Produksi sirap tradisional telah menginspirasi para peneliti di EMPA dan ETH Zurich untuk mengembangkan jenis baru panel berbasis kayu yang terbuat dari tongkat kayu split. Berkat proses yang dioptimalkan AI, panel-panel ini harus cocok untuk komponen yang mengandung beban di masa depan-bahkan jika diproduksi dari batang kayu dan pohon berkualitas rendah.
Herpes zoster kayu mencirikan penampilan atap dan fasad di wilayah Alpine – dan telah dibuat dengan tangan selama beberapa generasi. Kerajinan yang sudah berabad-abad ini menginspirasi para peneliti di EMPA dan ETH Zurich untuk menggunakan metode pemisahan kayu yang sangat efisien ini untuk menghasilkan jenis baru bahan berbasis kayu. “Mengingat dampak yang meningkat dari perubahan iklim pada hutan kita dan sektor konstruksi, produksi panel dari batang split adalah pilihan yang jelas. Ini berarti bahwa mereka dapat diproduksi dari kayu dengan kualitas yang berbeda -beda dan dari spesies kayu keras, menghasilkan lebih sedikit kehilangan material dan harus mendekati produk kayu solid dalam hal kekuatan,” kata Ingo Burgert, Profesor di Eth Zurich dan pemimpin tim riset.
Di Eropa Tengah, Spruce khususnya berada di bawah tekanan yang meningkat karena periode kekeringan yang lebih lama. Oleh karena itu, spesies pohon gugur yang lebih tahan kekeringan akan memainkan peran yang lebih penting di masa depan. Pada saat yang sama, mayoritas kayu keras di negara ini saat ini dibakar untuk menghasilkan energi – terlepas dari kenyataan bahwa semakin banyak bangunan yang sedang dibangun dengan kayu, paling tidak karena sebagai sumber daya terbarukan yang mengikat CO2 dalam bahan bangunan untuk waktu yang lebih lama.
Secara tradisional, herpes zoster dibagi dengan tangan dari segmen log, sementara proses industri mengandalkan alat pemisahan pneumatik. “Produksi sirap menunjukkan kepada kita bagaimana kayu dapat diproses dengan cara yang hemat energi dan efisien material,” jelas Burgert. “Kayu bisa dibagi paralel dengan serat dengan energi minim dan hampir tanpa kerugian.” Pemrosesan kayu tanpa chip ini sangat meningkatkan hasil kayu gergajian, yang, sekitar 60%, secara signifikan lebih rendah di penggergajian Swiss.
Namun, dalam produksi sirap tradisional, hanya kayu lunak berkualitas tinggi yang dipilih biasanya digunakan. Untuk mengadaptasi proses untuk spesies kayu keras berkualitas rendah dan untuk membagi tongkat yang lebih panjang, para peneliti mengandalkan proses pemisahan dua tahap. Pertama, elemen datar dipisahkan, yang kemudian diproses lebih lanjut menjadi tongkat kayu dari dimensi yang diinginkan. Pada skala laboratorium, para peneliti mengadaptasi peralatan untuk membelah kayu bakar untuk tujuan ini. Berkat kepala pemisahan multi-bilah, beberapa papan atau tongkat dapat diproduksi secara bersamaan selama satu proses pemisahan.
Proses pemisahan menghasilkan tongkat kayu ke arah butiran tanpa memotong serat yang kaku dan kuat. Namun, bentuk tongkat yang tidak teratur menimbulkan tantangan. Untuk mengatasi ini, Burgert dan timnya mengandalkan kecerdasan buatan (AI). Sistem kamera otomatis menangkap gambar resolusi tinggi dari setiap bilah kayu, yang dimasukkan ke dalam jaringan saraf. “Dengan AI, kita dapat menentukan sifat kayu penting seperti kekakuan untuk setiap tongkat, terlepas dari bentuk, ukuran atau jenis kayu,” jelas peneliti EMPA Mark Schubert. “Jika kami menggunakan berbagai jenis kayu dengan kualitas yang berbeda di masa depan, penyortiran kayu akan memainkan peran penting. Dengan algoritma pembelajaran mesin kami, oleh karena itu kami menghasilkan data sebanyak mungkin tentang setiap bagian kayu untuk menggunakannya secara optimal untuk bahan berbasis kayu dengan sifat yang ditentukan.”
Tim telah menekan panel pertama tanpa menyortir tongkat kayu sebelumnya. Meski begitu, potensi demonstran yang diproduksi sudah jelas: panel dapat diproduksi dengan cara yang sangat hemat sumber daya dan memiliki sifat mekanik yang membuatnya ideal untuk komponen pembawa beban di masa depan. Terlepas dari tantangan dalam hal proses produksi, ikatan, skalabilitas dan prediktabilitas sifat material, Burgert optimis: “Proses kami memiliki potensi untuk menawarkan alternatif berkelanjutan untuk penggunaan kayu di saat mempercepat perubahan iklim.”
Proyek membagi batang kayu untuk panel berbasis kayu yang inovatif dalam konstruksi adalah bagian dari inisiatif pengarusutamaan kayu (Mainwood). Inisiatif ini, yang didukung oleh Dewan ETH, mempromosikan peningkatan penggunaan kayu di industri konstruksi. Selain itu, pusat bahan dan struktur kayu saat ini sedang direncanakan, yang akan menggabungkan penelitian kayu di EMPA dan ETH Zurich dan meningkatkan visibilitasnya. Sebagai titik kontak sentral, pusat ini akan memulai proyek -proyek inovatif bersama dengan industri kayu untuk memanfaatkan kayu yang lebih baik di sepanjang seluruh rantai nilai. Dengan mengembangkan jenis baru bahan dan teknologi berbasis kayu, berbagai kemungkinan aplikasi dari kayu sumber daya terbarukan dan storing CO2 harus dibuat lebih mudah diakses.
