IPEK: Home - Schweissen von Holz · 2011-02-24 · 9 Christelle Ganne-Chédeville Schweissen von Holz 2. Innovationstagung: Werkstoffe / Leichtbauweise 4. Forschung mit vernetzen

Schweissen von Holz

Christelle Ganne-ChédevilleInnovationstagung IPEK 24.06.2008, Rapperswil

2Christelle Ganne-Chédeville Schweissen von Holz

2. Innovationstagung: Werkstoffe / Leichtbauweise

Schweissen von Holz

1. Warum Holzschweissen?

2. Die Technologie – Wie wird Holz geschweisst?

3. Geschichte des Projektes

4. Forschung mit vernetzten Kompetenzen4.1 Wissenschaftliche Schwerpunkte4.2 Technologiepartner

5. Nidecker Snowboards: der erste Schritt zum Markt

6. Zusammenfassung



1. Warum wird Holz geschweisst?

Holzschweissen: eine Verbindung, frei von ChemikalienVerbindungen in der Holzindustrie: durch mechanischen

Konstruktionen oder Klebstoffe

Holzschweissen: Adhäsion durch das Material selbst

Geschweisste Verbindungen: kurze Prozesszeiten und umweltfreundlich

Weltweiter jährlicher Verbrauch an synthetischen Klebstoffen in der Holzbranche: 13.3 Millionen Tonnen

aboutpixel.de / Herbstlicher Morgennebel © SeVeNuP



2. Das Prinzip – Wie wird Holz geschweisst?

Eingesetzte Technologie für das Holzschweissen:Reibschweisstechnologie







Vernetzung der Holzfasern und ein Detail der Schweissfuge

Fuge

Teil 1 Teil 2



3. Geschichte des Projektes

1993: Erste Machbarkeitsstudie, Holzschweissen mit Ultraschall (BFH – Biel, CH)

1999: Erweiterung der Studie für andere Schweissverfahren: Vibration und Rotation

2001: Erstes Forschungsprojekt an der BFH zum linearen Holzschweissen mit thermoplastischen und duroplastischen Klebstoffen (KTI)

2002: Erste Holzschweissversuche ohne Klebstoff

Seither: Forschung an der BFH in Zusammenarbeit mit dem ENSTIB (Frankreich) zum Thema „Holzschweissen ohne Klebstoff“ (linear und rotativ)

aboutpixel.de / Spiel der Könige 2 © Ronald Leine



Internationale Zusammenarbeit

aboutpixel.de / InterNational © Sven Schneider

Projektverantwortlicher (BFH)Dr. F. Pichelin

Projekt Manager (BFH)Dr. M. ProperziProjekt Assistentin (BFH)Ing. C. Ganne-Chédeville

Charakterisierung physischer Eigenschaften (INRA)Dr. JM. Leban

Charakterisierung chemischer Eigenschaften (ENSTIB)Dr. A. Pizzi

Schweißmaschinen (Branson Ultraschall)J. Vetter et T. Köhler



4. Forschung mit vernetzen Kompetenzen:4.1 Forschungsschwerpunkte

Profil thermique du joint à t° max (ech.2)

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Longueur éprouvette (mm)

Tem

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(°C

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22.4°C

249.5°C

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• Funktionsprinzip und Grundforschung: Entwicklung der geschweissten Verbindung.

WT 4 sec. Increasing rates of 47.5°C/s

Volatile extractives (40-

90°C)

Softening temperatures

(180°C)

WTProfil thermique du joint à t° max (ech.2)

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Longueur éprouve tte (mm)

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Thermal conversion &

damage on wood structure (200°C)

Wood pyrolysis

270°C



4. Forschung mit vernetzen Kompetenzen:4.1 Forschungsschwerpunkte


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• Charakterisierung der Eigenschaften von geschweissten Fugen.

- Festigkeit- Verdichtung- Anatomie

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0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11

Temps de vibration (s)

Rés

ista

nce

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aniq

ue (M

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Ecar

t-typ

e

sigma Ecart type

FDR

PDR

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4. Forschung mit Vernetzen Kompetenzen:4.1 Forschungsschwerpunkte


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Tem

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• Werkstoffe und Anwendungsmöglichkeiten- Tests mit Holzwerkstoffen- Grössere Dimensionen- Geschweisstes Brettschichtholz



Branson Ultraschall: Partner im Projekt seit 2002 Gemeinsamer Linzenz-Vertrag Branson/BFH

4. Forschung mit Vernetzen Kompetenzen:4.2 Partner für die Technik

Druck+

GeschweissteVerbindung

Reibung T°

Änderung der Oberfläche

ADHÄSION

Vibration (100Hz)



- 1. Kontakt mit Fa. Nidecker: Sommer 2006- 1. Prototyp mit kurzen Holzlamellen Ende Sommer 2006- Studie und Optimierung: Schweissen von leichten

Holzarten (Pappel) Herbst 2006


- 1. geschweisster Block auf dem Maschinenprototypen (Dezember 2006)

- Produktion von 25 Blöcken im Februar 2007






Vorteile der Technologie:- Kurze Prozesszeit- Kein zusätzlicher Rohstoffeinsatz (nur Holz)- Keine Härtungszeiten- Recyclierbar (Produkte bestehen nur aus Holz)- Holzwerkstoffe und gemischte Holzarten sind schweissbar

Zukünftige Arbeit:- Expertisen - Branson: Kommerzialisierung der Schweissmaschinen- Optimierung der Festigkeiten, Erhöhung des Widerstandes

gegenüber Wasser, Optimierung der Produktionsprozesse und Maschinenwerkzeuge

- Einsatz weiterer Holzarten- Neue KTI-Projekte mit Schweizer Partnern

Zusammenfassung



5 Jahre Entwicklung : erstes ProduktBudget : ~ 350 000 CHF3 Semesterarbeiten (Bachelor) / 3 Masterarbeiten / 1 Doktorarbeit

Preise : Schweighofer Prize (2004), Prix de la société industrielle de l‘Est (2005), Swiss Technology Award (2006)

Presse: RSR, NZZ Format, Handelszeitung, Sonntagszeitung, Holzzentralblatt, Schreinerzeitung, Möbelfertigung, Holzzeitung, die Zeit…

Wiss. Veröffentlichungen +35 (J. Adh. Sci, Holzforschung, Holz als Roh- und Werkstoff, J. of Applied Polymer Sci. ScandinavianForest Prod. J. etc… )

Anerkennung der BFH-AHB durch die Entwicklung dieser Technologie

Bilanz des Projektes



Christelle Ganne-Chédeville, Dr. Ing.Projektleiterin, Werkstoffe und HolztechnologieForschung und Entwicklung_________________________________________________Berner FachhochschuleArchitektur, Holz und BauSolothurnstrasse 102, Postfach, CH-2500 Biel 6T direkt: +41 32 344 03 86, Fax: +41 32 344 02 [email protected]

aboutpixel.de / kontakt © svair

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