Amet: Tallinna Tehnikaülikooli inseneriteaduskonna elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi professor.
Peamised uurimissuunad: elektrotehnika valdkond – elektrimasinad, elektrimasinate projekteerimine, elektrimasinate juhtimie, elektrimasinate rikked ja diagnostika, 3D-prinditud elektrimasinad.
Ants Kallaste uurimisvaldkond seondub mehhanotehnika, automaatika, tööstustehnoloogiaga, täpsemalt elektrotehnika ja mootorite ning ajamitega. Viimastel aastatel on ta spetsialiseerunud elektrimasinate projekteerimisele ja juhtimisele, iseäranis, mis puudutab elektrimasinate 3D printimist. Lisaks kuulub Kallaste töövaldkonda ka elektrimasinate rikked ja diagnostika. Oluline koht on ka auditoorsel tööl TalTechis ning elektromagnetismi ja elektrimasinate valdkonna õppematerjalide koostamine.
Kust sa pärit oled ja kui kaua oled teadusvaldkonnas tegutsenud?
Pärit olen Pärnumaalt, väikesest Are külast. Kui teaduses tegutsemise algusajaks võtta bakalaureuse lõputöö kaitsmine, siis see toimus 2004. aastal. Magistrikraadi ja insenerikutse sain 2006. aastal, kui juba ülikoolis tööl olin. Akadeemilise töö alguseks võibki lugeda minu bakalaureuse lõputöö tegemise aega, kui ma liitusin elektrotehnika aluste ja elektrimasinate instituudiga. Seal alustasin tuulegeneraatorite projekteerimisega, mis siis oli meil veel üsna uudne ala ning tundus huvitav. Pärast magistriõpet astusin ma doktorantuuri ning samal ajal läksin tööstusesse tööle, et saada ka praktilist kogemust.
Niisiis olin aastatel 2007–2011 Energiatehnika OÜ-s insener, hiljem veel aasta elektriinsener ettevõttes OÜ Goliath Wind, kus aitasin välja töötada 3 MW võimsusega tuulegeneraatorit. Aastast 2012 olen olnud Tallinna Tehnikaülikoolis energeetikateaduskonna elektrotehnika instituudis, millest nüüdseks on saanud inseneriteaduskonna elektroenergeetika ja mehhatroonika instituut – alguses teadurina, siis vanemteadurina ja nüüd olen professor.
Kuidas sa teadusesse sattusid ja mis sind teaduse juures köidab?
Kuna gümnaasiumis olid reaalained tugevad, siis tuli nende eeldustega midagi ette võtta ja nii läksin Tallinna Tehnikaülikooli õppima elektriajamite ja jõuelektroonika eriala. Sellest valdkonnast oli mul vähemalt mingi arusaamine olemas ja teadsin, mida see endast kujutab. Ülikoolis oli just hakatud tegelema tuulegeneraatorite arendamisega ning liitusin selle töögrupiga, et keerulisele ja paljuski teoreetilisele elektriteemale saada elektrimasinaid ehitades kõrvale ka füüsiline mõõde.
Hiljem elektriinsenerina töötades tuli mõte, et võiks itöötamise kõrvalt ka doktoritöö ära teha. Seda enam, et tehnikaülikoolis oli elektrimasinatesse puutuv kompetents sel ajal küllaltki tahaplaanile jäänud. Nii sai eesmärgiks seatud koondada siia rohkem elektrimasinate ja -magnetismi alaseid teadmisi.
Elektrimasinad on kogu elektrivaldkonna juures üks olulisemaid suundi, sest elektrienergia toodetakse suures osas elektrimasinate abil ja enam kui pool toodetud elektrist ka tarbitakse elektrimasinate poolt. Nii on see vajalik valdkond, millega tegelda ja mida sügavuti uurida. Ja kindlasti pole see teema, mis aja jooksul kuidagi hääbuks või mille olulisus kaoks.
Milline on praegu käsil olev uurimisprobleem ja miks sellega tegelemine oluline on?
Ega elektrile ja sellega käitatavatele masinatele pragu küll maailmas erilist alternatiivi ei näe. Ja kuna elektrimasinate võimalikult efektiivne kasutamine ja arendamine on ühiskonnale niivõrd oluline, siis on vaja ka elektrimasinate alast kompetentsi hoida ja kasvatada.
Püüame viia tehnika taset selleni, et tekiks tööstuslik võimekus elektrimasinaid 3D-printida. See oleks konkreetne väljund meie majanduse hüvanguks.
Meie instituudis tegeldakse mitte ainult elektrimasinate juhtimise temaatikaga, vaid ka nende projekteerimise ja tööpõhimõtete täiustamisega. See on justkui elektri ja mehaanika kokku sobitamine võimalikult harmoonilisel moel. Elektriseade kui selline on meil olemas juba üle saja aasta, aga tarvis on teada, kuidas toimib selle mehaanika, kuidas seal elekter käitub ning kuidas toimuvad muutuste protsessid. Kuna selline seade on elektrisüsteemis äärmiselt oluline komponent, siis on ka sellele esitatud projekteerimisnõuded kõrgele seatud. Seal on palju karakteristikuid, mis tuleb täpselt paika saada. Eesmärk on, et seade töötaks süsteemis tõrgeteta ja oleks efektiivne.
Mis on sinu teadusvaldkonnas seni suurimat ühiskondlikku mõju avaldanud avastused?
Viimased kaheksa aastat olen tegelenud 3D-prinditud elektrimasinate uurimise ja arendamisega. Alustasime tuulikutest, lähtudes soovist võtta juba nende projekteerimise juures arvesse kogu masina elutsüklit, sest pead tõstnud rohepöörde vaimuga käis kooskõlas eeldus, et masinad oleksid ka võimalikult efektiivselt ja keskkonda arvestavalt projekteeritud. Siia kuulub muu hulgas ka arvestus, kui palju üks või teine masin oma eluea jooksul energiat kulutab ja kuidas sellega projekteerimise juures arvestada.
Seejärel hakkas levima 3D-printimine, sh metalli 3D-printimine ja nii alustasime sisuliselt esimesena maailmas uurima võimalust elektrimasinaid 3D-printida, et neid toota. See pakub väga palju uuendusi ja võimalusi elektrimasina valmistamisel, mille tulemusena võiks kunagi tekkida uus tööstusharu. Nüüd püüamegi viia tehnika taset selleni, et tekiks tööstuslik võimekus elektrimasinaid 3D-printida. See oleks konkreetne väljund meie majanduse hüvanguks.
Mis on sinu uurimisvaldkonnast lähtudes tänases Eestis või maailmas kõige olulisem probleem?
Eestit ja meie uurimisrühma võib nimetada elektrimasinate 3D-printimises teerajajaks ning tänapäeval ka oluliseks kaasarääkijaks. Küll teeme koostööd mitmete välisülikoolidega, sest see teema pakub üha laialdasemat huvi. Tegevuse üks pool on metoodika väljatöötamine, kuidas toota, millise karakteristikuga masinaid saaks valmistada jne, ent selle juurde käib ka printimisprotsessi enda täiustamine, näiteks et kõigi kasutatavate materjali omadused oleksid määratud ja teada, kuidas need masinas käituvad. See on piisavalt interdistsiplinaarne tegevus, mida ei saa teha ainult ühe uurimisrühma ulatuses. Seega peab 3D-printimist käsitlev teadustegevus olema laiapõhjaline.
Meie oluline tegevus seondub ka juba olemasolevate masinate diagnostikaga, nende tõrgete põhjuste väljaselgitamise ja töökindluse tagamisega. Lisaks liiguvad selles suunas ka teadustööd, näiteks mis puudutab vigade ennetamist ja tõrgete prognoosimist ehk nn ennetavat diagnostikat, millega haakub tihedalt ka masinõpe. Üks uurimisvaldkond on see, kuidas masinate toite väärtuste mõõtmistega saaks vältida ülemäära paljude sensortite paigaldamist, et masinate tööd jälgida, samas saada aga vägagi usaldusväärsed tulemused masinas tekkinud parameetrite muutuste kohta.
Millise teadustöö tulemuse üle oled eriti uhke?
Oleme teinud TalTechis valmis praktiliselt maailma esimese 3D-prinditud elektrimasina töötava prototüübi. Selleks oli pisikene elektrimootor, mis töötab magnetilise takistuse põhimõttel. Selliseid masinaid rakendatakse sagedasti veoajamites. Tõsi, masina mootori mähised tehti ikkagi tavapärasel konventsionaalsel moel, sest TalTechis lihtsalt puudub veel võimekus vaske printida.
Praeguseks on sellel alal meil ka mõned patendid võetud. Need puudutavad 3D-printimist traditsioonilistest märksa suurema võimsustihedusega masinate tootmisel. See nõuab muu hulgas ka seda, et 3D-printimise enda tehnoloogia jõuaks veel mõnevõrra edasi areneda.
Mida sa oma teadustöös veel korda sooviks saata?
Suur ja pikk eesmärk on, et minu ja meie uurimisrühma saavutused jõuaksid reaalsesse tootmisse ja Eestis tekiks elektrimasinate 3D-printimisele spetsialiseerunud tööstusharu. Tekiksid uued ettevõtted või aitaks see valdkond luua lisandväärtust olemasolevatele ettevõtetele. 3D-printimine võimaldaks kasutusele võtta päris uudseid tehnoloogiaid, see oleks neile konkurentsieeliseks kogu maailmas. Aga see kõik nõuab teadusliku poole pealt veel üksjagu olulist tööd.
Olulise osa tegevusest moodustab ka õppetöö. Olen juba nii eesti kui inglise keeles publitseerinud ühe elektrimasinate raamatu, loodetavasti õnnestub lähiajal välja anda ka masinate ülesannete kogu. See on õppematerjal, mille abil saab teada, kuidas erinevate elektrimasinate karakteristikuid arvutada. Õppematerjali väljatöötamine on olulise tähtsusega, et see valdkond rakenduslikult areneks ja ka teadustöö edeneks.
Kuidas see lugu Sind end tundma pani? Saada Kommenteeri Loe kommentaare