Od teraz będzie łatwiej tworzyć złożone, poskręcane drewniane struktury poprzez wykorzystywanie tendencji drewna do puchnięcia i kurczenia się w reakcji na wilgotność. Technika ta została wykorzystana do stworzenia największej naturalnie skręcającej się wieży. Obiekt powstał w Niemczech.
Użycie drewna do produkcji złożonych i powyginanych kształtów wymaga zużywania dużej ilości energii oraz generuje sporo odpadów. Próbując zminimalizować te efekty uboczne, Markus Ruggeberg z Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology wraz ze swoim zespołem wypróbowali nową technikę, która polega na wytwarzaniu płaskich drewnianych paneli zaprojektowanych tak, aby wyginały się w określony kształt podczas schnięcia.
Nowa technika znacznie różni się od typowej, tradycyjnej produkcji, gdzie drewno najpierw wysycha, zanim zostanie poddane obróbce przez ciężki sprzęt, który wygnie drewno w określone struktury. W tym tradycyjnym podejściu wilgoć jest uznawana za wadę, ponieważ zmiany z niej wynikające mogą spowodować deformacje lub pękanie drewna.
Zespół w ramach idei proof-of-concept (czyli wykazaniu słuszności/poprawności pomysłu; w tym celu autor rozwiązania musi udowodnić możliwość realizacji koncepcji oraz możliwość osiągnięcia zakładanych rezultatów) stworzył budynek z samokształtującego się drewna w Niemczech. W maju 2019 roku powstał “The Urbach Tower” – 14-metrowa struktura złożona w całości ze świerkowych desek o wymiarach 5 metrów na 1.2 metra.
Aby samokształtujące się drewno było praktyczne w projektach na dużą skalę, inżynierowie muszą najpierw być w stanie przewidzieć jak drewno reaguje i odpowiada na różne warunki.
Zespół Ruggeberga przetestował tą technikę na deskach o grubości 15 do 45 milimetrów wykonanych z twardego buku europejskiego, a także na tych z drewna miększego, jak właśnie świerk norweski. Pierwsze działania przeprowadzano w ramach symulacji komputerowych i eksperymentów na mniejszą skalę.
Taki drewniany panel tworzy się poprzez sklejanie razem dwóch warstw sklejki, które biegną do siebie prostopadle. Produkowane są przy wilgotności drewna na poziomie 18% lub więcej, nawet o 10-15 procent więcej niż podczas tradycyjnego wytwarzania drewna.
Gdy wilgotność w drewnie spada, jedna warstwa kurczy się, podczas kiedy druga zostaje taka sama, jednocześnie wyginając właśnie drewno.
Inżynierowie programują drewno do zakrzywiania na różne sposoby, zmieniając sposób jego warstwowanie. Kiedy wyschną, warstwy są blokowane ze sobą, zamykając jakby drewno w tym zgiętym układzie. Nie zmieni się to już potem, niezależnie jak bardzo wilgotna będzie atmosfera.
“Technika ta może zrewolucjonizować masową produkcję drewna oraz budowanie za jego pomocą” – twierdzi Ruggeberg. “Bez udziału ciężkich maszyn do wyginania drewna, można to wykonać ze zużyciem mniejszej ilości energii”.
Źródło: Science Advances Grafika: ICD/ITKE, University of Stuttgart