Qu’il s’agisse de bâtiments ou de véhicules, il est désormais possible de fabriquer de nombreux éléments porteurs en bois, notamment à partir de matériaux en bois collés et de matériaux hybrides. Cependant, leur comportement au vieillissement n’a pas encore été suffisamment étudié. Les méthodes courantes de contrôle de la durabilité en extérieur sont soit longues, soit non pertinentes dans la pratique en raison de leurs conditions. Ces deux facteurs peuvent entraîner une augmentation considérable des coûts pour les fabricants et les clients. En collaboration avec le département des procédés de fabrication par séparation et assemblage (TFF) de l’université de Kassel, les chercheurs du Fraunhofer WKI ont donc mis au point une méthode de vieillissement rapide proche de la réalité, qui peut être utilisée en particulier par les petites et moyennes entreprises (PME).
L’industrie du bois est confrontée à de nombreux défis, notamment la préservation des ressources et la recyclabilité, ainsi que la question de l’adaptation des matériaux dérivés du bois aux changements climatiques. Quelle est la durabilité des matériaux dérivés du bois et des matériaux hybrides à base de bois dans les applications extérieures ? Les procédés de vieillissement utilisés jusqu’à présent pour répondre à cette question sont souvent très longs et retardent l’obtention des autorisations. C’est là qu’interviennent les chercheurs du Fraunhofer WKI en collaboration avec l’université de Kassel : ils ont mis au point un procédé de vieillissement mécanique et climatique rapide pour les matériaux dérivés du bois, qui nécessite moins d’équipements que les procédés établis.
« Les PME de l’industrie du bois ont particulièrement besoin de solutions pratiques et économiques pour améliorer le développement et le contrôle de leurs produits. Dans le cadre de notre projet « TimberAge », nous avons mis au point un procédé qui raccourcit considérablement le processus de test des matériaux dérivés du bois et réduit ainsi la pression économique sur les PME. Grâce au développement d’un processus de test plus rapide et plus réaliste, les entreprises peuvent commercialiser leurs produits plus rapidement. Cela est particulièrement important dans un environnement hautement concurrentiel où le temps et les coûts sont des facteurs décisifs », déclare le Dr Steffen Sydow, chef de projet au Fraunhofer WKI.
Le projet a suivi une approche interdisciplinaire combinant des contraintes mécaniques et climatiques. Cela permet de reproduire les processus de vieillissement de manière plus réaliste. L’optimisation des procédures de test réduit la nécessité de surdimensionner les produits. Cela permet non seulement aux PME de réaliser des économies, mais aussi de préserver les ressources.
La nouvelle méthode de vieillissement accéléré des matériaux à base de bois constitue une avancée significative dans le domaine des essais de matériaux. La reproduction réaliste du gonflement et du retrait, combinée à un milieu de vieillissement tamponné par des acides et à des cycles répétés de séchage et de gel, permet d’évaluer le comportement à long terme des matériaux à base de bois beaucoup plus rapidement qu’avec les méthodes standard utilisées jusqu’à présent. Les caractéristiques mécaniques sont utilisées comme base de comparaison. La combinaison de différents facteurs de vieillissement auxquels les matériaux à base de bois et les adhésifs doivent résister tout au long de leur cycle de vie, mais qui ne sont pas suffisamment pris en compte dans les variantes de vieillissement existantes, est particulièrement importante.
Cette méthode est complétée par un dispositif spécialement développé et peu coûteux pour la sollicitation mécanique dynamique des matériaux à base de bois. Ce dispositif permet des sollicitations cycliques avec un nombre élevé de répétitions (jusqu’à plusieurs centaines de milliers de cycles) et offre en outre des possibilités fondamentales pour superposer des changements d’humidité supplémentaires. Des essais destructifs sur les matériaux sont possibles en ce qui concerne la résistance à la traction et à la flexion en trois points (résistance et module) après le vieillissement composite. L’essai accéléré réduit considérablement les délais de développement et permet une évaluation plus réaliste des performances des matériaux tout au long de leur cycle de vie, un facteur décisif dans le développement de produits durables et résistants.
Le procédé de vieillissement rapide peut être utilisé dans de nombreux domaines industriels : de l’assurance qualité au développement de matériaux dérivés du bois résistants à l’humidité et aux contraintes, en passant par l’optimisation de produits destinés à un usage extérieur, par exemple dans la construction de façades, de terrasses ou de véhicules. La conception simple et économique des appareils d’essai permet également de les utiliser dans votre propre entreprise. Cela réduit la dépendance vis-à-vis des prestataires de services d’essai externes et diminue les coûts. Dans l’ensemble, les procédés et dispositifs développés contribuent de manière significative à renforcer la capacité d’innovation et la compétitivité des PME dans le domaine de la technologie des matériaux dérivés du bois.
Le projet « Développement d’un procédé combiné de vieillissement rapide mécanique et climatique pour les matériaux constructifs en bois (TimberAge) » a été soutenu par le ministère fédéral de l’Économie et de la Protection du climat (BMWK) via le porteur de projet DLR via l’Association internationale pour les questions techniques relatives au bois (iVTH).
Source : Fraunhofer WKI
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