Analys av spånbildning med hjälp av höghastighetsfilmning

Höghastighetsfilmning av träbearbetningsprocesser kan öka förståelsen för skärande bearbetning och ge insikter som kan förbättra precisionen och minska spillet. Det här projektet utforskar nya sätt att analysera spånbildning och förbättra verktyg och produktkvalitet vid träbearbetning.

Projektöversikt

Trä är ett mångsidigt och hållbart material, men för att kunna arbeta med det på ett effektivt sätt krävs en djup förståelse för hur det beter sig under bearbetningsprocesser som sågning, hyvling och fräsning. Dessa operationer är avgörande för att skapa högkvalitativa produkter, men de kan också leda till utmaningar som verktygsslitage, defekter i materialet eller slöseri med resurser. Små och medelstora företag inom träindustrin saknar ofta tillgång till avancerade verktyg och insikter som kan hjälpa dem att övervinna dessa utmaningar.

Detta projekt syftar till att ändra på detta genom att kombinera spjutspetsteknik med trävetenskap. Med hjälp av höghastighetskameror fångar vi detaljerade bilder av vad som händer på lokal nivå när verktyg skär i trä. Genom att analysera dessa data i kombination med kraftmätningar och CT-skanning av träet försöker vi avslöja mekaniken bakom träbearbetning, inklusive hur fibrer bryts, hur spån bildas och hur verktyg interagerar med olika typer av trä.

Resultaten av denna forskning kommer att ge små och medelstora företag praktiska riktlinjer för att optimera sina processer. Genom att till exempel förstå hur skärvinklar, skärhastigheter och träslag påverkar bearbetningen kan företagen välja de mest effektiva parametrarna för sin verksamhet. Detta förbättrar inte bara produktkvaliteten utan minskar också kostnaderna genom att minimera avfallet och förlänga verktygens livslängd.

I slutändan bidrar projektet till att göra träindustrin mer effektiv och hållbar, vilket hjälper mindre företag att konkurrera på en global marknad samtidigt som de får ut mesta möjliga av en av naturens förnybara resurser.

Fördelar för små och medelstora företag

Små och medelstora företag inom träbearbetningsindustrin står ofta inför utmaningar som begränsad tillgång till avancerad forskning och teknik, vilket kan hindra deras förmåga att optimera bearbetningsprocesser. Denna studie förser dessa företag med en forsknings- och testinfrastruktur i norra Sverige, som ger detaljerade insikter i träets beteende under bearbetning. Genom att förstå interaktionen mellan verktyg och trä under olika förhållanden kan små och medelstora företag förbättra verktygens prestanda, minska materialspillet och förbättra kvaliteten på sina produkter. Detta sänker inte bara driftskostnaderna utan ökar också effektiviteten och konkurrenskraften, vilket gör högkvalitativa träprodukter mer tillgängliga och lönsamma för småskaliga producenter. Vi strävar efter att göra vår forskning öppen och tillgänglig genom workshops där vi samarbetar med branschorganisationerna SÅGAB och Träbransch Norr för att nå och bjuda in ett stort antal företag som använder verktyg för träbearbetning på olika sätt.

Projektets målsättning

Målen med projektet är:

• En unik kamerautrustning för att studera träbearbetningsprocesser vid realistiska processhastigheter - tillsammans med skärkraftsmätningar.
  
• Vägledning för verktygskonstruktion, t.ex. skärgeometri, spånledare, spånavskiljare; med avseende på spånflöde/läckage, vidhäftning och krafter. I detta projekt förväntar vi oss en första version av rekommendationer som täcker en eller två av dessa aspekter.
  
• Kompetensutveckling hos de deltagande företagen som arbetar med tillverkning och service av verktyg för träindustrin, men också för användarna.
  
• Kompetenssynergier mellan LTU:s forskningsämnen Träteknik och Hållfasthetslära.
  
• En vetenskaplig publikation som beskriver metodiken.