Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo

Strukturella högpresterande kompositer baserade på trä

HIPWOOD steg 1 projektet syftar till att utvärdera möjligheten att utveckla formbara och lätta högpresterande kompositer baserade på trä. Jämförelse av HIPWOODs egenskaper mot olika kompositer och vissa metallegeringar visar att HIPWOOD kan bli ett konkurrenskraftigt lättviktsmaterial. Ett fortsättningsprojekt kommer att genomföras för att hitta möjliga lösningar på storskalig tillverkning och utvärdering av lämpliga produkter.

Innovativa teknologier för 3D – formbara, resurseffektiva och högpresterande lättvikskompositer baserade på trä

Mänskligheten står inför enorma samhällsutmaningar som råvarubrist, ökande mängder avfall och klimatförändringar på grund av den växande världsbefolkningen och ohållbara produktions- och konsumtionsmönster. Skogar är oerhört viktiga, både som kolsänkor och som förnybar materialresurs, om vi ska kunna utveckla en mer hållbar och resurseffektiv, cirkulär bioekonomi. Genom att utveckla innovativ teknik kan våra välskötta skogar tillhandahålla nya kreativa och mer hållbara lösningar till olika industrisektorer.

Trä i form av sågspån och massafibrer används ofta som förstärkning av termoplaster, de största volymerna utgörs av plankliknande däckmaterial. Den typen av träbaserade material har inte de egenskaper som krävs för att ersätta högpresterande lättviktsmaterial som t.ex. aluminium. Dessutom begränsas deras användningsområden av egenskaper som brand- och fuktbeständighet. Den starkaste och styvaste delen av trä, nanocellulosa, bör teoretiskt sett ge bättre förstärkning än sågspån och massafibrer. Men inte heller egenskaperna hos nanocellulosa kan utnyttjas fullt ut i kompositer. Det är svårt att tillverka träbaserade kompositer som kan konkurrera med andra lättviktsmaterial med konventionella tillverkningsmetoder för kompositer, särskilt när miljöpåverkan måste beaktas. HIPWOOD-projektet inleddes i syfte att hitta en lösning på dessa tekniska hinder för träbaserade kompositer. Inom projektet utvecklas 3D-formbara, resurseffektiva och högpresterande lättvikskompositer baserade på trä med en ny tillverkningsteknologi. Dessutom utvecklas en unik teknik för att uppgradera de mekaniska och fysiska egenskaperna hos gammalt trä och träavfall.

Konkreta projektresultat för proof-of-concept

Ett utmaningsdrivet innovationsprojekt steg 1 (Utmaningsdriven innovation - steg 1) har finansierats av VINNOVA för att testa HIPWOOD-konceptet. I projektet har konceptuell HIPWOOD med imponerande mekaniska och fysiska egenskaper uppnåtts, från både färskt och gammalt trä. Jämförelser av testade egenskaper med lin- / epoxi- och glas- / epoxikompositer samt vissa metallegeringar visar att HIPWOOD kan bli ett konkurrenskraftigt högpresterande lättviktsmaterial:

  • Förhållandet mellan styvhet och densitet är ca 107% högre för HIPWOOD än för lin- / epoxikompositer, 35% högre än glas / epoxikompositer och 15% högre än stål-, aluminium- och titanlegeringar.
  • Förhållandet mellan styrka och densitet är ca 73% högre för HIPWOOD än för lin- / epoxikompositer, 74% högre än stål, 12% högre än aluminium samt i nivå med titanlegeringar.
  • Brandprov på HIPWOOD-material, enligt en något modifierad Volvo STD 104-0001, visade att branden självslocknade inom 1 till 2 sekunder efter att materialet utsatts för en öppen låga i 10 sekunder. Ett självslocknande träbaserat kompositmaterial är ett stort framsteg. I tidigare studier t.ex. EUREKA-projektet E! 4496 POLYWALL modifierades träplastkompositer med nanolera som tydligt förbättrade deras brandegenskaper, plasten droppade inte och askresten höll ihop, ändå brann provbitarna upp helt.

Nästa steg

Även om proof-of-concept har uppnåtts, så är utvecklingen bara i sin linda. I projektet har vi identifierat hur HIPWOOD-konceptet kan vidareutvecklas till en uppskalningsbar produktionsprocess och även förbättra materialen ytterligare. Hela konsortiet vill gå vidare och ta fram solida bevis på att HIPWOOD-konceptet, produktionsprocessen och materialen, har miljömässiga fördelar jämfört med andra produktionsprocesser och lättviktsmaterial.

Sammanfattning

Projektnamn

HIPWOOD

Status

Avslutat

Region

Region Norrbotten

RISE roll i projektet

Koordinator

Projektstart

Varaktighet

8 månader

Total budget

500 000 SEK

Partner

Sveaskog, Podcomp, Quintus Technologies

Finansiärer

Utmaningsdriven innovation steg 1 initiering - 2019

Projektmedlemmar

Bidrar till FN:s hållbarhetsmål

9.Hållbar industri, innovationer och infrastruktur
Guan Gong

Kontaktperson

Guan Gong

Senior forskare

Läs mer om Guan

Kontakta Guan

* Obligatoriskt Genom att skicka in formuläret behandlar RISE dina personuppgifter.