Наразі доступна низка перспективних результатів досліджень на тему «порожнистих профілів на основі деревини». Дерев'яні порожнисті профілі були та продовжують розвиватися різними способами для легкого будівництва та промислової обробки – для виробництва споживчих товарів або для будівельного сектору, аж до компонентів у машинах та системах.
Усі підходи мають такі спільні характеристики: деревину можна отримати з місцевого лісництва або агролісівництва, вона потребує порівняно мало енергії для заготівлі та обробки, зберігає вуглець і забезпечує відновлювану енергію після закінчення терміну служби. Якщо цей матеріал замінить пластмаси, сталь або інші метали, він може зробити значний внесок у захист клімату та регіональний економічний розвиток.
Трубчасті компоненти, також відомі як порожнисті профілі, легкі, матеріалоємні та водночас стабільні. Це робить їх привабливими для численних застосувань, таких як несучі конструкції в будівельному секторі, виробництві автомобілів та меблів. Дерев'яні порожнисті профілі все ще є відносно рідкісними. Перспективні результати досліджень зараз відкривають шлях до нових застосувань цього матеріалу.
У рамках проекту Lignobraid вчені Дрезденського технічного університету (TU Dresden) успішно розробили порожнисті профілі, виготовлені з машинно-плетених шпонових смуг. Шпон виготовляється з необробленої деревини червоного бука та берези. Під час виготовлення компонентів у формі поверхня просочується біоепоксидною смолою.
Серед переваг нового процесу – високий ступінь автоматизації. Профілі мають чудові механічні властивості; наприклад, їхній модуль пружності порівнянний з модулем пружності склопластиків. Крім того, один і той самий профіль пропонує гнучкість дизайну, виготовляючись у різних поперечних перерізах, як круглих, так і квадратних.
Команда з Університету Касселя застосовує подібний текстильний підхід у проекті SALIX AFS . Також беруть участь Heinrich Kuper GmbH та Університет прикладних наук Гофа. До 2027 року вони працюють над промисловим та автоматизованим виробництвом тканих тканин та трубчастих плетених виробів діаметром до 40 см з безперервної нитки вербової деревини. Завдання полягає в цілеспрямованому розвитку машинних технологій у поєднанні з ниткою вербової деревини. Вербова деревина має сприятливе співвідношення пружності при згині, міцності на розтяг та ваги, що робить її ідеальною для легкого будівництва, серед інших застосувань. Текстильні конструкції з вербової деревини мають значний потенціал у дизайні, наприклад, в інтер'єрній архітектурі, а також для технічних застосувань, таких як композитні матеріали.
Інститут сталевих та дерев'яних конструкцій при Технічному університеті Дрездена та компанія GHEbavaria Maschinen GmbH зосередилися на масивній деревині у своєму проекті «Поперечне гнуття». Вони виготовили порожнисті профілі з масиву деревини, зігнуті перпендикулярно до волокон. У той час як гнуття вздовж волокон є сучасним досягненням у виробництві меблів, поперечне гнуття несучих поперечних перерізів є новою розробкою в будівельній галузі. Переваги цих профільованих дерев'яних профілів полягають у високій матеріалоємності, використанні будь-яких місцевих порід деревини та їх поєднанні з композитами, армованими волокнами. Це дозволяє профілям сприяти біорізноманіттю лісу, водночас задовольняючи всі будівельні вимоги. Дослідники передбачають потенційне застосування в будівельній галузі, а також у виробництві транспортних засобів, машин та меблів.
Дослідники з Niemeier Fahrzeugwerke GmbH в рамках проекту Woodtrusion розробили процес екструзії для безперервного виробництва високоміцних литих дерев'яних труб. Партнерами проекту були Steinbeis Innovation GmbH та Саксонський науково-дослідний інститут текстилю. Демонстраційна установка стискає кругово розташовані ялинові стовпи з невеликим діаметром приблизно 50 мм у трубчасті профілі під впливом тиску, вологості та температури. Обгортка скляними, вуглецевими або арамідними волокнами запобігає розширенню внаслідок відновлювальних сил. Супутні дослідження в Інституті сталевого та дерев'яного будівництва при технічному університеті Дрездена показали, що опора з литих дерев'яних труб, армована скловолокном, з товщиною стінки 2 см має несучу здатність 1200 кН. Таким чином, ці профілі є потенційною альтернативою сталевим конструкціям. Завдяки своїм властивостям гасіння вібрацій у поєднанні з малою вагою вони можуть бути цікавими, наприклад, для каркасних конструкцій.
Проєкт «Назад до природи» в Університеті прикладних наук Брауншвейга/Вольфенбюттеля мав на меті зовсім інше застосування: він прагнув кваліфікувати деревину для компонентів, що піддаються трибологічним навантаженням, тобто тертю та зносу. Одним із прикладів застосування була втулка підшипника ковзання. Дослідники використовували як основу втулки з масиву дерева, виготовлені традиційним способом фрезерування та токарної обробки. Вони попередньо модифікували ці втулки шляхом ущільнення, термічної обробки та просочення воском, щоб вони демонстрували кращі властивості у випробуваннях на тертя та знос, ніж поліетилен надвисокої молекулярної маси (UHMWPE) на основі викопного палива. Результати можуть бути особливо цікавими для виробників елементів підшипників ковзання, ущільнень, муфт та з'єднувальних елементів. Компоненти не виділяють ні стійких мікрочастинок, ні токсичних викидів, що є значною перевагою, особливо під час виробництва та обробки.
також читати
Вирубка німецьких лісів стає джерелом CO2 | Pugnalom
Біоводень з деревних відходів | Pugnalom
