Maszyna badawcza do badań i rozwoju techniki drewna: NMBU wykorzystuje Z1200ES firmy ZwickRoell
Case Study
- Klient: Norwegian University of Life Sciences (NMBU)
- Miejscowość: Ås, Norwegia
- Branża: Drewno
- Temat: NMBU: Badanie drewna i elementów budowlanych za pomocą Z1200 do celów badawczych i dydaktycznych w zakresie badań i technologii drewna.
Maj 2024
Naukowcy z NMBU badają, w jaki sposób klimat i leśnictwo wpływają na różne właściwości drewna i jak te właściwości odnoszą się do właściwości użytkowych różnych produktów drewnianych. Celem badań jest zwiększenie produkcji wysokiej jakości drewna oraz optymalizacja i wdrażanie szczególnie zrównoważonych konstrukcji poprzez zmniejszenie śladu węglowego.
Norwegian University of Life Sciences (NMBU)
Norweski Uniwersytet Przyrodniczy (NMBU): Pionierska praca w dziedzinie nauk przyrodniczych i zrównoważonego rozwoju.
Norweski Uniwersytet Przyrodniczy (NMBU) to renomowana instytucja edukacyjna w Ås w Norwegii. Założony w 1859 roku uniwersytet ma długą historię wspierania edukacji, badań i innowacji w naukach przyrodniczych. NMBU cieszy się międzynarodowym uznaniem ze swoich programów i obszarów badawczych w naukach rolniczych, leśnictwie, weterynarii, naukach o środowisku, architekturze krajobrazu i dyscyplinach pokrewnych. Uczelnia oferuje szeroką gamę programów licencjackich, magisterskich i doktoranckich, przyciągających studentów z całego świata.
Badania w NMBU koncentrują się na stawianiu czoła globalnym wyzwaniom w obszarach bezpieczeństwa żywnościowego, zrównoważonego rozwoju, ochrony środowiska i zdrowia. Poprzez partnerstwo z rządami, przemysłem i innymi instytucjami akademickimi Uniwersytet aktywnie przyczynia się do rozwoju polityk i rozwiązań, które mają pozytywny wpływ na społeczeństwo i środowisko. NMBU utrzymuje otwarte i włączające środowisko uczenia się, które promuje kreatywność, krytyczne myślenie i współpracę interdyscyplinarną. Dzięki nowoczesnym infrastrukturze, wysoko wykwalifikowanym wykładowcom i tętniącej życiem społeczności kampusowej Norweski Uniwersytet Przyrodniczy stanowi inspirującą platformę dla studentów i badaczy, którzy chcą odkrywać wyzwania i możliwości związane z naukami przyrodniczymi.
Najwyższe kompetencje ZwickRoell
- Doskonała jakość i niezawodność maszyn wytrzymałościowych do drewna.
- Kompetentne doradztwo, szybki i niezawodny serwis ZwickRoell.
- Można badać dużą liczbę próbek z bardzo dużą dokładnością i powtarzalnością wyników.
- Oprogramowanie badawcze testXpert ułatwia dostosowanie ustawień badawczych i umożliwia prostą i bezpieczną obsługę maszyny.
- Można podłączyć urządzenia zewnętrzne, takie jak czujniki pomiarowe o wysokiej precyzji i cyfrowe systemy korelacji obrazu, aby mierzyć odkształcenia różnych próbek i połączeń.
- Górny napęd i dolna podstawa ułatwiają obsługę dużych próbek.
Zadanie
Badanie właściwości drewna i elementów konstrukcyjnych drewna
Według UNEP 2022* około 42 procent emisji gazów cieplarnianych powodowanych przez człowieka można przypisać sektorowi budowlanemu. Emisje te obejmują zarówno materiały, jak i procesy związane z budową i rozbiórką.
Jako naturalny, odnawialny surowiec drewno może zastąpić materiały budowlane charakteryzujące się wyższą emisją dwutlenku węgla, a tym samym w decydujący sposób przyczynić się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych w sektorze budowlanym. Istnieje tendencja do wykorzystywania drewna w szerszym zakresie zastosowań, a w przypadku wielu z tych zastosowań ważne są właściwości mechaniczne.
Badania w NMBU obejmują cały łańcuch wartości drewna, od leśnictwa i gospodarki drewnem po wykorzystanie i recykling drewna w budownictwie. Celem badań jest zwiększenie produkcji wysokiej jakości drewna oraz optymalizacja i wykorzystanie zalet szczególnie zrównoważonych konstrukcji o zmniejszonym śladzie węglowym.
Ponieważ właściwości drewna znacznie się od siebie różnią, znajomość tych różnic jest ważna dla efektywnego wykorzystania tego zasobu naturalnego. Grupa badawcza zajmująca się drewnem zajmuje się różnymi zagadnieniami: Jak klimat i praktyki leśne wpływają na właściwości drewna? W jaki sposób te połączenia mogą zapewnić wysoką jakość produktów drewnianych?
Zespół Badawczy Budownictwa Drewnianego może poszczycić się długą tradycją badań w dziedzinie budownictwa. Specjalizacja obejmuje charakterystykę właściwości mechanicznych połączeń i komponentów, projektowanie budynków drewnianych pod obciążeniem statycznym i dynamicznym, ocenę istniejących budynków drewnianych oraz modernizację budynków historycznych i zabytkowych.
*Program Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (2022). 2022 Global Status Report for Buildings and Construction: Towards a Zero-emission, Efficient and Resilient Buildings and Construction Sector. Nairobi.
Rozwiązanie firmy ZwickRoell
Maszyna do badania materiałów Z 1200 ES o sile badawczej 1200 kN.
NMBU wykorzystuje maszynę do testowania materiałów ZwickRoell 1200 kN Z1200 ES, która posiada również boczne stanowisko badawcze o nośności 250 kN. Maszyna jest częścią laboratorium drewna NMBU. Stosowane jest głównie do studiów z zakresu nauk o drewnie na Wydziale Nauk o Środowisku i Zarządzania Zasobami Naturalnymi (MINA) oraz do badań struktury drewna na Wydziale Naukowo-Technologicznym (REALTEK).
Podstawa wyposażona jest w napęd montowany od góry, który zapewnia wygodną wysokość roboczą do umieszczania dużych próbek w obszarach roboczych. Elektronika jest wyposażona w dodatkowe moduły do odbioru sygnałów z wielu LVDT, ogniw obciążnikowych i innych czujników (moduł wielofunkcyjny).
Obydwa wydziały wykorzystują maszynę do przeprowadzania standardowych badań małych próbek drewna naturalnego, drewna modyfikowanego i różnych kompozytów drzewnych, drewna konstrukcyjnego i tarcicy. Badaniom poddawane jest także drewno klejone, drewno klejone krzyżowo oraz elementy budowlane. Oprócz własnych badań i dydaktyki NMBU prowadzi także badania materiałów i prototypów dla instytutów badawczych i firm.
Wynik
Precyzyjne badanie drewna i komponentów
Zarówno badacze, jak i studenci, korzystają z maszyny o wysokiej wydajności i bardzo dużej dokładności, którą można łatwo zaprogramować do niestandardowych konfiguracji badawczych przy użyciu danych wejściowych z czujników zewnętrznych. "Wysoka wydajność jest wymagana w przypadku niektórych badań, które wykonujemy na drewnie klejonym krzyżowo i nośnych konstrukcjach drewnianych. Obejmuje to określenie naprężeń i odkształceń w materiale oraz właściwości wytrzymałościowych i odkształcalnych połączeń wykonanych za pomocą mechanicznych elementów złącznych, takich jak gwoździe, wkręty, kołki i śruby", mówi prof. Geir I. Vestøl z Wydziału Nauk o Środowisku i Zarządzania Zasobami Naturalnymi NMBU. Dotychczas największe obciążenia wystąpiły podczas badania sił na łączonych elementach wykonanych z drewna i betonu.
Próbę zginania drewna według EN 408 przeprowadza się na bocznym stanowisku badawczym o sile 250 kN. Do pomiaru lokalnych odkształceń służą przyrządy do pomiaru długości Heidenhaina. Do bardziej szczegółowych analiz odkształceń wydział wykorzystuje także system DIC firmy LaVision, który można wykorzystać w połączeniu z maszyną wytrzymałościową. Boczne urządzenie badawcze zapewnia łatwy dostęp do próbek i jest przydatne np. podczas badania dużej liczby próbek oraz podczas korzystania z systemu DIC.
Wysoka dokładność jest wymagana w przypadku badań przy małych obciążeniach na małych próbkach wykonanych z drewna lub materiałów drewnopochodnych, takich jak płyty wiórowe i pilśniowe. Czujnik tensometryczny 10 kN jest korzystny podczas przeprowadzania badań przy małych obciążeniach, na przykład w celu określenia modułu sprężystości i wytrzymałości na zginanie małych próbek przezroczystego drewna (ISO 13061) lub płyt drewnopochodnych (EN 310).
Naukowcy korzystają również z wydajności maszyny wytrzymałościowej przy określaniu wytrzymałości na rozciąganie prostopadle do płaszczyzny płyty (EN 319) lub twardości Brinella (EN 1534). Vestøl: „Dokładność i precyzja pozycjonowania są niezwykłe. Maszyna dodaje bardzo mało szumów do danych podczas korzystania z różnych czujników wagowych."
Prawidłowe projektowanie połączeń drewnianych ma kluczowe znaczenie w konstrukcjach i budynkach drewnianych, a ocena eksperymentalna jest podstawową działalnością laboratorium drewna. Połączenia drewniane badane są zgodnie z normą EN 12512 dla obciążeń cyklicznych oraz zgodnie z normą EN 26891 dla obciążeń statycznych.
„Maszyna do badania drewna jest niezwykle elastyczna i precyzyjna. Dzięki ich dużej wydajności, dokładności i precyzji możemy badać szeroką gamę próbek. Można badać wszystko, od małych próbek jasnego drewna po elementy konstrukcyjne."
Prof. Geir I. Vestøl, Norweski Uniwersytet Przyrodniczy, Wydział Nauk o Środowisku i Zarządzania Zasobami Naturalnymi
NMBU polega na maszynie wytrzymałościowej do badania drewna firmy ZwickRoell
