Schlüsselwörter
(Deutsch)
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maschinelle Festigkeitssortierung; Schnittholz; probabilistische Modellierung; Anforderungen an Bauholz; charakteristische Festigkeitswerte; Qualitätskontrolle
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Forschungsprogramme
(Englisch)
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COST-Action E53 - Quality control for wood and wood products
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Despite the high potential of modern machine grading systems to assess the timber strength, machine grading is rarely utilized in practice; timber at the market is still predominantly visually graded. The high potential of machine grading for improving the efficiency of using timber in load-bearing structures and therefore to assure and competitiveness of timber with other building materials is not used to the full extend. This, because many timber-producing companies do not invest in expensive grading systems and current normative policies do not allow the consistent integration of the information gathered during the grading process and therefore do not facilitate the probabilistic modeling of graded timber material properties. In order to stay competitive the forestry-wood-structural timber chain needs to increase its efforts towards improved methods of quality control throughout the whole production line. The aim and main objective of the proposed research project is to provide all involved parties an efficient scheme for machine timber grading. The work will deliver a theoretical framework for the probabilistic modeling of graded timber material properties. A best practice procedure for timber grading will be developed considereing all the needs and technical requirements indentified throughout this project. In a case study, in close collaboration with the Swiss timber industry, the possible benefits of advanced grading systems will be shown and the results will be actively disseminated. The proposed research project is conducted in connection with the COST action E 53. The future achivements of the proposed research project will provide major contributions to this COST action. Simultaneously the COST action E53 will provide a platform of international experts to frequently discuss critically the achievements of the research project to the benefit of the overall impact and relevance of the work.
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Weitere Hinweise und Angaben
(Englisch)
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Full name of research-institution/enterprise: ETH Zürich Institut für Baustatik und Konstruktion IBK HIL E23.3
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Partner und Internationale Organisationen
(Deutsch)
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AT, BE, BG, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GR, Hr, HU, IE, IT, LT, LV, NL, NO, PL, PT, RS, SE, SI, SK, UK
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Abstract
(Deutsch)
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Die mechanischen Materialeigenschaften von Holz als natürlich gewachsenes Baumaterial sind durch eine grosse Variabilität gekennzeichnet, bedingt durch dessen Wuchsstandort/Herkunft, Durchforstungsart, Einschnittmuster und Dimension. Intelligente Konzepte und effiziente Modelle für die Produktion, Sortierung und Qualitätssicherung führen dazu, dass die genannte Variabilität reduziert und Holz als moderner und gleichermaßen nachhaltiger Rohstoff zu einem zuverlässigen, innovativen und konkurrenzfähigen Baumaterial weiterveredelt werden kann. Der Ansatzpunkt der hier beschriebenen Forschungsarbeit besteht darin, aktuell angewandte Verfahren, moderne Techniken und existierende Konzepte der visuellen und maschinellen Festigkeitssortierung von Schnittholz hinsichtlich ihrer Effizienz und Zuverlässigkeit zu überprüfen und den heutigen Stand der Normung für dieses Themengebiet auf nationaler und internationaler Ebene zu analysieren. Dies beinhaltet auch eine Beschreibung der aktuell auf dem Markt erhältlichen Sortiermaschinen für eine industriell implementierbare Festigkeitssortierung und das Aufzeigen zukünftiger, technischer Entwicklungstrends. Durch die Ergebnisse aus diesen Eingangsuntersuchungen, unterstützt durch die Erkenntnisse einer national und international durchgeführten Umfrage zur Situation der maschinellen Festigkeitssortierung, wurden marktorientierte Projektziele definiert und praxisnahe Lösungsansätze erarbeitet. Im Zuge der Analyse der aktuellen maschinellen Sortierverfahren nach EN 14081 konnte gezeigt werden, dass deren Anwendung sich als sehr komplex und aufwendig gestaltet. Die darin enthaltenen statistischen Methoden erscheinen nicht geeignet, um die Grundgesamtheit des Holzes zuverlässig zu repräsentieren. Der zentrale Schwerpunkt der Forschungsarbeit liegt daher in der Entwicklung effizienter Sortierstrategien, welche die hohe Variabilität der Holz-Materialeigenschaften berücksichtigen. Dies geschieht durch einen integrativen probabilistischen Lösungsansatz mit dem Ziel, den Produktions- und Sortierprozess des Schnittholzes fortlaufend zu kontrollieren und dadurch ein Höchstmass an Effizienz, Qualität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Eine Kombination der beiden normativ gegebenen Sortierprinzipien (Maschinen und Ausgabe kontrollierende Verfahren), verbunden durch konsistente probabilistische Modellansätze, stellt eine ideale Lösung für einen umfassend effizienten und zuverlässigen Sortierprozess dar. Dieser Ansatz erlaubt eine deutliche Steigerung der Ausbeute in höheren Sortierklassen und gleichzeitig eine signifikante Reduktion der Sortierungenauigkeit, die durch nicht-repräsentative Einstellwerte der Sortiermaschine her-vorgerufen wird. Die bisher erzielten Ergebnisse des Projektes wurden fortlaufend publiziert und auf renommierten, internationalen Konferenzen präsentiert. Dabei ist dieser entwickelte Modellansatz im weltweiten Netzwerk der Experten für Holzbau auf sehr grosses Interesse gestossen. Neue Kollaborationen mit international anerkannten Instituten wurden vereinbart, die vorgestellten Konzepte und Resultate dabei als zukunftsweisend eingestuft und sollen nun im Rahmen eines Europäischen Projektes (GRADEWOOD, WoodWisdom) als Grundlage für die Überarbeitung existierenden Europäischer Normen zur maschinellen Festigkeitssortierung von Schnittholz dienen [10]. Weitere Forschungsarbeiten sind notwendig, um ein ganzheitlich effizientes und zuverlässiges Sortierverfahren zu entwickeln, das sowohl in kleineren nationalen Industriebetrieben einsetzbar, aber auch auf die Ansprüche der grossindustriellen Holzverarbeiter übertragbar ist. Gleichzeitig sind für eine Übertragung der entwickelten Sortierstrategie in eine Weiterentwicklung und Überarbeitung existierender Normen weiterführende experimentelle Untersuchungen unabdingbar. Dadurch kann z.B. anhand von Versuchsreihen der Modellansatz verifiziert und ein Leitfaden für eine industrielle Anwendung erarbeitet werden. All diese Bemühungen verfolgen das Ziel, dass Holz als modernes und ökologisch nachhaltiges Baumaterial stetig steigenden Anforderungen an die Materialeigenschaften für eine bauliche Verwendung gewachsen ist und in der Konkurrenz mit anderen Baumaterialien wie Stahl oder Beton seine Position stärkt.
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Datenbankreferenzen
(Englisch)
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Swiss Database: COST-DB of the State Secretariat for Education and Research Hallwylstrasse 4 CH-3003 Berne, Switzerland Tel. +41 31 322 74 82 Swiss Project-Number: C06.0024
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