Çelikten daha güçlü ahşabı seri üretmeye hazırlanan InventWood
(techcrunch.com)- 2018’de bir laboratuvar başarısı gibi görünen güçlendirilmiş ahşap teknolojisi, InventWood aracılığıyla bu yaz ilk Superwood üretim partisine geçmeye hazırlanıyor
- Sürecin özünde, sıradan ahşabın moleküler yapısını değiştirip sıkıştırarak selüloz molekülleri arasındaki hidrojen bağlarını artırmak var
- Superwood, çelikten %50 daha yüksek çekme dayanımına, 10 kat daha iyi dayanım/ağırlık oranına sahip; ayrıca alev geciktirme, çürüme ve haşere direnci sunan bir malzeme olarak tanıtılıyor
- İlk pazar, ticari ve üst segment konut binaları için cephe malzemeleri olacak; polimer enjeksiyonuyla siding, decking ve roofing gibi dış mekân kullanımlarına da genişleyebilecek
- InventWood, ilk ticari fabrikasını kurmak için Series A’nın ilk kapanışında yaklaşık 15 milyon dolar ($15m) topladı ve uzun vadede yapısal kirişleri de hedefliyor
Laboratuvar teknolojisinden ilk ticari üretime
- University of Maryland malzeme bilimcisi Liangbing Hu, 2018’de sıradan ahşabı çelikten daha güçlü bir malzemeye dönüştürmenin bir yolunu geliştirdi
- Sonraki birkaç yıl içinde üretim süresini 1 haftadan fazla bir süreden birkaç saate indirerek ticarileşme olasılığını artırdı
- Teknoloji hazır hale geldiğinde Hu, bunu InventWood’a lisansladı
- İlk Superwood üretim partisi bu yaz başlayacak
- İlk ticari fabrika, küçük ölçekli bir “first-of-a-kind commercial plant” olacak ve başlangıçta bina dış kabuğu kullanımlarına odaklanacak
- CEO Alex Lau, uzun vadede bunu “binaların iskeletine” kadar uygulamak istediğini söyledi
- Binaların karbon etkisinin %90’ının inşaat sürecindeki beton ve çelikten kaynaklandığını da ekledi
Superwood süreci ve performansı
- Superwood, ana bileşenleri selüloz ve lignin olan sıradan ahşaptan yola çıkıyor
- Amaç, ahşabın içinde zaten bulunan selülozu daha güçlü hale getirmek
- Lau, selüloz nanokristallerinin karbon fiberden daha güçlü olduğunu söylüyor
- InventWood, “gıda endüstrisi” kimyasallarıyla ahşabın moleküler yapısını değiştirdikten sonra onu sıkıştırarak selüloz molekülleri arasındaki hidrojen bağlarını artırıyor
- Lau’ya göre malzemeyi 4 kat yoğunlaştırmak, yalnızca lif miktarını 4 kat artırmakla kalmıyor; yeni oluşan bağlar nedeniyle dayanımı yaklaşık 10 kat yükseltiyor
- InventWood’un açıkladığı Superwood özellikleri şöyle
- Çelikten %50 daha yüksek çekme dayanımı
- 10 kat daha iyi dayanım/ağırlık oranı
- Class A alev geciktirici sınıfıyla yüksek alev direnci
- Çürümeye ve haşerelere karşı direnç
- Polimer enjekte edildiğinde siding, decking ve roofing gibi dış mekân kullanımları için stabilize edilebilme
İlk pazar ve genişleme planı
- İlk ürün, ticari ve üst segment konut binaları için cephe malzemesi olacak
- Lau, sıkıştırma sürecinin rengi de yoğunlaştırarak daha koyu tropik hardwood’lara benzeyen bir sonuç ortaya çıkardığını söylüyor
- InventWood’un nihai planı, ahşap yongaları kullanarak her ölçüde yapısal kiriş üretebilmek ve ayrıca son kat kaplama gerektirmeyen bir malzeme geliştirmek
- Şirket, fabrika inşaatını finanse etmek için Series A turunun ilk kapanışında 15 milyon dolar topladı
- Tura Grantham Foundation liderlik etti
- Baruch Future Ventures, Builders Vision ve Muus Climate Partners katıldı
1 yorum
Hacker News yorumları
Bu araştırmaya dayanıyor gibi: https://www.fpl.fs.usda.gov/documnts/pdf2018/fpl_2018_song00...
Çelikle karşılaştırma yalnızca küçük bir bölümde var; ağırlıklı olarak sıradan ahşaptan nasıl farklı olduğuna odaklanıyor
Özetle süreç ahşabı kaynat, presle ve bitti şeklinde
Düzeltme: Aynı makaleymiş
“Önce doğal ahşap bloklar, 2,5 M NaOH ve 0,4 M Na2SO3 karışımından oluşan kaynar sulu çözeltiye 7 saat batırıldı; ardından kimyasalların uzaklaştırılması için birkaç kez kaynar deiyonize suya batırıldı. Sonra ahşap bloklar, yoğunlaştırılmış ahşap elde etmek üzere 100°C’de yaklaşık 5 MPa basınçla yaklaşık bir gün boyunca preslendi”
Oldukça basit ve doğrusal bir süreç
“Çelikten daha güçlü” gibi gösterişli ifadeler çoğu zaman çelik aralığının alt sınırına ancak ulaşıldığı anlamına gelir
Seramik araştırma makalelerinde de benzer şeyler oluyor; çok tok bir seramiğin kırılma tokluğu alüminyumla karşılaştırılıyor ve genellikle alaşım değil saf alüminyum kastediliyor
Göz gezdirdiğim kadarıyla dayanımı 483–587 MPa ve ASTM A36 yapı çeliğinin 250 MPa akma dayanımından kesinlikle yüksek. Extended Data Figure 1c’de yoğunluk 1,3 g/cc, yani çeliğin 1/6’sı olarak raporlanmış. Elbette yüksek dayanımlı çelikler daha güçlü, ama 6 kat daha güçlü değiller
Süreç de sadece kaynatmaktan ibaret değil; ahşap 2,5 M kostik soda ve 0,4 M sodyum sülfit içinde 7 saat kaynatılıyor, ardından 5 MPa ile “yaklaşık bir gün” yoğunlaştırılıyor ve optimum olarak ligninin %45’i uzaklaştırılıyor. Bu, Kraft sürecinden önceki sülfit hamurlaştırmaya benziyor; ancak yüksek pH’ta sonuna kadar götürülmeyen bir yöntem. Bu anlamda, ahşabın doğal ligniniyle bağlanmış selüloz lif levhası olan Masonite’a da benzetilebilir
Çevre sorunları engel olabilir. Sülfit hamurlaştırma kirli bir süreç. Seri üretim için çevrim süresini kısaltmanın yolunu da bulmaları gerekecek; belki de çoktan bulmuşlardır
En çok merak ettiğim şey, bunun neden 135 yıl önce, 1890’da kimse tarafından yapılmadığı. O dönemde sülfit hamurlaştırma tüm hızıyla sürüyordu, yapı malzemeleri pazarı büyüyordu, çevresel kaygılar neredeyse yoktu ve yeni, modern, “bilimsel” şeylere büyük bir heves vardı. Avantajları hesaplamak için gereken mukavemet bilgisi de zaten oldukça gelişmişti. Mason, 1929’da 2800 kPa otoklav süreciyle Masonite’ı seri üretti. Peki o dönemde birinin Superwood satmasını engelleyen neydi? Kısmi alkali sülfit hamurlaştırma ve preslemeyi deneyen hiç kimse olmamış mıydı?
Dış mekân kullanımı için kaplama olmadan da bozulmayacağını söylemişti. Ancak sertlikten bahsetmemişti ve presleme de yapmamıştı
“Sonunda InventWood, talaşlardan, son işlem gerektirmeyen, istenen ölçülerde yapısal kirişler üretmeyi planlıyor. Lau, bir Superwood numunesini kaldırıp ‘Bir I-kirişin böyle göründüğünü hayal edin. Ceviz ya da ipe gibi güzel. Bu doğal rengi. Boyanmadı’ dedi”
İnsanın ister istemez fotoğrafını gösterin diyesi geliyor
Daha da kötüsü, etiketsiz yapay zeka üretimi görsellere tamamen bel bağlamaları
“Vaat ettiklerimizin tamamı muhtemelen sahte haber” demenin daha iyi bir yolunu hayal etmek zor. Reklam metnine bakarken gözleri kısmak gerekiyor
Aynı boyuttaki süper levhanın içinde birkaç tahta parçasına denk ahşap lifi bulunduğu için dayanım buradan geliyor gibi. Henüz yeterince okumadım ama bunun ağırlığa göre dayanımı gerçekten düşürüp düşürmediğini merak ediyorum. Bugün yüksek binalarda çeliğe ihtiyaç duyulmasının nedeni, ahşabın burkulmadan önce dayanabileceği yüksekliğin bir üst sınırı olması. Sonuçta 300 metrelik ağaç yok
İlk başta bunun, talaş ve yonga gibi ahşap parçalarını MDF, OSB ve yonga levhaya dönüştüren bir yapıştırıcı inovasyonu olduğunu sanmıştım. Bu malzemeler genelde aynı boyuttaki biçilmiş keresteden daha zayıftır; çünkü yapıştırıcı, kirişin uzunluğu boyunca uzanan selüloz lifleri kadar güçlü değildir. Yine de ABD inşaatlarında giderek daha çok kullanılıyorlar; çünkü 40 fitlik kalın kiriş yapabilecek ağaç bulmak çok pahalı, ama yeterince talaş toplayıp daha kalın ve önceden kesilmiş MDF levhalar yapmak mümkün. Fakat selülozdan daha güçlü bir yapıştırıcı yapabiliyorsanız, o zaman neden ahşap kullanasınız diye düşünmüştüm
https://www.fpl.fs.usda.gov/documnts/pdf2018/fpl_2018_song00...
https://techcrunch.com/wp-content/uploads/2025/05/SUPERWOOD-...
Konuyla ilgili bilgi olmadan yalnızca makaleyi okuyunca, “zararsız” ahşabı sonradan geri dönüştürmesi zor bir süper ürüne dönüştürmüyorlar mı diye endişeleniyorum.
Strafordan kâğıt bardağa iyi geçtik sanırken, plastik astar yüzünden kâğıdın geri dönüşümünün zorlaşması ya da imkânsızlaşmasına benziyor. Plastik kaplamayla tamamen örtülmüş “ahşap” mutfak dolaplarını belediyenin geri dönüşüm tesisine götürdüğümde, bunu nasıl işleyeceklerini de merak etmiştim.
Elbette ahşap yanabilir, ancak dışta oluşan kömürleşmiş tabaka iç kısmı koruyarak yangın sırasında zaman kazandıran bir güvenlik özelliği de sağlıyor. Ahşap aynı zamanda mükemmel bir yalıtım malzemesi.
Lamine ahşap inşaat açısından da kullanışlı. Basit aletlerle işlenebilir; CNC makineleriyle prefabrik parçalar hazırlanıp sahaya gönderilerek hızla monte edilebilir.
Bu malzemeyle yüksek katlı yapılar inşa etme planları da var. Örneğin Tokyo’da 350 m yüksekliğinde, 70 katlı bir gökdelen planı bulunuyor.
Lamine ahşapta kullanılan yapıştırıcılar kusursuz değil. Yapısal bütünlük açısından çok dayanıklı olmaları bir avantaj, ama herhangi bir nedenle geri dönüştürülmeyip depolama sahasına giderlerse daha yavaş parçalanacakları anlamına da geliyor. Yine de bugün kullanılan modern yapıştırıcılar daha az toksik ve depolama sahalarında da o kadar zararlı değil. Önemli olan, malzemenin büyük kısmının yapıştırıcı değil, sıradan ahşap olması.
Geri dönüştürülebilirlik açısından ne anlama geldiğini bilmiyorum, ama başka malzeme enjekte edildiğine dair bir ifade yok; bu yüzden normal ahşaba benzer şekilde parçalanabilir.
[1] https://www.nature.com/articles/nature25476
Ahşabı sıkıştırıp ardından stabilizasyon için reçine enjekte ediyorlar. Ortaya çıkan ürün aslında çok küçük bir kısmı ahşap olan, büyük ölçüde reçineye yakın bir şey.
Tekrar kontrol edince, bu videonun da makalede geçen bilimsel makaleye atıf yaptığını gördüm; yani %100 aynı süreç.
Nile Red bunu YouTube’da zaten denemişti.
https://m.youtube.com/watch?v=CglNRNrMFGM
Nüfuz derinliğine bakınca aslında yalnızca yüzey sertleştirmesi yapılmış sayılır. Mermi testinde iç katmanların dış katmanlardan çok daha kalın olduğunu görebilirsiniz.
Bu konudaki bir makaleyi ilk kez okumuyorum. Ama her seferinde yanıtını bulamadığım temel bir soru var: Hangi çelikten daha güçlü? HSLA mı, karbon çeliği mi, inşaat demiri mi?
Bunun dışında destekliyorum. Şu an evimi tadil ederken yapısal değişiklikler yaptım; yük taşıyan çelik kirişlerin bir kısmını ahşap kirişlerle değiştirebilseydim, tasarım öğesi olarak açıkta bırakmak da güzel olurdu.
Örneğin çekme dayanımı bile daha iyiyse bu gerçekten şaşırtıcı olur.
Birkaç yıl önce haberlerde yer almasından beri laboratuvarda yetiştirilen ahşaptaki gelişmeleri beklemeyi sürdürüyorum. Hayalim, ideal yönde hizalanmış lif katmanlarından çok sayıda içeren dev kontrplak levhalar.
Deniz üzerindeki mavnalarda yetiştirilmesi; büyüme besinlerini ve örneğin yangın geciktirici mineralleri deniz suyundan alması gibi. Mavnalar da güneş ışığını en üst düzeye çıkarmak için mevsime göre ekvator boyunca gidip gelebilir.
Üstünkörü okuyunca, NileRed’in kurşun geçirmez ahşap yaptığı videoda kullandığı sürece işaret ediyor gibi görünüyor: https://youtu.be/CglNRNrMFGM
Mağazalara gelirse kurcalaması eğlenceli olur.
Çelikten daha güçlüyse çivi çakmak mümkün olmayacak gibi. Parçaları önceden üretip, sahada delik açmak gerekirse çelikteki gibi manyetik matkap kullanmak yerine karbür parmak freze gibi bir şey kullanmak gerekecek sanırım
Gerçekte sıradan bir uygulamacının çam ağacına 1/2 inçlik matkap ucunu doğrudan bastırıp ilerletmesi yerine, daha küçük bir pilot delikten başlayıp giderek daha büyük uçlara geçmesi gerekebilir. Ama sık delik açan biri, yoğun ya da sert malzemelerde uç boyutunu kademeli olarak büyütmek gerektiğini bilir
Birincisi, çok yoğundur. İkincisi, ilk delik genelde yeterince kolaydır ama peş peşe deldikçe giderek zorlaşır. Üçüncüsü, bunun yoğunluktan ziyade silika içeriğiyle ilgisi çok daha fazladır. Silika metali aşındırıp yer. Karbür ve kobalt uçlar çok yardımcı olur ama sonunda silika kazanır
Önemli bir nokta olarak, ipe gibi yüksek silikalı ahşap tozu asbestten bile daha kötü görülebilir. Berbat bir maddedir ve sonunda hem aletleri hem akciğerleri mahveder
Janka sertliği ipe’nin yaklaşık iki katı olan ahşabın silika içeriğini bilmiyorum ama bu tür ahşaplar da kullanılan uca bağlı olarak genel olarak delinebiliyor gibi. Örnek olarak Lignum Vitae ve Quebracho var. İkincisi muhtemelen “balta kıran” anlamına geliyor ve adı yerinde
Bahsedilen ahşaplara çivi çakmak, kendi çekicine çivi çakmak kadar gerçekçi değil. Çivi iz bile bırakamadan eğilir ya da ahşap yarılır
Pazarlama abartısına gayet uygun, ama takvim bu yaz olarak belirtilmiş. Bu malzemenin dezavantajının ne olduğunu bilen var mı merak ediyorum.
“Ortaya çıkan ürünün çekme dayanımı çelikten %50 daha yüksek, ağırlığa göre dayanımı ise 10 kat daha iyi…”
Burulma, basınç, eğilme dayanımı vb. pek iyi olmayabilir mi?
Öyle değilse neden inşaat sektörüne odaklanıyorlar? Uçaklar, otomobiller, kamyonlar ne olacak?
Orijinal süreç Nature makalesinde belgelenmiş: https://www.nature.com/articles/nature25476
Bahsettiğin diğer kullanım alanlarındaki sorunun, bu malzemenin çok rijit olması olduğunu düşünüyorum. Çelik gibi sünek ya da bükülebilen bir malzeme hiç değil. Üretim sırasında doğrudan gereken şekle preslenmesi ya da büyük bir ham malzeme bloğu olarak preslenip ardından istenen formun talaşlı imalatla elde edilmesi gerekir
Kiriş gibi standart şekillerde presleme ekonomik olabilir, ama otomobil şasisi gibi parçalar için öyle olmayacaktır
Buradaki “presleme” de sıradan bir hidrolik presten ibaret değil. Presin ısıtılması ve ahşabın bir süre basınç altında tutulması gerekiyor. Çelik panel gibi basıp çıkaramazsınız
Bu ürün çok pahalı olacak ve mevcut mühendislik ahşaplarıyla rekabet edemeyecektir
Malzeme bilimini çok iyi bilmiyorum ama ilgili birkaç ders aldım
Bu ahşabın nihai çekme dayanımı yaklaşık 550 MPa görünüyor. Malzeme kırılgan bir malzeme gibi; kırılana kadar yay gibi davrandığından güvenlik katsayısı gerekecektir. Yani 550 MPa’da kırılıyor. Birim kuvvet/alan olduğu için aynı kesit alanına sahip malzemeler arasında karşılaştırma yapılabilir
Basınçta, eksenel yük için yaklaşık 160 MPa deniyor. Diğer yönlerde daha büyük ya da daha küçük olabilir. Ahşap lifleri nedeniyle üç yönde aynı değildir; burada liflere dik yönde sıkıştırıldığı için bir yön eksenel yönden daha güçlü, diğer bir yön daha zayıf oluyor. Ancak kirişlerde genelde eksenel dayanımın önemli olacağını düşünüyorum
Burulma ve eğilme doğrudan basınç, kesme ve çekmeye bağlıdır. Kesme değerlerini bulamadım. Çelik gibi üç yönde aynı olan bir malzeme olmadığında bunun tam olarak nasıl uygulanacağından emin değilim
Çelik türüne göre değişir, ama hızlıca bakınca https://www.steelconstruction.info/Steel_material_properties ve https://eurocodeapplied.com/design/en1993/steel-design-prope... kaynaklarında çekme akma dayanımı yaklaşık 200~400 MPa; bu noktadan itibaren yay gibi davranmayı bırakıp şekil değiştirmeye başlıyor. Dayanım 350~550 MPa ve o noktada kopuyor. Çeşitli uygulamalarda metale biraz eğilip kullanım amacına uyum sağlaması için kuvvet uygulandığını düşünüyorum ama emin değilim. Her hâlükârda çekme açısından bu ahşabın çok güçlü, muhtemelen çok pahalı çelikle aynı sınıfta olduğu anlamına geliyor
Basınçta çelik 170~370 MPa civarında görünüyor: https://blog.redguard.com/compressive-strength-of-steel Diğer kaynaklardaki değerler tuhaf olduğu için kolay bulamadım. Dolayısıyla basınçta çelik kazanıyor gibi
Ancak bu ham malzeme dayanımı karşılaştırması. Betonarmede metal çekmeye direnmek için konur, beton ise basınca dayanır; bu yüzden büyük bir sorun olmayabilir. Kirişlerde şekil, gereken yöndeki yüklere direnmek için optimize edilir. Örneğin H kesit bir yöndeki eğilmeye direnç gösterir. Ama bu ahşapla böyle şekiller yapmak zor olabilir. Makalede de mevcut şekillerin sınırlı olduğu söylenmişti; bu yüzden daha fazla malzeme gerekebilir ve malzeme arttıkça bütün olarak daha güçlü olabilir. Sonuçta belirleyici olan, çeliğe kıyasla ne kadar malzeme, özellikle ağırlık bazında ne kadar kullanılacağı ve maliyet. Makale 10 kat daha az gerektiğini söylüyor, ama şekil etkisini muhtemelen hesaba katmamıştır
İleride yalnızca ahşaptan değil, başka malzemeleri de içeren kompozit kirişler yapılabilir gibi geliyor
Mekanik uygulamalarda başka etkenler de devreye girebilir. Makalede ahşabın nemle genleşmemesi için kaplanması gerekiyordu. Sürtünmenin olduğu kullanımlar için iyi değil. Sürtünmeye metale göre daha hassas olmasına şaşırmam
Değerler 2018’e ait, dolayısıyla süreç iyileştirilmiş olabilir
Harika bir teknoloji. Öte yandan, keşke biri bu tür teknoloji duyurularını ve birkaç yıl sonraki gerçek sonuçlarını takip eden bir araç yapsa. Bataryalar da ilginç bir alan
Veri kaynaklarından biri burada: https://hn.algolia.com/?q=stronger+than+steel
Gelecek vaatleri istemiyorum, ön sipariş istemiyorum, birkaç ay ya da birkaç yıl sonra çıkacak ürün duyuruları istemiyorum. Henüz hiçbir ürüne dönüşmemiş ve belki de asla dönüşmeyecek bilimsel ilerlemeleri de istemiyorum[0]. Yalnızca şu anda gerçekten kullanılabilir olanları görmek istiyorum
Gelecek hakkında bir şeyler duymak her zaman beni daha kötü hissettirdi. Gelecek hakkında konuşulanları artık hiç duymak istemiyorum. Vaatler, ön duyurular gibi şeyler keşke hiç olmasa
[0]: https://xkcd.com/678