Formade trälaminat för nästa generations lättviktskonstruktioner för fordons- och byggtillämpningar

Forskningsprojekt, 2026 – 2031

Framtidens träbyggande: Tunna, formade träelement för en grönare industriBygg- och tillverkningsindustrin står för en stor andel av världens utsläpp av växthusgaser (35 %). Ett sätt att minska denna påverkan är att byta till förnybara material. Trä är ett koldioxidnegativt material med lågt energibehov för produktion. För att möta den ökande efterfrågan måste vi dock använda naturresurser så effektivt som möjligt.Utmaningen: Tjocka sektioner och materialspillTraditionella träkonstruktioner använder ofta tjocka, massiva sektioner, vilket leder till materialspill. Projektet föreslår en lösning inspirerad av stål- och aluminiumkonstruktioner: tunväggiga, formade träelement. Dessa profilerade sektioner kan bära nödvändiga laster men kräver betydligt mindre material än sina solida motsvarigheter.Lösningen: Formade tunna träelementAtt forma tunna träfaner till komplexa profiler, som C- eller Z-balkar, kräver en process där faneren mjukgörs med värme, fukt och tryck – en så kallad termohydro-mekanisk process. Denna process är lovande då den är hållbar och skalbar.Men den leder också till att så kallade restspänningar uppstår i träet. Restspänningar är inre spänningar som finns kvar i materialet även efter att de yttre formningskrafterna har tagits bort. Dessa spänningar kan påverka materialets prestanda, till exempel dess motstånd mot sprickbildning och dess dimensionella stabilitet. För att använda formade träelement i krävande miljöer, som t.ex. bilindustrin, måste vi förstå och hantera dessa restspänningar.Projektets målHuvudsyftet med projektet är att undersöka hur träets unika mikrostruktur och processparametrar (värme, fukt, tryck) påverkar de restspänningar som utvecklas i tunnväggiga, oregelbundet formade laminerade träelement.Forskningen är uppdelad i fyra huvudområden (Objectives/Mål):Att förstå hur träets cellstrukturer beter sig under effekten av termo-hydro-mekaniska processer vid formning är det första steget. Vi kommer att implementera avancerade materialkarakteriseringstekniker för att förstå träets beteende under de kombinerade effekterna av värme och fukt.Karakterisering av gränssnittsegenskaper: Vi kommer experimentellt att undersöka hur restspänningar påverkar bindningen mellan träfaner vid laminering med lim. Vi kommer att använda både konventionella och biologiska lim för att karakterisera gränssnittsegenskaperna. Detta är en viktig aspekt att undersöka, eftersom brott kan uppstå vid gränssnittet under belastning.Optimering av processen: Tillverkningsprocessparametrarna behöver också optimeras för att minska den skadliga effekten av restspänning. Kunskapen som förvärvats från det första målet kommer att krävas även i detta steg. Avancerade statistiska tekniker kommer att användas för att välja intervall för processparametrar.Skapa prediktiva modeller: Vi kommer att utveckla en numerisk simuleringsmodell för att noggrant förutsäga hur de profilerade träsektionerna kommer att bete sig och när de kommer att fallera under olika belastningsförhållanden relaterade till bygg- och fordonsapplikationer.Förväntad samhällsnyttaProjektets resultat kommer att skapa den vetenskapliga grunden och tillverkningsbasen för en bredare användning av format trä i högpresterande konstruktioner.Minskade utsläpp: Genom att möjliggöra en övergång från energiintensiva material som stål och betong till trä i strukturella tillämpningar bidrar projektet till att minska utsläppen av växthusgaser.Optimal resursanvändning: Projektet kommer att rekommendera vilka träslag som passar bäst för specifika tillämpningar och hur de ska bearbetas, vilket säkerställer ett ansvarsfullt och optimalt utnyttjande av naturresurser.Främja biologisk mångfald: Genom att undersöka potentialen hos flera europeiska träslag, inte bara tall och gran, minskar trycket på vissa arter och främjar därmed biologisk mångfald.Nya marknader: Projektet öppnar upp helt nya marknader för trä, särskilt inom den krävande bilindustrin, där trämaterial (biofibrer) redan är på frammarsch.De nya rön och verktyg som utvecklas kommer att ge ingenjörssamhället en kritisk resurs för att utforma säkra och effektiva konstruktioner av formade träelement.