Warum und wie sich Massivholz biegen lässt. Welche Holzarten lassen sich am leichtesten biegen?

Holz wird von den Menschen seit Jahrtausenden für viele Zwecke verwendet, vom Hausbau bis zur Herstellung von Möbeln und Kunstobjekten. Eine Eigenschaft, die das Interesse von Ingenieuren, Designern und Künstlern gleichermaßen geweckt hat, ist seine Fähigkeit, sich in Formen zu bringen, die manchen unmöglich erscheinen, oder Bilder, die von künstlicher Intelligenz geschaffen wurden. Es ist die Plastizität, d. h. die Fähigkeit des Holzes, seine Form nach der Verformung beizubehalten, ohne dass die Maserung reißt oder ausbricht. Durch diese Eigenschaft entstehen gebogene Holzelemente, die bei der Herstellung von Möbeln, Musikinstrumenten, dekorativen Gegenständen oder Kunstwerken verwendet werden. Im Folgenden wird beschrieben, warum und wie sich Massivholz biegen lässt und welche Holzarten sich am besten für Biegevorgänge eignen.

Holzbiegen - seit der Antike bekannt

Belege für das Biegen von Holz reichen weit in die Geschichte zurück, wobei die alten Ägypter, Indianer und Wikinger um den ersten Platz bei der Herstellung verschiedener Gegenstände aus gebogenem Holz "konkurrierten". Einige behaupten, die Ägypter hätten als erste gebogene Gegenstände für die Herstellung von Streitwagen und Booten verwendet. Andere behaupten, dass die amerikanischen Ureinwohner Bugholz zur Herstellung von Schneeraketen oder zum Tragen von Gewichten verwendeten. Die Wikinger sollen die ersten gewesen sein, die Holz gebogen haben, um ihre berühmten Schiffe zu bauen, von denen man annimmt, dass sie Amerika lange vor Kolumbus entdeckt haben. Unabhängig davon, wer der Erste war, stimmen alle darin überein, dass Holz geformt werden konnte, nachdem es wiederholt mit kochendem Wasser übergossen oder sogar in Wasser gekocht wurde, wenn die Abmessungen dies zuließen.

Aber es war Michael Thonet, der das Verfahren zum Biegen von Holz revolutionierte. 1836 patentierte er das Verfahren, bei dem Massivholzelemente in speziellen Behältern fünf Stunden lang in Dampf gehalten und dann in kürzester Zeit in Formen geformt und abgekühlt werden. Auf diese Weise wurden die ersten Stühle aus gebogenen runden Massivholzelementen hergestellt. Thonet war auch der erste, der das Konzept der zerlegbaren Möbel einführte, ein Konzept, das die Transportkosten senkte. Infolgedessen sanken die Preise für Möbel und wurden wesentlich erschwinglicher. Tatsächlich ist das meistverkaufte Möbelstück aller Zeiten ein Thonet-Stuhl. Stuhl Nr.14 - das 1930 veröffentlicht wurde und bis heute über 50 Millionen Exemplare verkauft haben soll.

Elastizität oder Plastizität?

Man ist versucht zu glauben, dass Elastizität die Eigenschaft ist, die Massivholz biegsam macht. Nur elastisches Holz kann diese runden Formen annehmen, ohne zu reißen oder zu brechen. Aber Elastizität ist die Fähigkeit des Holzes, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, nachdem die auf es einwirkende Kraft nachgelassen hat. Oder das gebogene Holz bleibt so, nachdem die Behandlung, der es unterworfen wurde, beendet ist.

Die Eigenschaft, die es dem Holz ermöglicht, gekrümmt zu bleiben, heißt Plastizität und bezieht sich auf seine Fähigkeit, sich dauerhaft zu verformen, ohne zu brechen oder an Festigkeit zu verlieren. Plastizität ist die Eigenschaft von Werkstoffen, ihre Form und Abmessungen, die sie durch die Einwirkung äußerer Kräfte erhalten haben, auch nach dem Aufhören dieser Kräfte beizubehalten. Sie ist also das Gegenteil von Elastizität. Normalerweise ist die natürliche Plastizität von Holz reduziert und nimmt weiter ab, je älter der Baum ist. Durch spezielle Behandlungen kann das Holz jedoch wesentlich plastischer werden. Da Holz kein einheitliches Material ist, ist und bleibt seine Plastizität nicht gleich. Sie hängt von der Holzart, dem Alter des Baumes, Wachstumsfehlern, dem Teil des Baumes, aus dem das Holz stammt, der Art des Einschnitts usw. ab.

Das Biegen von Massivholz ist eigentlich eine Kombination aus Elastizität und Plastizität. Das scheint kaum möglich zu sein, da die Plastizität das Gegenteil der Elastizität ist. In diesem Fall heben sich die Eigenschaften jedoch nicht gegenseitig auf, sondern ergänzen sich. Durch die Elastizität kann das Holz so stark wie möglich verformt werden, ohne dass die Integrität und Festigkeit des Elements beeinträchtigt wird, während die Plastizität dafür sorgt, dass das Holz seine neue Form beibehält. Es handelt sich jedoch nicht um ein natürliches Phänomen, sondern um einen technologischen Prozess. Es handelt sich um eine Behandlung, die die Elastizität des Holzes erhöht, und um eine Form, die das Holz von der Beendigung der Behandlung bis zur Rückkehr zur normalen Temperatur und Feuchtigkeit unbeweglich hält.

Methoden zum Biegen von Holz

Die früheste Methode, mit der Holz gebogen werden konnte, war wiederholte Behandlung mit kochendem Wasser. So hat man früher Schiffe gebaut. Wurden kleinere Teile verwendet, wurden sie direkt in Wasser gekocht, bis sie sich leicht biegen ließen. Sobald sie biegsam waren, wurden die Elemente in eine Form gelegt oder in die gewünschte Form gebogen (im Falle der großen Balken, die in Schiffen verwendet wurden) und bis zur vollständigen Abkühlung fixiert.

Dampf ist die bekannteste und am häufigsten angewandte Methode zum Biegen von Holz. Dabei wird das Holz mit Dampf erhitzt, so dass es sich leicht formen lässt. Das Verfahren wird in einem speziell konstruierten Raum durchgeführt, um das Holz in einer Umgebung mit hoher Temperatur, Dampf und Feuchtigkeit zu halten. Denn ab 99 °C verliert das Lignin (ein Bestandteil der Holzzelle, der zusammen mit der Zellulose und den Hemizellulosen für die Steifigkeit des Holzes verantwortlich ist) seine Steifigkeit, so dass sich das Holz ohne nennenswerte Kraft biegen lässt. Das Holz verbleibt je nach Dicke des Stücks und der Holzart eine gewisse Zeit in dieser Hülle. Einigen Quellen zufolge dauert es eine Stunde pro 25 mm Dicke des Stücks. Nach der Entnahme aus der Dampfkammer sollte das Holzstück sofort in eine Form gelegt und eingespannt werden. Nach dem Abkühlen und Trocknen des Holzes bleibt das Stück in der durch die Schablone vorgegebenen Form.
Die Methode kann sowohl in der Industrie als auch bei kleinen oder Heimwerkerprojekten eingesetzt werden. Der Unterschied liegt in der Art des Gehäuses, den verwendeten Formen und der Einfachheit der Bearbeitung. Wer ein Projekt mit gebogenen Elementen vorschlägt, findet hier eine einfache Möglichkeit, sie zu dämpfen.

Heißpressen ist eine weitere Biegemethode, bei der das Holz auf hohe Temperaturen erhitzt und unter Druck geformt wird. Während des Prozesses wird das Holz Hitze und Druck ausgesetzt, wodurch es seine Form in eine bestimmte Matrix oder Form ändern kann. Das Verfahren ist flexibel und effizient, da das Pressen in relativ kurzer Zeit erfolgt.

Biegen bei hochfrequenten Strömen (CIF) ist auch das Heißpressen, bei dem die Temperatur erhöht wird, indem das Holz einem hochfrequenten elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird, das das Holz schnell und gleichmäßig erwärmt. Das Heißpressen bei CIF hat den Vorteil einer sehr kurzen Biegezeit (bis zu 2 Minuten) und einer gleichmäßigen Wärmeübertragung im Stück. Beide Heißpressverfahren werden hauptsächlich für die industrielle Produktion von geformtes Tauwerk.

Holz kann auch durch verschiedene Eingriffe in das Holz gebogen werden. Erhältlich unter Lamellenbalken (Brettschichtholz) durch paralleles Übereinanderlegen und Verkleben mehrerer Holzschichten ist eine davon. Eine andere besteht darin, das Holz teilweise abzuschneiden und die verbleibenden Segmente so zu verleimen, dass die Oberfläche des modellierten Objekts eine durchgehende Maserung aufweist. Diese Methoden sind jedoch nicht mehr von der Elastizität und Plastizität des Holzes abhängig und können bei jeder Holzart angewendet werden.

Arten, die sich gut an Temperatur und Feuchtigkeit anpassen

Nicht alle Holzarten haben das gleiche plastische Verformungsvermögen. Einige Arten sind für ihre überragende Flexibilität und Plastizität bekannt. Hier sind einige von ihnen:

Fagul ist vielleicht die Art, die am besten für ihre Fähigkeit bekannt ist, Holz zu biegen. Thonet hat seine Biegemethode auf dieses Holz angewandt. Die Bugholzstühle, die in der Vergangenheit in Rumänien in der Fabrik in Comanești oder in der Nähe von Arad hergestellt wurden, waren aus Buche gefertigt. Ihr Nachteil ist die sehr geringe Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Umwelteinflüsse, weshalb sie nicht für Projekte im Freien verwendet werden kann.

Es kann jedoch verwendet werden Eicheist eine weitere Holzart, die sich gut biegen lässt und an der Außenseite widerstandsfähig ist. Im Vergleich zur Buche kann es etwas schwieriger zu biegen sein, da die Spaltneigung höher ist. Äste und unregelmäßige Maserung tragen zur Spaltgefahr bei.

Frasin ist bekannt für seine Flexibilität und leichte Biegbarkeit. Deshalb wird es für die Herstellung von Musikinstrumenten und Sportartikeln (z. B. Tennisschläger) verwendet. Und ulmul ist elastisch und lässt sich unter Dampf leicht biegen.

Es gibt Quellen, die besagen, dass Teakholz In der Vergangenheit wurde es für den Bau von Schiffen verwendet. Es ist ein dauerhaftes und plastisches Holz und wird häufig für Außenmöbel verwendet.

Im Allgemeinen biegt sich Hartholz viel besser als Weichholz, jüngeres Holz biegt sich besser als älteres Holz, biegt sich in Längsrichtung unendlich besser als in radialer oder tangentialer Richtung, gerade gemasertes Holz biegt sich besser als verdrehtes oder unregelmäßig gemasertes Holz, ast- und fehlerfreies Holz biegt sich besser als Holz mit Wachstumsstörungen.

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