Ett team av forskare från Laboratory for Cellulose &Wood Materials och Institute for Building Materials, ETH Zürich i Schweiz och universitetet i Stuttgart, i Tyskland, har funnit att modellering av träets sammandragning under torkning kan användas för att skapa böjda strukturer. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskapens framsteg , gruppen beskriver sina simuleringar och en teststruktur de byggt med hjälp av sina idéer.

Som forskarna noterar, tillverkningskomplex, kurvformade träföremål tar mycket energi och ger mycket avfall. Detta beror på att maskiner vanligtvis används för att skära eller slipa bort oönskade delar av träet. I denna nya ansträngning, forskarna har hittat ett sätt att dra nytta av träets naturliga förmåga att absorbera och släppa ut fukt för att göra liknande strukturer.

Trä absorberar fukt och släpper sedan ut den, leder ofta till skevhet – vingliga bord och stolar av trä som har utsatts för hög luftfuktighet är gott om bevis. I tillverkningsprocessen, denna förmåga anses vara ett problem att övervinna. Men laget i Schweiz trodde att det också kunde vara en fördel om det användes på ett visst sätt.

Forskarna började med tanken att det borde vara möjligt att förutsäga hur träet varp sig och med hur mycket. För att ta reda på om så var fallet, de skapade datorsimuleringar som tog hänsyn till sådana faktorer som träslaget och hur mycket fukt det innehöll. De resonerade därefter att om de kunde få många träbitar att böjas på ett förutsägbart sätt genom att bara använda sina naturliga vridningstendenser, de kunde använda dem för att skapa önskade former. De skapade datormodeller av träplankor gjorda av olika träslag och körde dem genom simulerade våta och torra perioder. Forskarna rapporterar att deras modeller visade att det borde vara möjligt att skapa komplexa krökta strukturer utan att tillgripa bearbetning. För detta ändamål, de designade en 14-meters struktur som de kallade Urbach-tornet och byggde det sedan på en riktig plats i Tyskland.

För att skapa sådana böjda strukturer, forskarna började med "vått" trä av olika typer - i det här fallet, Europeisk strand och kungsgran. En skiktad planka gjordes genom att limma ihop tunna plankor. När plankorna torkade, ett av lagren skulle krympa, medan den andra inte gjorde det, tvingar hela plankan att böjas utan att spricka. Efter att den önskade formen erhållits, träet skulle bindas för att förhindra ytterligare förändring – och sedan kombineras med andra plankor som böjdes på specifika sätt för att bygga en hel struktur.

© 2019 Science X Network