamalleihin, jotka meidän tulee vielä tämän viikon aikana visualisoida. Viikolle on myös pari asiantuntijatapaamista sovittuna, jolloin pääsemme juttelemaan aiheestamme alaa tuntevien kanssa.

Palautetta ja ideoita Elepajasta

Saimme tänään VTT:ltä vastauksen ja sovimme seuraavaksi sopivan tapaamisajankohdan. Olimme myös yhteydessä Fablabiin ja sovimme tapaamisesta heidän kanssaan. Lisäksi otimme tänään yhteyttä Sähköinsinöörikillan Elepajaan kysyäksemme kommentteja ja kehitysideoita projektiimme liittyen.

Elepajalta saimme kuulla, että suunnitteluohjelman toteuttaminen web-palveluna olisi hyvä idea. Siellä ehdotettiin, että lisäisimme ohjelmaan työkalun, jolla pystyy mittaamaan piirin jännitteitä ja virtoja tietyssä kohdassa piiriä sekä virransietokykylaskurin piirille. Lisäksi suositeltiin lisäämään ohjelmaan importtaus- ja eksporttausmahdollisuus olemassa olevien piirisuunnitteluohjelmien välillä ja kenties eräänlainen liitännäinen, jolla ohjelmistomme voitaisiin integroida esimerkiksi Kicad- tai Eagle-piirisuunnitteluohjelmistoihin. Myös toivottiin mahdollisuutta käyttää pikakomentoja, jotka voisivat esimerkiksi  noudattaa olemassa olevien ohjelmistojen näppäinyhdistelmiä ja olla muutettavissa.

Työsuunnitelman päivitystä ja proton suunnittelua

Kokoonnuimme yhdessä muotoilemaan työsuunnitelmaamme, jonka ensiversio oli vielä vaillinainen. Parin tunnin mietinnän ja keskustelun jälkeen suunnitelman sisältö muuttuikin reippaasti parempaan päin.

Ensimmäiset karkeat suunnitelmakuvat tuotteestamme on jo tehty, ja jatkoa rupeamme rakentamaan näiden päälle.

CaptureSeuraavan kerran tapaamme ryhmän kanssa torstaina, jolloin teemme perjantaita varten esityksen valmiiksi.

Päätöksiä

Perjantaina kävimme ryhmille yhteisellä luennolla asiakaskuntia läpi. Pohdimme vielä tässä yhteydessä ryhmämme lopullista tuotefokusta, jonka valitsemisen deadlineksi olimme yhteisesti juuri tämän perjantain päättäneet. Valikoimme varsinkin tulostettujen lämpöelementtien ja tulostuksen opetuskäyttömahdollisuuden välillä.

Päädyimme lopulta valitsemaan painetun elektroniikan valjastamisen opetuskäyttöön hyöynnettäväksi meille sopivaksi aiheeksi, johon voimme nyt täysillä panostaa asiakaskuntaa ja liiketoimintamallia mietittäessä. Tässä aiheessa ryhmäämme kiinnosti varsinkin mahdollisuus päästä hyödyntämään projektissa myös jollain muotoa ohjelmointitaitoja, ja tarkoituksena oliskin saada aikaan prototyyppi tai demo jonkinlaisesta yksinkertaisesta virtapiirien suunnittelutyökalusta, joka olisi tarpeeksi selkeä varsinkin peruskouluikäisten oppimisen tueksi, tai miksei myös harrastelijalle omiin projekteihin sovellettavaksi.

Kävimme myös jälleen Energy Garagella käyttämässä ryhmämme käytössä olevaa tulostinta, ja tällä kertaa tulostimme nanopartikkelimustetta myös musteen toimittaneen yrityksen, AgIC:n, omalle kalvomateriaalille. Lähdimme testaamaan tätä sekä aikaisempia tulosteitamme Aallon kampuksen Nanotalolle ohjaajamme Janne Halmen työryhmän labraan.

Testasimme sekä omien tulostustemme aikaansaamaa jälkeä kalvolle, että mustevalmistajan valmiita mallikappaletulosteita. Silmämääräisen vertailun lisäksi vertasimme varsinkin näiden paksuutta, olisiko oma tulosteemme jostain syystä riittämättömän ohut tai katkeileva, mikä selittäisi johtamattomuuden. Mittauslaitteen avulla saimme mitattua johteen paksuutta jopa nanometrien suuruusluokassa, ja omalle tulosteellemme saimme paksuuden noin 440-540 nm haarukassa. Mallikappaleelle luotettavin mittaus osoitti johteen paksuudeksi noin 480 nm eli mukavasti oman tulosteemme suuruusluokkaan.

429904198_132434

Mittalaite tulostetun johteen paksuuden mittaamiseen. Herkkä neula seuraa pinnanmuotoja ja mittaa kuinka koholla tuloste on.

Itse tulostusjälki oli mallikappaleessa kyllä siistimpää, kun tarkempi tarkastelu johteisiin lähentämällä osoitti meidän tulosteemme olevan hieman epäsäännöllisempää, mutta kuitenkin tarpeeksi yhtenäistä, että virranjohtumiselle ei tulisi olla esteitä.

AgIC reuna

AgIC:n valmistaman mallikappaletulosteen reunaa.

Oma A1 reuna

Oma tulosteemme, joka on tulostettu kuluttajatason mustesuihkutulostimella.

 

Lopulta uusi virranjohtavuusmittaus osoittikin, että itse tulostamamme johde saatiin vihdoin johtamaan sähköä, kun tulostus oli tehty mustevalmistajan omalle kalvolle. Vastuskin oli järkevän suuruinen noin 20-50 ohmin välillä ja vastaava mallikappaleen valmiisiin johtimiin.

Seuraavaksi ryhmämme valmistautuu ensi viikolla järjestettävään kolmanteen esitykseen projektin tilasta. Tätä ajatellen tulemme myös keräämään palautetta mahdollisilta tulevilta asiakaskunniltamme ideoistamme ja hyödynnämme näitä tuloksia kolmannessa esityksessämme.

Tuoteideat – miten kaupallistua

Ryhmämme on projektin aikana heitellyt ilmoille useita tuoteideoita, joihin painettua elektroniikkaa voisi hyödyntää. Idean tulisi kuitenkin olla sellainen että saisimme itse sitä demottua, ja projektikurssin luonteen mukaisesti mahdollistaisi meidän tutkia ja arvioida idean liiketoimintapotentiaalia, asiakaskuntaa sekä ansaintamallia. Ideoitamme ovat tähän mennessä olleet:

  • Taitto-/kosketussensori – tälle idealle voitaisiin kehittää useita sovelluskohteita puetun elektroniikan saralta. Sensorin saisi helposti ja mukavasti osaksi vaatetta, jossa toiminnalisuus voisi olla esimerkiksi liikkumisen mittaaminen tai kosketusnäppäimet takin hihassa.
  • Istuimen-/kädenlämmitin – tulostettu lämpöelementti olisi taipuisa ja kestävä tuote, jota voitaisiin kaupata esimerkiksi talvirukkaseen sujautettavaksi lämmittämään käsiä kovilla pakkasilla. Tai sitten ohuen ja taipuisan lämpövastuksen voisi liittää istuinalustaan, jolloin ulkona voisi hieman viileälläkin säällä viihtyä istuskelemassa.
  • Työkalu opetukseen/protoiluun – painettu elektroniikka voisi yksinkertaisuutensa ja helpon toteutuksen ansiosta soveltua esimerkiksi peruskouluihin opetuksen tueksi. Virtapiirien toimintaa olisi helppo esitellä ja demota lapsille, jotka voisivat myös vaikka teknisen työn tunneilla liittää tällaista elektroniikkaa omiin töihinsä. Helppokäyttöinen ohjelma tulostettavien piirien suunnitteluun voisi olla hyvä apu myös omatoimisille harrastajille, jos se on helposti saatavilla kaikille.
  • Elektroniikkaa vaatteessa – vielä jo mainittujen sensorien lisäksi vaatteessa voisi olla lisäksi esimerkiksi LED-valoja. Nämä voisivat olla pimeään vuodenaikaan sopivia esimerkiksi turvaliiviin henkilön, tai miksei vaikka lemmikin, näkyvyyden parantamiseksi.

Testailua ja ideointia

Ryhmä kokoontui keskiviikkona Energy Garagelle suunnittelemaan saamamme palautteen perusteella projektimme nykyistä suuntaa. Testasimme musteen johtavuutta taas. Tällä kertaa kokeilimme siihen tulostamisen jälkeen lämpökäsittelyä yksinkertaisesti hiustenkuivaimella tulostettua johdinta lämmittämällä, mutta musteen johtavuus pysyi edelleen heikkona.

Teknisten ongelmien iskettyä siirryimme kehittelemään uusia tuoteideoita, joista yksi oli tulostettu polkupyörän penkinlämmitin. Taipuva lämmityselementti olisi myös mahdollinen kahvanlämmittimessä, tai vaikka takin selässä. Asiakaskuntaa mietimme vielä, haluammeko tehdä kuluttajatuotteen joka hyödyntää tulostettua elektroniikkaa, vai tuottaa palveluidean joka liittyy tulostamiseen. Tulimme siihen tulokseen, että pienelektroniikkaharrastajat asiakaskuntana ovat lähinnä kiinnostuneet itse tulostimesta, eli valmistusmetodista, mikä oli jo Inkslayerin fokus. Tästä syystä aloimme miettiä, että tuotettamme voisi hyödyntää opetuskäytössä, esimerkiksi peruskouluissa. Internet-sovellus jolla voit piirtää oman piirisi, ja jossa olisi erilaiset tulostettavat komponentit (vastukset, kondensaattorit, liukupotentiometrit, hipaisukatkaisijat) suoraan raahattavissa omaan piirrustukseen.

Tiimimme päättää tuotefokuksen perjantaina, jonka jälkeen lähdemme kartoittamaan asiakkailta tarvetta sekä maksuhalua.

Olimme myös yhteydessä VTT:n suuntaan, jotta pääsisimme mahdollisimman pian vierailulle ja kuulemaan asiasta alan asiantuntijoilta.

Tilannepäivitys

Tänään pidimme esityksen projektimme tämänhetkisestä tilanteesta sekä jatkoimme projektin suunnittelua. Tällä hetkellä on vielä epäselvää, että mikä projektin lopullinen suunta on. Tämä johtuu ainakin osittain siitä, että kun aloitimme projektin niin kukaan ryhmässä ei erityisesti tiennyt että minkälaista elektroniikkaa voimme painaa. Erityisesti on otettava huomioon käytettävissä oleva laitteisto ja muste. Tämänkaltaiset tekniset rajoitteet ovat tärkeä havaita ja mielellään jo aikaisessa vaiheessa jos haluamme tehdä mitään käytännön fyysistä prototyyppiä.

Kävimme keskustelua projektin mahdollista suuntauksista kuten painetun elektroniikan käytöstä palveluna, tuotteen tai sen osien valmistamisesta sekä erilaisten painetun elektroniikan menetelmien kehittämisestä.

Törmäsimme myös ongelmaan että tulostamamme testi ei johtanutkaan sähköä. Tästä syystä joudumme selvittelemään teknisiä ongelmia, mikäli aiomme saada mitään konkreettista tuotetta aikaiseksi.

johtavuusmittaus

Tulosteen virranjohtavuuden mittailua.

Suunnittelimme ottavamme yhteyttä VTT:n inkjet asiantuntijaan saadaksemme vinkkejä tulostimen käytöstä, mahdollisuuksista ja ehkä jopa tämänhetkisistä kokemistamme ongelmista.

Toinen paikka mistä lähdemme selvittämään teknologian mahdollisuuksia ja mahdollisia tuoteideoita on Aalto-yliopiston Elepaja, jossa on monia kiinnostuneita harrastelijoita. Elepajan kautta voisimme saada hyviä ideoita ja näkökulmia siihen miten alan harrastajat voisivat käyttää painettua elektroniikkaa. Tämä voisi tukea myös harkitsemaamme suuntaa, jossa olemme miettineet painetun elektroniikan olevan erittäin hyödyllistä harrastelijoiden prototyyppailuun.

Palautteesta saimme myös käsityksen siitä, että meidän on tehtävä konkreettisempi suunnitelma työtä ja ajankäyttöä ajatellen.

Inkslayerin perintö

Viime kertaisen ryhmille yhteisen perjantaisession jälkeen toivottiin ryhmien olevan yhteydessä myös ryhmänsä ulkopuolisiin tiedonlähteisiin, kukin aiheensa tiimoilta. Meidän ryhmällemme suositeltiin esimerkiksi kontaktoitavaksi viime syksynä kurssin suorittanutta Inkslayer-ryhmää, jonka jäsenet olivat jo työskennelleet läheisesti aiheeseemme liittyvän ongelman parissa. He olivat saaneet kasattua tavallisesta kuluttajatason tulostimesta sähköä johtavaa hopeananopartikkelimustetta mustesuihkutulostavan tuotteen.

Olimme yhteydessä Inkslayerin jäseniin, joilta parilta saimme lopulta mietteitä ja neuvoja projektin tekoon. Heidän tarjoamistaan ajatuksista sekä heidän oman projektinsa dokumentaatiosta saimme vinkkejä pohdittavaksi oman tekemisemme kehittämiseen. Myös heidän ryhmänsä oli hieman ehtinyt ideoida mihin tulostinta käyttää, vaikka he eivät käytännössä tähän asti oman projektinsa puitteissa ehtineetkään. Jo tulostimen toimimaan saattamisen parissa työskentely oli osoittautunut vaativaksi. Käyttöideat olivat kuitenkin lähellä omiamme: vaikka tekniikkaa voisi hyödyntää esimerkiksi aurinkokennoihin tai monenlaisiin materiaalipinnotteisiin, painettu elektroniikka valittiin kuitenkin selkeimmäksi tulostimen hyödyntämisen kohteeksi. Painetussa elektroniikassa taas viehätti mahdollisuus erilaisten komponenttien tulostamiseen, ja Inkslayer lähti tutkimaan miten kaupata tulostintekniikkaa elektroniikan tee-se-itse-harrastelijoille tai vaikka opetuskäyttöön.

Meidän ryhmämme on myös ehtinyt rajata mahdollisen asiakaskunnan hyvin samankaltaiseksi. Juuri näitä ihmisiä edullinen sähköpiirien rakentelu voisi kiinnostaa hyvinkin kotikutoisella laitteistolla. Aikaisempi ryhmä oli kuitenkin jo tutkinut omassa työssään itse tulostintekniikan eli laitteiston mahdollisuuksia näillä markkinoilla, kun me taas haluaisimme saada aikaiseksi prototyypin jostain konkreettisesta tulostetusta tuotteesta ja lähteä sitä kautta esittelemään painetun elektroniikan potentiaalia. Suurta mielenkiintoa omassa ryhmässämme on ainakin herättänyt idea mahdollisesti vaatteeseen liitettävästä taivutussensorista, joka voisi määrittää liikettä, ja tästä kerääntyvää dataa voitaisiin myös ohjelmointitaitoja hyväksikäyttäen hyödyntää vaikkapa laskemaan käyttäjän askelia.

Vinkkinä tulevaa ajatellen Inkslayeriltä kehotettiin meitä tekemään mahdollisimman aikaisessa vaiheessa kontaktointia yrityksiin, mahdollisiin asiakaskuntiin tai mihin vain asiantuntijalähteeseen, sekä kartoittaa tarvittavat materiaalit ja tehdä mahdollisesti näiden tilaukset. Paljon olisi odotettavasti viivästyksiä näihin liittyen. Eli kurssin aktiivisten tuntien ja tehtävien ulkopuoliset askareet nopeasti hoitamalla ja viikoittaisiin tehtäviin kunnolla panostamalla saisi ryhmä työstään lopulta paljon irti.

Suunnittelua ja tulevaisuudennäkymiä

Kokoonnuimme tänään Maarintalolle ideoimaan tulostetun elektroniikan sovelluksia, erityisesti tulostettavia komponentteja ja niiden tarjoamia etuja perinteisiin elektroniikan komponentteihin verrattuna. Totesimme, että niin sanottu ”bottom-up” -lähestymistapa voisi parhaiten toimia projektimme toteutuksessa. Toisin sanoen suunnittelemme ja testaamme ensin yksittäisiä tulostettavia komponentteja kuten kondensaattoreita, taivutussensoreita ja säätövastuksia ennen kuin rupeamme kehittämään monimutkaisempia ja kunnianhimoisempia sovelluksia niitä käyttäen.

Lisäksi suunnittelimme ja valmistelimme huomenna aamulla pidettävää esitystä ja pohdimme protoaihiotamme sekä projektin tulevaisuutta ja aikataulutusta.