Opublikowano już całą serię obiecujących wyników badań na temat „drewnopochodnych profili zamkniętych”. Drewniane profile zamknięte były i są rozwijane na różne sposoby w lekkim budownictwie i przetwórstwie przemysłowym – od produkcji dóbr konsumpcyjnych i sektora budowlanego po komponenty maszyn i urządzeń.
Wszystkie te podejścia mają jedną wspólną cechę: drewno może pochodzić z krajowego leśnictwa lub agroleśnictwa, wymaga stosunkowo niskiego nakładu energii podczas zbiorów i przetwarzania, magazynuje dwutlenek węgla i dostarcza energię odnawialną po zakończeniu okresu użytkowania. Zastępując tworzywa sztuczne, stal lub inne metale, materiał ten może wnieść znaczący wkład w ochronę klimatu i tworzenie wartości regionalnej.
Elementy rurowe, znane również jako profile puste, są lekkie, zużywają mniej materiału, a jednocześnie są wytrzymałe. To sprawia, że są atrakcyjne dla wielu zastosowań, takich jak konstrukcje nośne w budownictwie, motoryzacji czy produkcji mebli. Drewniane profile puste były dotychczas wyjątkiem. Obiecujące wyniki badań otwierają obecnie drzwi do nowych zastosowań tego materiału:
W ramach projektu Lignobraid naukowcy z Politechniki Drezdeńskiej (TU Dresden) z powodzeniem opracowali profile puste w środku wykonane z maszynowo plecionych pasków forniru. Forniry składają się z nieobrobionego drewna bukowego i brzozowego. Podczas produkcji komponentów w formie, powierzchnia jest impregnowana bio-epoksydową żywicą.
Jedną z zalet nowego procesu jest wysoki stopień automatyzacji. Profile charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, a ich moduł sprężystości jest porównywalny z modułem sprężystości tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym. Ponadto, możliwość projektowania pozwala na produkcję tego samego profilu o różnych przekrojach, zarówno okrągłych, jak i kwadratowych.
Zespół z Uniwersytetu w Kassel realizuje podobne podejście w zakresie tekstyliów w ramach projektu SALIX AFS . Zaangażowane są w to również firmy Heinrich Kuper GmbH i Hof University of Applied Sciences. Do 2027 roku pracują nad przemysłową i zautomatyzowaną produkcją tkanin i oplotów rurowych o średnicy do 40 cm z ciągłych nici z drewna wierzbowego. Wyzwanie polega na ukierunkowanym rozwoju technologii maszynowej w połączeniu z nicią z drewna wierzbowego. Drewno wierzbowe charakteryzuje się korzystnym stosunkiem sprężystości zginania, wytrzymałości na rozciąganie i masy, co czyni je idealnym materiałem do lekkich konstrukcji i innych zastosowań. Konstrukcje tekstylne wykonane z drewna wierzbowego oferują znaczny potencjał w projektowaniu, na przykład w architekturze wnętrz, ale także w zastosowaniach technicznych, takich jak materiały kompozytowe.
Instytut Konstrukcji Stalowych i Drewnianych Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie oraz firma GHEbavaria Maschinen GmbH wykorzystały drewno lite w swoim projekcie gięcia poprzecznego. Wyprodukowali z niego profile puste w środku, gięte w poprzek włókien. Podczas gdy gięcie wzdłuż włókien jest najnowocześniejszą techniką w budownictwie meblarskim, gięcie poprzeczne przekrojów nośnych jest nowością w budownictwie. Zaletą formowanych profili drewnianych jest ich wysoka efektywność materiałowa, wykorzystanie rodzimych gatunków drewna oraz połączenie z kompozytami włóknistymi, co pozwala profilom przyczyniać się do bioróżnorodności lasu, a jednocześnie spełniać wszystkie wymagania budowlane. Naukowcy dostrzegają potencjalne zastosowania w przemyśle budowlanym, a także w motoryzacji, inżynierii mechanicznej i meblarstwie.
Naukowcy koordynowani przez Niemeier Fahrzeugwerke GmbH opracowali w ramach projektu Woodtrusion proces wytłaczania do ciągłej produkcji wysokowytrzymałych formowanych rur drewnianych. Partnerami projektu były Steinbeis Innovation GmbH oraz Saksoński Instytut Badań nad Włókiennictwem. Instalacja demonstracyjna pod wpływem ciśnienia, wilgoci i temperatury prasuje ułożone kołowo pręty świerkowe o małej średnicy około 50 mm w profile rurowe. Owinięcie ich włóknami szklanymi, węglowymi lub aramidowymi zapobiega ponownemu rozprężaniu pod wpływem sił sprężystości. Towarzyszące badania w Instytucie Konstrukcji Stalowych i Drewnianych Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie wykazały, że wzmocniona włóknem szklanym rura słupowa z formowanego drewna o grubości ścianki 2 cm ma nośność 1200 kN. Profile te stanowią zatem potencjalną alternatywę dla konstrukcji stalowych. Dzięki właściwościom tłumienia drgań w połączeniu z niską masą mogą być one interesujące na przykład w konstrukcjach ramowych.
Projekt Back-to-Nature w Wyższej Szkole Zawodowej w Brunszwiku/Wolfenbüttel miał na celu zupełnie inne zastosowanie: kwalifikację drewna na komponenty tribologiczne, tj. elementy narażone na tarcie i zużycie. Jednym z przykładów zastosowania była tuleja łożyska ślizgowego. Naukowcy wykorzystali jako bazę tuleje z litego drewna, tradycyjnie wytwarzane metodą frezowania i toczenia. Wcześniej zmodyfikowali te tuleje poprzez zagęszczanie, obróbkę cieplną i impregnację woskiem, aby uzyskać lepsze właściwości w testach tarcia i zużycia niż polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE) na bazie paliw kopalnych. Wyniki mogą być szczególnie interesujące dla producentów elementów łożysk ślizgowych, uszczelnień, sprzęgieł i elementów złącznych. Komponenty te nie uwalniają trwałych mikrocząstek ani toksycznych gazów odlotowych, co jest szczególną zaletą podczas produkcji i przetwarzania.
Przeczytaj także
Wylesianie niemieckich lasów staje się źródłem CO2 | Pugnalom
Biowodór z odpadów drzewnych | Pugnalom
