Hur man böjer trä

Från sin utgångspunkt som ett träd till sin produktform som en balk eller en möbel, går trä som används inom arkitektur och inredning igenom flera steg och processer. Trä, som är en förnybar resurs och ett populärt traditionellt byggmaterial, nämns också ofta som ett lovande byggmaterial för framtiden, ett material som lämpar sig för de nya kraven på hållbarhet. Men till skillnad från betong, vars formar kan skapa även de mest komplexa kurvorna, använder träarkitektur oftast raka balkar och paneler. I den här artikeln kommer vi att ta upp några tekniker som gör det möjligt att skapa böjda träbitar i olika skalor, varav en del är handgjorda och andra syftar till att göra processen mer effektiv och intelligent i större skala.

Som ett träd svänger i en stark vind har trä sin egen elasticitet och kan böjas till en viss grad innan det delvis eller helt återgår till sitt ursprungliga tillstånd när kraften upphör. Denna elasticitet beror direkt på träslaget och dimensionerna på det stycke som ska böjas. Att skulptera trä för att uppnå de önskade kurvorna kommer alltid att vara ett alternativ, men denna metod genererar stora mängder avfall och kräver en mycket erfaren arbetskraft. Båt- och möbelbyggare har använt böjt trä i många år för att anpassa sig till hydrodynamiska och ergonomiska krav. I byggnader är dessa tekniker dock inte lika vanliga. Att skulptera träet för att uppnå önskad form är alltid ett alternativ, men denna metod genererar mycket avfall och kräver en erfaren arbetskraft. Andra lösningar skapar en illusion av organiska volymer med hjälp av raka komponenter, vilket ofta ger intressanta resultat. Men med den alltmer utbredda användningen av trä som primärt byggnadsmaterial har vissa arkitekter försökt skapa direkt organiska former för träkonstruktioner, och flera exempel har redan gjorts av limmat laminerat trä. Som arkitekter är det viktigt att förstå processen för att skapa dessa verk för att bättre kunna utforma dem. De viktigaste metoderna för att böja trä är:

Steam Bending

Den tyske snickaren Michael Thonet var pionjär när det gäller en av de första metoderna för att böja trä i industriell skala, och hans stolar, som är gjorda med organiska former, är fortfarande mycket populära idag. I det här produktionssättet skärs inte träfibrerna av, vilket bibehåller styckets integritet. Metoden går snarare ut på att värma träet så att det blir mer formbart. En struktur, som kallas ångbox, byggs vanligtvis för att fördjupa träet i en miljö med hög temperatur, ånga och luftfuktighet. När temperaturen når 99 °C förlorar ligninet (en komplex organisk polymer som förenar cellulosafibrerna och ger växtcellväggen styvhet) sin motståndskraft, vilket gör att träet kan böjas utan större motstånd. Efter att ha tagits ut ur ”ugnen” måste stycket omedelbart föras till en form och fästas med häftklamrar. När träet svalnar och torkar kommer stycket att hålla formen från mallen.

Limmat laminerat trä

För arkitektur och större träbitar är limträ den vanligaste metoden. Men den används också i stor utsträckning för möbler eller till och med för tillverkning av skateboards, som ett exempel. Limat laminerat trä, eller limträ, är ett konstruktionsmaterial som tillverkas genom att man sammanfogar enskilda segment av trä som limmas med industriella lim (vanligtvis melamin- eller polyuretanhartslim). De resulterande delarna har hög hållbarhet och är motståndskraftiga mot fukt och kan överbrygga stora klyftor och bilda unika former. Denna metod kräver varken värme eller ånga. Om delarna limmas efter en form med önskad krökning (samtidigt som man tar hänsyn till materialets begränsningar och det använda träslaget) blir slutresultatet ett böjt stycke.

Kerf Cut

Kerf Cut-metoden används i sin tur oftast för tillverkning av enkla snickerier. Det är också möjligen det enklaste sättet att böja ett trästycke, utan att det krävs maskiner eller stora formar. Den bör dock aldrig övervägas för konstruktionsdelar. Denna begränsning beror på att Kerf-snittet strukturellt sett försvagar träet, genom att man gör utspridda snitt på ena sidan för att låta stycket böjas. Genom att utöva kraft är det möjligt att böja stycket, som då i allmänhet täcks av en träplåt.

Förutom dessa mer traditionella metoder har det också funnits en del innovationer när det gäller tekniker för träböjning. När trä torkar kan det vrida och böja sig naturligt på grund av påverkan från träfibrerna inuti det skurna stycket. Forskare från ETH Zürich, Empa och universitetet i Stuttgart utnyttjade denna egenskap – som vanligtvis är oönskad – för att utveckla en ny teknik som innefattar en kontrollerad torkningsprocess som får träpanelerna att böja sig i en fördefinierad form utan att använda kraftmekanik.

Denna självmodellerande process bygger på träets naturliga svällning och sammandragning som orsakas av materialets fukthalt. När det fuktiga träet torkar drar det ihop sig starkare vinkelrätt mot fibern än längs den. Forskarna utnyttjade denna egenskap genom att limma ihop två lager trä så att deras fiberriktningar stod emot varandra. Denna panel med två lager utgjorde grunden för den nya metoden. En träkomponent som tillverkas på detta sätt förblir dimensionsstabil, även vid flytande luftfuktighet. I videon nedan förklaras metoden närmare:

Med den uppmuntrade och mer utbredda användningen av trä som byggnadsmaterial har också ökad forskning och experimenterande vuxit fram. Mästare som Zumthor och Alvar Aalto är kända för att driva möjligheterna med trä som byggmaterial till det yttersta. Men att förstå begränsningarna och möjligheterna hos de material vi arbetar med är en utgångspunkt för alla typer av innovationer. Möjligheterna att använda trä och organiska former är många och när man designar är det viktigt att förstå komplexiteten och söka nya lösningar.