Arkiv för maj 2015 | Månadsvis

Trä är ett vanligt konstruktionsmaterial i olika typer av lastbärande stommar. En tydlig trend är att materialet också används allt oftare i lastbärande stommar i flervånings bostadshus. Det finns flera exempel på flervånings bostadsprojekt som fått stor uppmärksamhet, såväl i Sverige som utomlands, där trä är det lastbärande materialet. Det mest välkända exemplet i Växjö är förmodligen de fyra åttavåningshusen vid kvarteret Limnologen vilka vann stora samhällsbyggnadspriset 2010. Under 2015 pågår byggnation av världens nu högsta trähus, 15 våningar, i Bergen i Norge.

Parallellt med utvecklingen av det avancerade träbyggandet pågår i forskarvärlden en snabb utveckling inom området ”monitoring of structures” (ung. övervakning av byggnader). Den bakomliggande tanken är att man genom att instrumentera och övervaka konstruktioner av olika slag har stora möjligheter att dra lärdom kring hur materialet och byggnaderna beter sig under lång tid och vid olika typer av belastning. Det i sin tur ger möjlighet att förbättra designen av framtida byggnader.

Det har skett en extremt snabb utveckling inom området som rör insamling av experimentellt erhållen data. I denna ansökan beviljades medel för två typer av skanningssystem, ett baserad på laserteknik och ett baserad på kamerateknik. Det laserbaserade systemet kan användas för att skanna in stora objekt, exempelvis hela konstruktioner, så att dessa sedan kan visualiseras i datormiljö. Görs skanningen vid ett flertal tillfällen kan data om förändringar av geometrin mätas och analyseras. Utifrån dessa mätningar kan slutsatser dras kring hur byggnadens geometri förändras under lång tid. Med hjälp av det kamerabaserade systemet kan mätningar av mycket komplicerade geometrier göras med hög precision. Exempel på detta är formpressade möbler samt komplexa detaljer av byggnadsförband. Resultatet kan användas för att verifiera avancerade datamodeller exempelvis vad gäller effekter vid fuktkvotsvariationer. Sådana verifierade datormodeller kan användas för att simulera förlopp även i stora konstruktioner.

Samhället möter idag allt större utmaningar när det gäller förbrukningen av tillgängliga resurser, ifråga om både material och energi. Byggsektorn har konstaterats stå för en ansenlig del av de utsläpp och den energiförbrukning som belastar vår miljö, och i takt med att bebyggelsen blivit allt mer energisnål i sitt bruksskede, riktas nu fokus mot utsläpp och energiåtgång under byggproduktionen – från utvinningen av material fram till montage – och mot återvinning av resurser vid demontering/demolering. De produkter och den byggnadsteknik som står till buds idag behöver utvecklas för att möta dessa utmaningar och i det perspektivet har detta projekt formulerats för att undersöka trä- och biobaserade materialkombinationer på material-, produkt- och systemnivå, som ett möjligt alternativ inom byggsektorn för att bidra till en hållbar samhällsutveckling.

I enlighet med EU:s riktlinjer i visionen Horizon 2020, formuleras nu i samhället allt strängare krav på hållbarhet, som med nödvändighet berör hela produktionskedjan från materialutvinning till produkt- och materialåtervinning. Trä och biobaserade material vinner därmed marknadsandelar i takt med att förnyelsebarhet och miljöpåverkan uppmärksammas allt mer inom byggsektorn; samtidigt utvecklas stål- och betongindustrin kontinuerligt emot en förbättrad hållbarhetsprofil. Men mer utvecklingsarbete behövs för att ta fram byggsystem som svarar mot de allt hårdare miljö- och resurskraven. Trä- och bio-baserade materialresurser erbjuder stora möjligheter att utveckla nya hållbara produkter och system och har därmed också stor potential att öka sina marknadsandelar, och i kombination med andra byggnadsmaterial finns möjligheter att dra ännu outnyttjade fördelar, exempelvis i form av nya och kombinerade funktioner av material och produkter.

Kombinationer av material i byggnader har varit vanligt förekommande genom historien – även om typ och omfattning av kombinationerna varierat beroende på byggnadstyp, tradition och regionalt/lokalt tillgängliga material. Samverkan över materialgränserna skulle kunna bidra till nya, effektivare lösningar, men är idag starkt begränsad till redan etablerade tekniklösningar, utan att möjligheter till ökad effektivitet undersöks och utvecklas. Internationellt ses området som mycket intressant och idag pågår forsknings- och utvecklingsarbete på området  materialkombinationer i ett antal forskargrupper, där potentialen hos olika typer av hybridlösningar undersöks. Definitioner och tolkningar av begrepp som hybrid och komposit är ännu starkt varierande, men möjligheterna är många. Kombinationer av material har en utvecklingspotential som borde vara av intresse för både material- och byggindustrierna i Sverige, att få studerad och aktiverad genom forskning och industrisamverkan.

Projektet RESURSEFFEKTIVISERING AV BYGGPROCESSEN – funktions- och utvecklingspotentialen hos hybridmaterial, -produkter och – komponenter för den svenska byggsektorn har som mål att undersöka möjligheterna med och förutsättningarna för ökad resurseffektivitet genom kombinationer av biobaserade material och andra material i produkter och system för byggsektorn, för att minska byggandets negativa miljöpåverkan och effektivisera byggprocessen. Projektet genomförs vid KTH Byggnadsmaterial där det är knutet till EnWoBio – Laboratoriet för  ingenjörsdesignade trä och biobaserade byggnadsmaterial, som verkar för utveckling av trä- och biobaserade material och produkter för den svenska byggindustrin.

Kortfattad sammanfattning

Det här projektet handlar om innovation och produktutveckling och syftar till att ta fram ett fasadsystem av trä. Projektet är en fortsättning av ”Innovativa fasadelement av trä – Modern gestalt och ny teknik” som beviljades medel från Troedssonfonden 2013, där vi tog fram en fysisk prototyp på träfasadsystem. Utgångspunkten för det här projektet är fasadelement med ett modernt uttryck baserat på erfarenheterna av den färdigställda fasadprototypen (ca 4 m x 3,5 m) framtagen i det förra projektet.

Projektet ska utveckla ett fasadsystem med tilltalande modern gestalt – presenterat som ett fysiskt fasadsystem. Detaljer kring infästning, paketering, transport och montering kommer att utredas. Projektet ska belysa tredimensionella datamodellers utformning och ta fasadsystemet till en produkt som kan demonstreras genom att monteras på någon byggnad. Fasadsystemet ska utnyttja modern bearbetningsteknik i trä, samt anpassas för industriell tillverkning av trähus genom samarbete med tillverkare av prefabricerade flerbostadshus.

Projektet är viktigt för att:

  • stimulera utvecklingen av produkter från skogen
  • flytta fram positionerna för trä och ta fram ett nytt träfasadsystem som utnyttjar och utvecklar digitala framställningsmöjligheter som står till buds inom tillverkningsindustrin

Projektet har betydelse för arkitekter och byggherrar som vill använda trä till byggnader med modern gestalt.

En optisk interferensprofilometer är unik genom att den ger samma höga upplösning i z-riktningen oavsett val av objektiv och förstorning. Upplösningen i z-riktningen är mycket hög. En profilometer av detta slag ger unika möjligheter att undersöka och förstå uppkomsten av defekter i bestrykningsskikt. Speciellt har den goda upplösningen i z-led och möjligheten att studera relativt stora ytor i planet visat sig ge goda möjlighetar för att förstå uppkomsten av defekter som ”pinholes” och blåsbildning i barriärskikt applicerade med en dispersionsbestrykningsteknik. Karlstads universitet har tillsammans med svenska företag utvecklat en unik kunskap om barriärbestrykning. Med det koncept som baseras på denna kunskap har extremt goda barriäregenskaper som högsta fettresistens kunnat uppnås med tunna pålägg (ca 2,4 g/m2) av exempelvis konventionell poly(vinylalkohol). I utvecklingen av detta unika koncept spelar användandet av den optiska profilometern en viktig roll. Detaljerad information om bakomliggande mekanismer för uppkomst av defekter i barriärskiktet kan utvärderas med hjälp av data insamlade med det nya instrumentet.

En av de helt nya tillämpningarna av en optisk interferensorfilometer som utvecklades vid ett förprojekt vid Karlstas universitet är ”mapping” av tjockleksvariationer i planet för ett transparant barriärskikt. Förprojektet behandlade PE-extruderad kartong, men tekniken torde kunna användas även för andra beläggningstekniker och barriärmaterial. Genom s.k. ”stitching” kommer relativt stora ytor att kunna anlyseras. Tekniken är unik och har potential att en god bild av inträngning av barriärskiktet mellan fibrer i ytskiktet, något som anses vara positivt för barriäregenskaper.

De tekniker som vi avser att utveckla kräver en hel del arbete för att ge den fulla potentialen hos instrumentet. I projektet ingår därför också en experimentell studie av barriärskit och dess egenskaper, huvudsakligen analyserade med den nya optiska interferensprofilometern. Det är framförallt mot utvecklingen av den nya tekniken för tjockleksvariationer som resurserna kommer att riktas. I denna studie kommer forskare vid Karlstads universitet att delta. Det första steget i projektet blir dock att genomföra inköpet av profilometern.

Ansökan avser ett projekt inriktat mot studier av betydelsen av aminosyror som kol- och energikällor vid produktion av plantor från somatiska embryon (SE).

SE är en metod att från ett enda frö framställa tusentals genetiskt identiska individer och är för närvarande den enda teknik som lämpar sig för storskalig massförökning av plantor från förädlat granfrö. Bristen på förädlat granfrö inom svenskt skogsbruk anses vara ett av de största hindren för att omsätta skogsträdsförädlingens vinningar till ökad produktion av skogsråvara. Huvudproblemet med dagens process är att en stor del av SE-plantorna faller bort under de sista stegen av odlingen på labb och under övergången till växthusodling. De omfattande förlusterna av småplantor medför höga produktionskostnader vilket drastiskt försvårar implementeringen av SE inom det kommersiella skogsbruket.

Eftersom SE-processen delvis sker i mörker anses socker vara en viktig kol-och energikälla för växtmaterialet och tillsats av aminosyror har visat sig kunna öka tillväxttakten. Men när det gäller hur tillsatt socker och aminosyror påverkar de senare stegen i odlingen av SE plantor finns kunskapsluckor. Hypotesen för det sökta projektet är de stora avgångarna till betydande del kan bero på just de tillsatta aminosyrorna och sockret som används i SE-processen och att plantorna därigenom hämmas i utvecklingen att bli självförsörjande på kol och energi via fotosyntes och koldioxid. Detta kan i förlängningen göra plantorna illa rustade för att klara sig utanför laboratoriemiljö. När det fastställts var SE-plantor tar energi och kol från under de sterila faserna av odlingen kan nya möjliga vägar identifieras för att uppnå hög överlevnad hela vägen till plantskolan och i förlängningen göra SE-teknologin mer lönsam för kommersiellt skogsbruk.

Henrik Svennerstam

Institutionen för Skoglig Genetik och Växtfysiologi, Umeå Plant Science Centre.
Sveriges Lantbruksuniversitet i Umeå

Senaste anslag