Untersuchungen an Rotbuchenschälfurnier zur Anwendung furnierbasierter Werkstoffe im Maschinenbau

Autor: Krüger, Robert
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2022
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Druh dokumentu: Text<br />Doctoral Thesis
Popis: Für die zukünftige Anwendung furnierbasierter Werkstoffe für konstruktive Bauteile im Maschinenbau sollte es möglich sein, deren Lagenaufbau im Sinne des Leichtbaus beanspruchungsgerecht zu gestalten. Für die Dimensionierung dieser Lagenhölzer werden die mechanischen Kennwerte der Furniereinzellagen benötigt. Aktuell besteht ein Defizit in der Verfügbarkeit der erforderlichen Kennwerte. Zusätzlich existieren keine Normen und einheitliche Standards zur Ermittlung dieser Kennwerte an Furnier. Demzufolge wurden in dieser Arbeit Prüfmethoden zur mechanischen Materialcharakterisierung von Furnier unter Zug-, Druck- und Schubbeanspruchung erarbeitet und exemplarisch Kennwertdatensätze für Rotbuchenschälfurnier in Abhängigkeit der Furnierdicke, der Klimatisierung sowie einer Klebstoffbeschichtung ermittelt. Hierbei zeigt sich, dass die Furnierdicke einen erheblichen Einfluss auf die Materialeigenschaften besitzt. Das ist auf die herstellungsbedingten Schälrisse im Furnier zurückzuführen, deren Risstiefe und Rissabstand mit der Furnierdicke ansteigt. Weiter ergaben die Untersuchungen, dass sich die mechanischen Kennwerte von nativem und klebstoffbeschichtetem Furnier deutlich unterscheiden. Auch hier ist eine Abhängigkeit der Eigenschaften von der Furnierdicke festzustellen, da das Eindringverhalten des Klebstoffes in das Furnier gleichfalls von der Furnierdicke abhängig ist. Mit steigender Furnierdicke wird der Furnierquerschnitt vom Klebstoff nicht vollständig durchtränkt und es verbleibt eine klebstofffreie Mittelschicht, deren Anteil mit der Furnierdicke zunimmt. Mit Hilfe der ermittelten Datensätze wurde im Weiteren die Fragestellung untersucht, welches Material für die Einzellage zur Berechnung der Verbundeigenschaften von Lagenholz mit Hilfe der Laminattheorie am besten geeignet ist. Als Materialien wurden natives Furnier, mit Klebstoff beschichtetes Furnier und Vollholz untersucht. Im Ergebnis konnte die beste Übereinstimmung mit experimentell, ermittelten Lagenholzkennwerten für klebstoffbeschichtetes Furnier erzielt werden. Für Lagenholz mit dickeren Furnierlagen können für die Berechnung der Verbundeigenschaften von Lagenholz auch Vollholzkennwerte herangezogen werden.
For future application of veneer-based materials for structural components in mechanical engineering, it should be possible to design the layer structure in terms of a lightweight construction. The mechanical properties of the veneer layers are required for calculating the properties of laminated wood materials such as plywood. Currently, there is a lack of knowledge of the required characteristic veneer values. In addition, there are no standards for determining these properties for veneer. In this work, test methods for the mechanical material characterization of veneer under tensile, compressive and shear stress were developed and exemplary data sets for rotary cut veneer of beech wood were determined as a function of veneer thickness, climatization and an adhesive coating. The veneer thickness has a significant influence on the material properties. This is due to the production-related peeling cracks in the veneer, whose crack depth and crack distance increase with the thickness. Furthermore, the investigations showed that the mechanical properties of native and adhesive-coated veneer differ significantly. Here, as well, a dependence of the properties on the veneer thickness can be observed. This is due to the penetration behavior of the adhesive into the veneer. With increasing veneer thickness, the veneer cross-section is not completely impregnated by the adhesive and an adhesive-free layer remains in the center, the size of which increases with the veneer thickness. In addition, it was investigated which single-layer material is most appropriate for calculating the properties of laminated wood materials using the laminate theory. Native veneer, adhesive coated veneer and solid wood were examined as single layer material. As a result, the best match with the experimentally determined plywood properties was obtained for adhesive-coated veneer. For laminated wood materials with thicker veneer layers, solid wood can also be used as single-layer material to calculate the composite properties.
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