How to Bend Wood

Alkaen lähtökohdasta puuna tuotemuotoonsa palkkina tai huonekaluna, arkkitehtuurissa ja sisustuksessa käytetty puu käy läpi useita vaiheita ja prosesseja. Uusiutuvana luonnonvarana ja suosittuna perinteisenä rakennusmateriaalina puu mainitaan usein myös tulevaisuuden lupaavana rakennusmateriaalina, joka soveltuu kestävyyden uusiin vaatimuksiin. Mutta toisin kuin betonissa, jonka muotit voivat luoda monimutkaisimmatkin kaaret, puuarkkitehtuurissa käytetään useimmiten suoria palkkeja ja paneeleita. Tässä artikkelissa käsittelemme joitakin tekniikoita, jotka mahdollistavat kaarevien puukappaleiden luomisen eri mittakaavoissa, joista osa on käsintehtyjä ja osa pyrkii tekemään prosessista tehokkaamman ja älykkäämmän suuremmassa mittakaavassa.

Aivan kuten puu heiluu kovassa tuulessa, myös puulla on oma kimmoisuutensa, ja se voi taipua jonkin verran ennen kuin se palaa osittain tai kokonaan alkuperäiseen tilaansa, kun voima lakkaa. Tämä kimmoisuus riippuu suoraan puulajista ja taivutettavan kappaleen mitoista. Vaikka puun veistäminen haluttujen kaarien aikaansaamiseksi on aina yksi vaihtoehto, tämä menetelmä tuottaa paljon jätettä ja vaatii erittäin kokenutta työvoimaa. Vene- ja huonekalurakentajat ovat käyttäneet kaarevaa puuta jo vuosia mukautuakseen hydrodynaamisiin ja ergonomisiin vaatimuksiin. Rakennuksissa nämä tekniikat eivät kuitenkaan ole yhtä yleisiä. Vaikka puun veistäminen halutun muodon saavuttamiseksi on aina yksi vaihtoehto, tämä menetelmä tuottaa paljon jätettä ja vaatii kokenutta työvoimaa. Muilla ratkaisuilla luodaan illuusio orgaanisista tilavuuksista käyttämällä suoria osia, jolloin saavutetaan usein mielenkiintoisia tuloksia. Koska puuta käytetään kuitenkin yhä laajemmin ensisijaisena rakennusmateriaalina, jotkut arkkitehdit ovat pyrkineet luomaan puurakenteisiin suoraan orgaanisia muotoja, ja liimapuusta on jo tehty useita esimerkkejä. Arkkitehtien on tärkeää ymmärtää näiden kappaleiden luomisprosessi, jotta voimme paremmin suunnitella niiden ympärille. Tärkeimmät puun taivutusmenetelmät ovat:

Höyrytaivutus

Saksalainen puuseppä Michael Thonet oli edelläkävijä yhdessä ensimmäisistä puun taivutusmenetelmistä teollisessa mittakaavassa, ja hänen orgaanisen muotoiset tuolinsa ovat edelleen erittäin suosittuja. Tässä tuotantotavassa puun kuituja ei leikata, mikä säilyttää kappaleen eheyden. Menetelmässä puuta pikemminkin lämmitetään, jolloin siitä tulee muokattavampaa. Yleensä rakennetaan höyrylaatikoksi kutsuttu rakenne, jossa puu upotetaan ympäristöön, jossa on korkea lämpötila, höyryä ja kosteutta. Kun lämpötila nousee 99 °C:seen, ligniini (monimutkainen orgaaninen polymeeri, joka yhdistää selluloosakuidut ja antaa kasvin soluseinälle jäykkyyttä) menettää vastustuskykynsä, jolloin puuta voidaan taivuttaa ilman merkittävää vastusta. Kun pala on otettu ”uunista”, se on välittömästi vietävä muottiin ja kiinnitettävä niiteillä. Kun puu jäähtyy ja kuivuu, kappale pysyy mallin mukaisessa muodossa.

Limapuu

Arkkitehtuurissa ja suuremmissa puukappaleissa liimapuun käyttö on yleisin menetelmä. Sitä käytetään kuitenkin laajalti myös huonekaluissa tai vaikkapa rullalautojen valmistuksessa. Liimapuu eli liimapuu on rakennemateriaali, joka valmistetaan liittämällä yhteen yksittäisiä puupaloja, jotka on liimattu teollisilla liimoilla (yleensä melamiini- tai polyuretaanihartsiliimoilla). Tuloksena syntyvät osat ovat erittäin kestäviä ja kestävät hyvin kosteutta, ja ne pystyvät kattamaan suuria aukkoja ja muodostamaan ainutlaatuisia muotoja. Menetelmässä ei käytetä lämpöä tai höyryä. Jos kappaleet liimataan halutun kaarevuuden omaavan muotin mukaan (ottaen samalla huomioon materiaalin ja käytetyn puulajin asettamat rajoitukset), lopputuloksena on kaareva kappale.

Kerf Cut

Kerf Cut -menetelmää puolestaan käytetään useimmiten yksinkertaisten puusepänteollisuuden tuotteiden valmistukseen. Se on myös mahdollisesti yksinkertaisin tapa taivuttaa puukappale ilman koneita tai suuria muotteja. Sitä ei kuitenkaan tulisi koskaan harkita rakenneosien valmistukseen. Tämä rajoitus johtuu siitä, että Kerf-leikkaus heikentää puuta rakenteellisesti tekemällä toiselle puolelle välein olevia leikkauksia, jotta kappale voi kaartua. Voimaa käyttämällä on mahdollista taivuttaa kappaletta, joka sitten yleensä peitetään puulevyllä.

Näiden perinteisempien menetelmien lisäksi puun taivutustekniikoissa on ollut myös joitakin innovaatioita. Kun puu kuivuu, se voi vääntyä ja kaartua luonnollisesti leikatun kappaleen sisällä olevien puukuitujen vaikutuksesta. ETH Zürichin, Empan ja Stuttgartin yliopiston tutkijat hyödynsivät tätä – yleensä ei-toivottua – ominaisuutta kehittäessään uuden tekniikan, johon kuuluu hallittu kuivausprosessi, joka saa puulevyt taipumaan ennalta määrättyyn muotoon ilman voimamekaniikkaa.

Tämä itsemuokkautumisprosessi perustuu puun luonnolliseen turpoamiseen ja supistumiseen, joka johtuu materiaalin kosteuspitoisuudesta. Kun kostea puu kuivuu, se supistuu voimakkaammin kohtisuoraan kuitua vastaan kuin sitä pitkin. Tutkijat hyödynsivät tätä ominaisuutta liimaamalla kaksi puukerrosta yhteen niin, että niiden kuitusuunnat olivat vastakkain. Tämä kaksikerroksinen levy muodosti uuden menetelmän perustan. Näin valmistettu puukomponentti pysyy mittapysyvänä myös kelluvassa kosteudessa. Alla olevalla videolla kerrotaan menetelmästä tarkemmin:

Puun rohkaistun ja yleistyneen käytön myötä rakennusmateriaalina myös tutkimus ja kokeilut ovat lisääntyneet. Zumthorin ja Alvar Aallon kaltaiset mestarit ovat tunnettuja siitä, että he ovat vieneet puun mahdollisuudet rakennusmateriaalina äärimmilleen. Työstämiemme materiaalien rajoitusten ja mahdollisuuksien ymmärtäminen on kuitenkin kaikenlaisten innovaatioiden lähtökohta. Puun ja orgaanisten muotojen käyttömahdollisuudet ovat lukuisat, ja suunnittelussa on tärkeää ymmärtää monimutkaisuutta ja etsiä uusia ratkaisuja.