Zkušební stroj pro výzkum a technologii dřeva: NMBU používá stroj Z1200ES od ZwickRoell
Případová studie
- Zákazník: Norská univerzita přírodních věd (NMBU)
- Místo: Ås, Norsko
- Oblast použití: Dřevo
- Případ: NMBU: NMBU: Zkoušení dřeva a konstrukčních prvků na stroji Z1200 pro účely vědy, výzkumu a technologie dřeva.
květen 2024
Vědečtí pracovníci z NMBU zkoumají, jakým způsobem mohou klima a lesnictví ovlivnit vlastnosti dřeva a jak tyto charakteristiky souvisí s užitnými vlastnostmi různých dřevěných výrobků. Cílem tohoto výzkumu je zvýšit produkci vysoce kvalitního dřeva, stejně jako optimalizovat a realizovat udržitelná konstrukční řešení se sníženou uhlíkovou stopou.
Norská univerzita přírodních věd (NMBU)
Norská univerzita přírodních věd (NMBU): průkopník v oblasti přírodních věd a udržitelnosti
Norská univerzita přírodních věd (NMBU) je renomovaná vzdělávací instituce ve městě Ås v Norsku. Byla založena v roce 1859 a má dlouhou historii podpory vzdělávání, výzkumu a inovací v oblasti věd o živé přírodě. NMBU je mezinárodně uznávaná pro své programy a výzkum v zemědělských a environmentálních vědách, lesnictví, veterinární medicíně, krajinné architektuře a příbuzných oborech. Univerzita nabízí široký výběr bakalářských, magisterských a doktorských programů, které přitahují studenty z celého světa.
Výzkum na NMBU se zaměřuje na řešení globálních problémů v oblasti bezpečnosti potravin, udržitelnosti, ochrany životního prostředí a zdraví. Díky kooperaci s vládami, průmyslem a dalšími akademickými institucemi aktivně přispívá také k rozvoji strategií a řešení, která mají pozitivní dopad na společnost a životní prostředí. NMBU podporuje otevřené a inkluzivní vzdělávací prostředí, které rozvíjí kreativitu, kritické myšlení a mezioborovou spolupráci. Díky modernímu vybavení, vysoce kvalifikovanému pedagogickému sboru a živé komunitě kampusu poskytuje Norská univerzita přírodních věd inspirativní platformu pro studenty a výzkumné pracovníky, kteří chtějí posouvat hranice a hledat nové příležitosti v oblasti přírodních věd.
Hlavní kompetence společnosti ZwickRoell
- Vynikající kvalita a spolehlivost strojů pro zkoušení dřeva.
- Odborné poradenství, rychlý a spolehlivý servis ZwickRoell.
- Možnost provádění zkoušek velkého objemu vzorků s velmi vysokou přesností a reprodukovatelností výsledků.
- Zkušební software testXpert usnadňuje přizpůsobit nastavení zkoušek a umožňuje obsluhovat stoj jednoduše a bezpečně.
- Pro měření deformací různých vzorků lze připojit externí zařízení, jako například vysoce přesné snímače a systémy pro digitální obrazovou korelaci.
- Pohon umístěný nahoře a základna v dolní části usnadňují manipulaci s velkými zkušebními vzorky.
Zadání
Výzkum vlastností a konstrukčních prvků dřeva
Podle UNEP 2022* připadá na oblast stavebnictví přibližně 42 % emisí skleníkových plynů způsobených člověkem. Do těchto emisí jsou zahrnuty jak materiály, tak procesy související se stavbou a demolicí.
Dřevo jako přírodní a obnovitelná surovina dokáže nahradit stavební materiály s vyššími emisemi uhlíku, a rozhodujícím způsobem tak přispět ke snížení emisí skleníkových plynů ve stavebnictví. Používání dřeva v širším měřítku je aktuálním trendem. Pro mnohé tyto aplikace jsou zásadní mechanické vlastnosti materiálu.
Výzkum prováděný na NMBU pokrývá celý hodnotový řetězec dřeva, od lesnictví a dřevařského průmyslu až po využití a recyklaci dřeva ve stavebnictví. Jeho cílem je zvýšení produkce vysoce kvalitního dřeva a optimalizace výhod zejména udržitelných stavebních konstrukcí se sníženou uhlíkovou stopou a jejich realizace.
Charakteristické vlastnosti dřeva se značně liší. Znalost těchto rozdílů je proto zásadním předpokladem pro efektivní využití tohoto přírodního zdroje. Skupina pro výzkum dřeva se zabývá různými otázkami: Jak ovlivňují klima a lesnická praxe vlastnosti dřeva? Jak mohou tyto souvislosti zajistit vysokou kvalitu dřevěných výrobků?
Skupina pro výzkum dřevěných konstrukcí se může pochlubit dlouhou tradicí v oblasti stavebnictví. Její odborné znalosti zahrnují stanovení mechanických vlastností spojů a součástí, navrhování dřevostaveb při statickém i dynamickém zatížení, hodnocení stávajících dřevostaveb či modernizaci historických a památkově chráněných budov.
*Program OSN pro životní prostředí (2022). Zpráva o globálním stavu budov a stavebnictví za rok 2022: Na cestě k bezemisnímu, efektivnímu a odolnému sektoru stavebnictví. Nairobi.
Řešení ZwickRoell
Zkušební stroj Z 1200 ES se zkušebním zatížením 1200 kN.
NMBU vsadila na zkušební stroj ZwickRoell Z1200 ES se zatížením 1 200 kN, který má také boční pracovní prostor se zatížením 250 kN. Tento stroj je součástí laboratoře pro zkoušení dřeva na NMBU. Používá se především pro zkoušky dřeva na Fakultě environmentálních věd a managementu přírodních zdrojů (MINA) a pro zkoušky dřevěných konstrukcí na Přírodovědecké a Technické fakultě (REALTEK).
Pohon je umístěn na horním příčníku, a nabízí tak ergonomickou výšku i pro testování velkých vzorků, které se nechají pohodlně umístit do pracovního prostoru. Elektronika je vybavena přídavnými moduly pro příjem signálů z několika LVDT, snímačů síly a dalších (multifunkční modul).
Obě fakulty používají stroj k provádění standardizovaných zkoušek malých vzorků z přírodního i modifikovaného dřeva a různých dřevěných kompozitů, materiálů na bázi dřeva i stavebního dřeva. Zkoušky se provádějí také na lepeném dřevě, křížem lepeném dřevě a stavebních prvcích. Kromě vlastního výzkumu a výuky provádí NMBU na stroji také zkoušky materiálů a prototypů pro výzkumné ústavy a firmy.
Výsledek
Přesné zkoušky dřeva a součástí
Výzkumní pracovníci i studenti využívají výhod vysoce výkonného a přesného stroje, který lze snadno nastavit pro individuální zkušební úlohy s externími snímači. „Pro některé zkoušky, které provádíme na křížem lepeném dřevě a nosných dřevěných konstrukcích, potřebujeme velkou kapacitu stroje. Jedná se například o stanovení napětí a deformace v materiálu či pevnostních a deformačních vlastností spojů s mechanickými spojovacími součástmi, jako jsou hřebíky, šrouby, hmoždinky a svorníky,“ říká profesor Geir I. Vestøl z Fakulty environmentálních věd a managementu přírodních zdrojů NMBU. Dříve jsme využívali nejvyšší zatížení pro zkoušky kombinovaných prvků ze dřeva a betonu.
Zkouška ohybem stavebního dřeva podle EN 408 se provádí v bočním pracovním prostoru s možným zatížením 250 kN. K měření lokálních deformací se používají délková měřidla Heidenhain. Pro podrobnější analýzy deformací se ve spojení se zkušebním strojem v tomto případě používá také systém DIC od společnosti LaVision. Boční zkušební zařízení nabízí snadný přístup ke vzorkům. Hodí se například pro zkoušení velkého počtu vzorků nebo použití systému DIC.
Vysokou přesnost provedení vyžadují také zkoušky s malým zatížením malých vzorků ze dřeva nebo materiálů na bázi dřeva, jako jsou dřevotřískové a dřevovláknité desky. Snímač síly 10 kN se hodí použít pro zkoušky s malým zatížením, například pro stanovení modulu pružnosti a pevnosti v ohybu malých vzorků čistého dřeva (ISO 13061) nebo desek na bázi dřeva (EN 310).
Výzkumní pracovníci využívají výkonnost zkušebního stroje také při stanovení pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky (EN 319) nebo tvrdosti podle Brinella (EN 1534). Vestøl: „Přesnost nastavení a preciznost provedení jsou pozoruhodné. I přes to, že se používají různé snímače síly, přidává stroj do dat jen velmi málo šumu.“
Vhodný návrh spojů hraje u dřevěných konstrukcí a staveb zásadní roli. A patří stejně jako experimentální posudky mezi základní činnosti laboratoře. Zkoušky spojů dřeva se provádí podle EN 12512 pro cyklická zatížení a podle EN 26891 pro statická zatížení.
„Stroj pro zkoušení dřeva je neuvěřitelně flexibilní a přesný. Díky jeho vysoké kapacitě, přesnosti a preciznímu provedení můžeme provádět zkoušky nejrůznějších vzorků. Lze na něm zkoušet vše od malých vzorků světlého dřeva až po konstrukční prvky.“
Prof. Geir I. Vestøl, Norská univerzita přírodních věd, Fakulta environmentálních věd a managementu přírodních zdrojů
NMBU vsadila na stroj ZwickRoell pro zkoušení dřeva
