Jak zginać drewno

• Written by Eduardo Souza
• August 03, 2020

Od punktu wyjścia jako drzewo do formy produktu jako belka lub mebel, drewno stosowane w architekturze i aranżacji wnętrz przechodzi przez kilka etapów i procesów. Drewno, jako surowiec odnawialny i popularny tradycyjny materiał budowlany, jest również często wymieniane jako obiecujący materiał budowlany przyszłości, taki, który jest odpowiedni dla nowych wymagań zrównoważonego rozwoju. Jednak w przeciwieństwie do betonu, którego formy mogą tworzyć nawet najbardziej skomplikowane krzywizny, architektura drewniana najczęściej wykorzystuje proste belki i panele. W tym artykule omówimy kilka technik, które pozwalają na tworzenie zakrzywionych kawałków drewna w różnych skalach, z których niektóre są wykonywane ręcznie, a inne mają na celu uczynienie tego procesu bardziej wydajnym i inteligentnym na większą skalę.

Tak jak drzewo kołysze się na silnym wietrze, drewno ma swoją własną elastyczność i może być zginane do pewnego stopnia, zanim powróci częściowo lub całkowicie do swojego pierwotnego stanu po ustaniu działania siły. Elastyczność ta zależy bezpośrednio od rodzaju drewna i wymiarów elementu, który ma być wygięty. Chociaż rzeźbienie drewna w celu uzyskania pożądanych krzywizn zawsze będzie możliwe, metoda ta generuje duże ilości odpadów i wymaga bardzo doświadczonej siły roboczej. Konstruktorzy łodzi i mebli od wielu lat używają zakrzywionego drewna, aby dostosować się do wymogów hydrodynamicznych i ergonomicznych. W budynkach, jednakże, techniki te nie są tak powszechne. Chociaż rzeźbienie drewna w celu osiągnięcia pożądanego kształtu jest zawsze opcją, metoda ta generuje dużo odpadów i wymaga doświadczonej siły roboczej. Inne rozwiązania tworzą iluzję organicznej objętości przy użyciu prostych elementów, co często pozwala osiągnąć interesujące rezultaty. Jednak wraz z coraz powszechniejszym stosowaniem drewna jako podstawowego materiału budowlanego, niektórzy architekci poszukują możliwości tworzenia bezpośrednio organicznych form dla konstrukcji drewnianych, a kilka przykładów zostało już wykonanych z drewna klejonego warstwowo. Dla architektów ważne jest, aby zrozumieć proces tworzenia tych elementów, aby lepiej je zaprojektować. Główne metody gięcia drewna to:

Gięcie parą

Niemiecki stolarz Michael Thonet był pionierem jednej z pierwszych metod gięcia drewna na skalę przemysłową, a jego krzesła o organicznych kształtach do dziś cieszą się ogromną popularnością. W tym sposobie produkcji, włókna drewna nie są cięte, co pozwala zachować integralność elementu. Metoda ta polega raczej na podgrzewaniu drewna, dzięki czemu staje się ono bardziej plastyczne. Struktura, zwana steambox, jest zwykle zbudowany, aby zanurzyć drewno w środowisku o wysokiej temperaturze, pary i wilgotności. Kiedy temperatura osiąga 99°C, lignina (złożony polimer organiczny, który łączy włókna celulozowe i nadaje sztywność ścianie komórkowej rośliny) traci opór, pozwalając na wygięcie drewna bez znacznego oporu. Po wyjęciu z „pieca”, kawałek musi być natychmiast przeniesiony do formy i zabezpieczony zszywkami. Kiedy drewno ostygnie i wyschnie, element pozostanie w kształcie szablonu.

Glued Laminated Wood

Dla architektury i większych kawałków drewna, użycie Glued Laminated Wood jest najbardziej powszechną metodą. Jednakże, jest ona również szeroko stosowana do produkcji mebli, a nawet deskorolek, jako przykład. Glued Laminated Wood, czyli drewno klejone, to materiał konstrukcyjny powstający w wyniku łączenia poszczególnych segmentów drewna klejonego klejami przemysłowymi (najczęściej melaminowymi lub żywicami poliuretanowymi). Powstałe w ten sposób elementy charakteryzują się wysoką trwałością i odpornością na wilgoć, a także mogą pokonywać duże szczeliny i tworzyć unikalne kształty. Metoda ta nie wymaga użycia ciepła ani pary wodnej. Jeśli elementy są klejone według formy o pożądanej krzywiźnie (biorąc pod uwagę ograniczenia materiału i rodzaj użytego drewna), efektem końcowym będzie zakrzywiony element.

Kerf Cut

Metoda Kerf Cut, z kolei, jest najczęściej stosowana do produkcji prostych elementów stolarki budowlanej. Jest to również prawdopodobnie najprostszy sposób na wygięcie kawałka drewna, nie wymagający maszyn ani dużych form. Jednakże, nigdy nie powinna być brana pod uwagę do produkcji elementów konstrukcyjnych. Ograniczenie to występuje, ponieważ cięcie Kerf strukturalnie osłabia drewno, wykonując rozstawione cięcia po jednej stronie, aby umożliwić wygięcie elementu. Poprzez przyłożenie siły, możliwe jest wygięcie elementu, który następnie będzie zazwyczaj pokryty drewnianym arkuszem.

W uzupełnieniu do tych bardziej tradycyjnych metod, pojawiły się również pewne innowacje w technikach gięcia drewna. Kiedy drewno schnie, może się skręcać i zakrzywiać w sposób naturalny ze względu na wpływ włókien drzewnych wewnątrz ciętego kawałka. Naukowcy z ETH Zurich, Empa i Uniwersytetu w Stuttgarcie wykorzystali tę cechę – zwykle niepożądaną – do opracowania nowej techniki obejmującej kontrolowany proces suszenia, który sprawia, że panele drewniane wyginają się w predefiniowanym kształcie bez użycia mechaniki siłowej.

Ten proces samomodelowania opiera się na naturalnym pęcznieniu i kurczeniu się drewna spowodowanym zawartością wilgoci w materiale. Kiedy wilgotne drewno schnie, kurczy się mocniej prostopadle do włókien niż wzdłuż nich. Naukowcy wykorzystali tę właściwość, sklejając dwie warstwy drewna tak, aby kierunki ich słojów były przeciwstawne. Ta dwuwarstwowa płyta stała się podstawą nowej metody. Wyprodukowany w ten sposób element drewniany pozostaje stabilny wymiarowo, nawet przy zmiennej wilgotności. Poniższy film wyjaśnia tę metodę bardziej szczegółowo:

Wraz z zachęcaniem i coraz szerszym stosowaniem drewna jako materiału budowlanego, pojawiły się również wzmożone badania i eksperymenty. Mistrzowie tacy jak Zumthor i Alvar Aalto są znani z tego, że wykorzystują możliwości drewna jako materiału budowlanego do maksimum. Ale zrozumienie ograniczeń i możliwości materiałów, z którymi pracujemy, jest punktem wyjścia dla każdego rodzaju innowacji. Możliwości wykorzystania drewna i form organicznych są liczne, a podczas projektowania istotne jest zrozumienie złożoności i poszukiwanie nowych rozwiązań.