CNC Proizvodnja Furnira

UNIVERZITET SINGIDUNUM

DEPARTMAN ZA POSLEDIPLOMSKE STUDIJE

MASTER STUDIJSKI PROGRAM INENJERSKI MENADMENT

Zoran Karadolamovi

SAVREMENI PROIZVODNI PROCESI U DRVNOJ INDUSTRIJI

MASTER RAD

Beograd, 2013.

UNIVERZITET SINGIDUNUM

DEPARTMAN ZA POSLEDIPLOMSKE STUDIJE

MASTER STUDIJSKI PROGRAM INENJERSKI MENADMENT

SAVREMENI PROIZVODNI PROCESI U DRVNOJ INDUSTRIJI

MASTER RAD

Mentor: Student: Prof. dr Dragan Cvetkovi Zoran Karadolamovi Br. indeksa: 411045/2012

Beograd, 2013.

Savremeni proizvodni procesi u drvnoj industriji

Saetak

Proizvodni proces predstavlja skup meusobno povezanih aktivnosti preko kojih se vri poveanje vrednosti polaznih materijala. Proizvodni proces se sastoji iz jednog ili vie tehnolokih procesa, a odvija se u proizvodnom sistemu. U proizvodnom procesu se vri transformacija sirovina i poluproizvoda u gotove proizvode. Meutim, proizvodni proces obuhvata, osim transformacije i aktivnosti koje se odnose na definisanje proizvoda, konstrukciju i proraun elemenata proizvoda, organizaciju proizvodnje, pripremu sredstava za proizvodnju, etapno oblikovanje i obradu detalja.

Savremeni proizvodni procesi u drvnoj industriji bazirani su na visokom stepenu automatizacije, to umnogome doprinosi poveanom kvalitetu gotovih proizvoda.

Kljune rei: savremeni proizvodni procesi, drvna industrija, automatizacija

Modern production processes in the wood industry

Abstract

The production process is a set of interrelated activities whereby they increase the value of the starting material. The production process consists of one or more of the manufacturing process takes place in the production system. The production process is carried transformation of raw materials and semi finished products. However, the production process involves, in addition transformation and activities relating to the product definition, design and calculation of the elements of the product, the organization of production, means of production, preparation, design stages and detailing.

Modern production processes in the wood industry based on a high degree of automation, which greatly contributes to increased quality of finished products.

Key words: modern production processes, wood industry, automation

Sadraj

1. Uvod .............................................................................................................. 1

1.1. Opte razmatranje ................................................................................................. 1 1.2. Predmet istraivanja .............................................................................................. 5 1.3. Ciljevi istraivanja ................................................................................................. 6 1.4. Hipoteze istraivanja ............................................................................................. 6 1.5. Metode istraivanja ............................................................................................... 7 1.6. Struktura rada ....................................................................................................... 7

2. Proizvodnja furnira i furnirskih ploa ..................................................... 8

2.1. Seeni furniri .......................................................................................................... 9 2.2. Ljuteni furniri ..................................................................................................... 11 2.3. Fajn Lajn ( Fine Line ) furniri ........................................................................ 11 2.4. Automatska vizuelna kontrola furnira .............................................................. 12 2.5. Slojeviti proizvodi od furnira.............................................................................. 14 2.5.1. Furnirske (per) ploe ................................................................................ 14 2.5.2. Specijalna (savitljiva) furnirska ploa ....................................................... 16 2.5.3. Slojevite ploe (lamelirani elementi iz furnira LVL) ............................. 18

3. Izrada nametaja sa intarzijom od furnira ............................................ 20

3.1. Lasersko seenje furnira ..................................................................................... 21 3.2. Seenje vodenim mlazom .................................................................................... 25

4. Proizvodnja nametaja od savijenog slojevitog drveta ......................... 28

4.1. Izbor furnira za savijanje .................................................................................... 28 4.2. Izbor i priprema lepka ........................................................................................ 29 4.3. Oblikovanje lameliranih obradaka lepljenjem ................................................. 30 4.4. abloni za izradu otpresaka ................................................................................ 33 4.5. Projektovanje nametaja od savijenog slojevitog drveta ................................. 42

5. Proces oblikovanja 3D furnira i furnirskih ploa .................................. 46

6. Najvii stepen automatizacije proizvodnih procesa primenom robota u drvnoj industriji ...................................................... 50

6.1. Senzori u industrijskoj robotici .......................................................................... 52 6.2. Programiranje industrijskih robota ................................................................... 56 6.2.1. Tipovi upravljanja ...................................................................................... 56 6.2.2. Tipovi programiranja ................................................................................. 58

6.3. Upotreba robota u proizvodnim procesima drvne industrije .......................... 69 6.3.1. Roboti za manipulaciju predmeta .............................................................. 69 6.3.2. Roboti za paletiranje i pakovanje ............................................................... 71 6.3.3. Roboti za opsluivanje maina .................................................................. 72 6.3.4. Roboti za bruenje i poliranje .................................................................... 74 6.3.5. Roboti za kontrolu proizvoda .................................................................... 76 6.3.6. Roboti za povrinsku obradu drveta .......................................................... 77 6.3.7. Roboti za obradu materijala ....................................................................... 79 6.3.8. Roboti za izradu duboreza ......................................................................... 82

7. Zakljuak ................................................................................................... 86

8. Literatura ................................................................................................... 89

Spisak korienih oznaka ............................................................................... 91

Spisak slika ....................................................................................................... 92

Spisak tabela .................................................................................................... 95

Master rad Savremeni proizvodni procesi u drvnoj industriji

1. UVOD

1.1. Opte razmatranje

Opstanak, rast i razvoj osnovni su ciljevi sa m se realizacijom rduz kao organizacioni sistem, u dinamici poslovnih procesa, neminovno uv. Razvojna strategija i poslovna politika kao instrumenti realizacije ovih ciljeva, koriste poznate i prihvatljive metode i tehnike u cilju stabilnog poslovanja, a time i rasta i razvoja rduz. trtgu thnolokg razvoja rduz ini skup ciljeva, programa i mera m se realizacijom mguv efikasno ostvarivanje ekonomskih ciljeva. Van deo tih programa i mera, odvija se kroz urvlk procese inovacionih aktivnosti i njihovog krn u samom rduzu.

Inovacija primena novog znanja, da bi se ponudio novi proizvod ili usluga koju tr kupci. Drugim reima, novacija invencija kojoj se dodaje komercijalizacija. Kao pokazatelj rasta tehnolokh inovacija, najee se u meunarodnim tttkim publikacijama navode podaci o broju i vrsti prijavljenih patenata, kao oblika ztt industrijske svojine.

Znn t, da se tehnolk inovacije posmatraju, pre svega, kao thnolk inovacije proizvoda i kao thnolk nvacije procesa, mu se dodaju i tehnlk inovacije u oblasti informacionh tehnolg, bez koih se ne m zamisliti savremeno rduze.

Radikalne promene u thnologiji ubrzale su pojavu tzv. novih tehnologija (pre svega, informacionih tehnologija i savremene proizvodne tehnologije), i uslovile su da tehnolk konkurentnost i inovativnost postanu klun determinante unt poslovanja rduz. Dugrn profitabilnost rduz pretpostavlja un trtk upravljanje tehnologijom, u osnovu predstavlja upravo thnolk promena, tj. inovacija u tehnologiji. Svi ovi elementi ukazuju na irinu i znaaj koji ima oblast inovacija u tehnologiji, a time i problem upravljanja inovacionim rm.

hnoloke inovacije u preduzem drvne industrije dogaaju se u sferi nastanka novih proizvoda (inovacije proizvoda) i u sferi usvajanja novih i unapreivanja th thnlkh procesa (inovacije procesa). Kompleksni pojam tehnologije dosad se, uglavnom, vezivao za domen inovacija proizvoda. Danas se celovito pristupa problemu inovacije tehnologije i ravnopravno se razmatraju oba pojavna oblika thnlg. tn inovativnosti i otvorenosti ka promenama u organizaciji nzrn u ranim fazama vtng ciklusa proizvoda, t zn postavljanje zahteva za visokim stepenom fleksibilnosti u svim domenima organizacije, a posebno u domenu proizvodnog sistema. rduz u tim ranim fazama modifikuju, variraju i unapreuju proizvod u naporu da se uspostavi dominantni trajniji oblik proizvoda koji u nv meri ugln sa potrebama kupaca. rktrtn velika eksterna orijentisanost reduze i posebno e t zrn uloga trtekg mndment u ovoj fazi. Kada se uspostavi dominantni oblik proizvoda, za koji se preduzee opredeljuje na dui rok, v znu ulogu ne da igra inovacija procesa sa tnm da se obezbedi t racionalniji postupak izrade, uz t n proizvodne trkv. U ovoj fazi se sa tradicionalnih tehnologija, n prelazi sa univerzalnih na specijalne mn i opremu za masovniju proizvodnju, da bi se prednosti ekonomije obima u t ve meri iskoristile. [11]


Odnos izmeu inovacije pro inovacije proizvoda nalazi se pod nnm uticajem novih (informacionih) tehnologija. U drvnoj industniji sa tradicionalnim tehnologijama, zrn tn za ostvarenjem fokusiranih proizvodnih sistema. Inovacije proizvoda i inovacije procesa dnoznno su definisane knjenjem, a uvn novog proizvoda ne rn razvojem novog procesa. Osnvn karakteristika nove tehnologije njena fleksibilnost. Pojedina preduzea drvne industrije sa novom tehnologijom postiu neophodnu fleksibilnost asortimana. Tehnoloki mgue obezbediti odreenu rzltt proizvoda, a istovremeno t efikasnost proizvodnje u manjim serijama. Tenjom ka uspostavljanju fleksibilne proizvodnje i uvoenjem fleksibilnih proizvodnih sistema u novim tehnologijama, zn da s i krktrtn ble pojedinih faza promena u rgnzi mnu.

Potencijali fleksibilnosti, zastupljenost univerzalnih mn, numrk kntrolisanih fleksibilnih sistema, pruaju thnlku osnovu stalnih promena tehnologije proizvoda. To podrazumeva nrkdnu eksternu okrenutost reduz ka praenju trinih promena, kako na strani konkurenata, tako i na strani kupaca.

Preduzea drvne industrije, trebalo bi da iskoriste, na to je mogue bolji nain, uticaj i doprinos tehnologije i tehnolokih inovacija na ostvarivanje postavljenih ciljeva. Na ovaj nain preduzea e ostvariti konkurentsku sposobnost na dui rok i osvojie bolje pozicije na tritu. Takoe, omoguie se ostvarenje profita, kao osnovnog cilja svakog preduzea. [11]

Savremeno svetsko trite drvetom i proizvodima od drveta zahteva proizvode ireg i promenljivog asortimana, u malim i varirajuim koliinama, esto i unikate. Osim toga, zahtevaju se proizvodi i usluge visokog nivoa kvaliteta, a posebno je na tritu nametaja primetna sve vea konkurencija.

Proizvod je rezultat rada ili radnog procesa. Usluga je rezultat dobijen uzajamnim delovanjem dobavljaa i korisnika te samostalnim delovanjem dobavljaa kojim on zadovoljava korisnikove potrebe. Kvalitet je skup svojstava nekog entiteta koja ga ine sposobnim da zadovolji izraene ili pretpostavljene potrebe. [12]

Cilj koncepcije savremene proizvodne filozofije je potpuno zadovoljenje potreba trita i kupca. Zadovoljenje oekivanja postie se proizvodnjom usmerenom prema kupcu, poveanjem udela usluga, servisa i ekoloki istom proizvodnjom. Savremena proizvodna filozofija u preradi drveta i proizvodnji nametaja ostvaruje se stalnim ulaganjem u nju, angaovanjem velike koliine znanja, kao i zadovoljenjem zahteva za tehnolokom istoom. Nju je pak mogue ostavariti nizom elemenata vezanih za kupca, proizvodnju i poslovanje preduzea. Koncepcija savremenog trita drvnim proizvodima ostvaruje se:

irokim i promenljivim proizvodnim programom visokim kvalitetom proizvoda i poslovnog sistema stalnim smanjenjem cena proizvoda od drveta savremenom proizvodnom koncepcijom sistemima planiranja i odravanja kratkih i tanih rokova isporuke proizvoda

od drveta kupcima.


Danas, irok i promenljiv proizvodni program nameu kupac i trite, a ostvaruje se fleksibilnom proizvodnjom. U ostvarenju takve koncepcije veliko znaenje imaju fleksibilni tehnoloki sistemi i obradni centri voeni raunarom. Obeleje im je visoka produktivnost, irina asortimana drvnog materijala za sastavljanje, tanost i visok kvalitet izrade i obrade proizvoda. U tim sistemima manje su zalihe drvnog i nedrvnog materijala i nedovrene proizvodnje proizvoda od drveta.

Savremene metode voenja proizvodnje i poslovanja preduzea za preradu drveta i proizvodnju nametaja podrane informacionom tehnologijom, kao i niim i viim nivoima komunikacionog sistema imaju zadatak inteligentnih agenata, savetnika u procesima odluivanja i upravljanja proizvodnjom i poslovanjem. Fleksibilni tehnoloki sistemi i obradni centri utiu na smanjenje obrtnog kapitala vezanog za proizvodnju. Moe se rei da je takav rad gotovo bez meufaznih skladita, skladita drvnog i nedrvnog materijala i bez skladita gotovih proizvoda od drveta. [12]

Visokim kvalitetom proizvoda i poslovnog sistema osigurana je koncepcija rada bez greaka uz visok udeo samokontrole zaposlenih na svim radnim mestima u tehnolokom procesu. Pritom bitnu ulogu imaju i implementirane savremene metode upravljanja i osiguranja kvaliteta proizvoda u celom tehnolokom i operativnom procesu upravljanja proizvodnjom i poslovanjem preduzea za preradu drveta i proizvodnju namjetaja. To doprinosi i osiguranju visokih tehnoekonomskih normi u proizvodnji i poslovanju preduzea, koje se postiu spomenutim metodama upravljanja, kao i modernim sistemima planiranja i odravanja kratkih i tanih rokova isporuke proizvoda kupcima. Osmiljen je niz metoda i tehnika (MRP, MRP II, just-in-time, KANBAN) s ciljem snienja zaliha drvnog i nedrvnog materijala, nedovrene proizvodnje, gotovih proizvoda, terminiranja i praenja proizvodnje optimizacijom proizvodnog ciklusa.

Fleksibilnom proizvodnjom, proizvodnjom bez greaka, kao i osiguranjem visokih tehnoekonomskih normi omoguuje se proizvodnja bez gubitaka rada i materijala. To znatno utie na snienje cene proizvoda od drveta i krajnji je rezultat takve koncepcije maksimizacija dobiti. Zahtevi trita usmeravaju proizvoae, posebno proizvoae nametaja, prema:

brzim promenama asortimana prizvodnje skraenju vremena od ideje do pojave proizvoda na tritu organizaciji proizvodnje u malim promenljivim serijama poboljanju kvaliteta proizvoda od drveta.

Brza promena asortimana proizvoda od drveta u pojedinanoj i serijskoj proizvodnji uticala je na uvoenje programabilne ili fleksibilne automatizacije.

Primer programabilne automatizacije su numeriki upravljane maine. Program za obradu dela upravlja redosledom operacija tako da je pri promeni proizvodnog programa potrebno samo pripremiti novi NU program. Ti se sistemi odlikuju velikom programabilnom fleksibilnou.

Proizvodni program proizvoda od drveta se moe definisati veliinom serije (mala, srednja, velika), koja, zavisno od asortimana, a sa ciljem poveanja produktivnosti, zahteva odgovarajuu tehnologiju. [12]


Pod fleksibilnim tehnolokim sistemom podrazumeva se proizvodna oprema povezana sa zajednikim sistemom upravljanja i sistemom za upravljanje tokom materijala radi automatske proizvodnje razliitih elemenata. Organizaciona i tehnika procedura i programi, takoe su deo sistema.

Osim obrade delova (aktualni proizvodni proces), sistemom su obuhvaeni i pratei pomoni procesi kao to su manipulacija, transport, kontrola, montaa i uskladitenje. Upravljaki podaci iz raunarske stanice predaju se procesu. Podaci iz procesa potrebni za praenje njegovog funkcionisanja dostavljaju se raunaru radi njihove obrade i donoenja upravljakih naredbi u realnom vremenu.

Fleksibilnu tehnoloku eliju ini jedna ili vie raunarom numeriki upravljanih maina, opremljenih skladitima delova i automatskim manipulatorom za rukovanje delovima, skladitenjem alata i automatskim izmenjivaem alata, kao i nizom mernih ureaja za praenje procesa obrade. Raunarska stanica maine povezana je s raunarskom stanicom robota i raunarom CNC sistema. Upravljanje u tom sistemu odnosi se pre svega na koordinaciju optereenja pojedinih maina i alata. Veze za obradu podataka omoguavaju komunikaciju s bazama podataka koje sadre programe obrade elemenata i sklopova, programe za merenje, programe za robote, elemente reima obrade itd. [12]

U bliskoj budunosti oekuje se korienje znatno vieg nivoa prilagodljivog upravljanja u fleksibilnim tehnolokim sistemima. Elementarni sistemi prilagodljivog upravljanja, koji su ve u upotrebi, upuuju na velike mogunosti. Cilj poveanja nivoa inteligencije maina ili centara za montau je smanjenje potrebe za njihovim nadzorom i kontrolom. To omoguava uvoenje integralnog koncepta proizvodnje.

CIM (Computer Integrated Manufacturing - raunarom integrisana proizvodnja) koncept je kojem treba teiti u svim razmiljanjima i implementacijama savremene proizvodnje na podruju prerade drveta i proizvodnje namjetaja. CIM je integralna obrada informacija i podataka za reavanje tehnikih, organizacionih i proizvodnih zadataka unutar preduzea. Postavljaju se visoki zahtevi u povezivanju softvera s informacionom tehnologijom i mainama. Integracijom pojedinih delova proizvodnog lanca mogue je skratiti vreme izvrenja naloga s klasinog nedeljnog na CIM dan, i tako:

smanjiti trokove proizvodnje smanjiti obrtna sredstva vezana za proizvodnju poveati fleksibilnost proizvodnje poveati stepen pouzdanosti kvaliteta proizvoda.

Mogue je predvidjeti proizvodni proces u kojem e sve operacije biti upravljane raunarom bez bilo kakve ljudske intervencije. CIM je proizvodnja pri kojoj su dve ili vie proizvodnih operacija integrisano upravljane istim raunarskim sistemom. CIM obino obuhvata CNC sistem i automatski transport materijala upravljan raunarom. [12]

CIM - raunarom integrisani proizvodni sistem zatvorena je povratna veza u kojoj su osnovni ulazni podaci proizvodni zahtevi (potrebe) i proizvodni koncepti (kreativnost), a glavni izlaz su gotovi proizvodi. Sastoji se od elemenata softvera i hardvera, u to je ukljueno konstruisanje, planiranje, programiranje, upravljanje proizvodnjom (povratna veza, nadzor i optimizacija), proizvodna oprema (ukljuivi i alatne maine), kao i proizvodni proces (razmetaj, formiranje i konsolidovanje).


1.2. Predmet istraivanja

Proizvodni proces predstavlja skup meusobno povezanih aktivnosti preko kojih se vri poveanje vrednosti polaznih materijala. Drugim reima, proizvodni proces predstavlja skup aktivnosti, preko kojih se vri transformacija poluproizvoda ili sirovina u gotove proizvode. Proizvodni proces se sastoji iz jednog ili vie tehnolokih procesa, a odvija se u proizvodnom sistemu. U proizvodnom procesu se vri transformacija sirovina i poluproizvoda u gotove proizvode. Meutim, proizvodni proces obuhvata, osim transformacije i aktivnosti koje se odnose na definisanje proizvoda, konstrukciju i proraun elemenata proizvoda, organizaciju proizvodnje, pripremu sredstava za proizvodnju, etapno oblikovanje i obradu detalja i dr. [1]

Proces proizvodnje bilo kojeg proizvoda od drveta sastoji se iz procesa neposredne obrade materijala i procesa koji prate ovu obradu. Proizvodni procesi, ve po dejstvu aktivnosti na proizvodnju gotovog proizvoda mogu biti sledei:

direktni ili osnovni procesi; indirektni ili posebni procesi; dopunski procesi i pomoni procesi.

Direktni ili osnovni procesi sadre aktivnosti koje se odnose direktno na dobijanje detalja, elemenata ili gotovih proizvoda. Ovi procesi obuhvataju konstrukciju proizvoda, projektovanje tehnolokog procesa, izradu detalja, spajanja i montau detalja u sastave ili sklopove, povrinsku obradu detaija, sastava i sklopova, konanu montau i pakovanje gotovih proizvoda. Indirektni ili posebni procesi sadre aktivnosti koje se odnose na unutranji transport materijala kontrolu i klasiranje materijala kvalitetu, ispitivanje kvaliteta proizvoda i dr. Dopunski procesi sadre aktivnosti koje se odnose na izradu pomonih pribora, specijalnih alata, remont tehnoloke opreme, otrenje alata i drugo. Pomoni procesi obuhvataju aktivnosti u okviru proizvodnog procesa koji se odnose na nabavku materijala, dovoz i odvoz materijala, kao i sve druge aktivnosti koje potpomau proizvodnju. [1]

Tehnoloki proces je direktno vezan za delovanje maina, alata, ureaja i ivog rada na materijal. On je ustvari, deo proizvodnog procesa, a sastoji se od skupa meusobno povezanih aktivnosti sa ciljem transformacije poluproizvoda u detalje, elemente, podsklopove i sklopove. Ako je tehnoloki sistem sastavijen od vie obradnih sistema, tada se u tehnolokom procesu vri transformacija materijala do dobijanja gotovog detalja ili montanog lmnta. Meutim, ako tehnoloki sistem obuhvata i sistem za oblikovanje, tada se u tehnolokom procesu vri transformacija materijala sve do izrade sklopa ili podsklopa.

Predmet istraivanja u ovom radu je unapreenje proizvodnje u drvnoj industriji, usvajanjem visokog stepena automatizacije proizvodnih procesa.


1.3. Ciljevi istraivanja

Nauni cilj ovog istraivakog rada je analiza savremenih proizvodnih procesa koji se odvijaju u drvnoj industriji, prilikom prerade drveta i proizvodnje nametaja.

Praktini cilj istraivakog rada je pronalaenje odgovora na pitanja:

Koje su tehnike za dobijanje furnira? Koji su naini pripreme furnira? U kojim oblicima se furnir koristi za oblikovanje nametaja? Kolike su mogunosti dizajniranja nametaja od furnira i furnirskih ploa? Koji su radni parametri industrijskih robota? Na koji nain se vri programiranje industrijskih robota? Dokle doseu mogunosti upotrebe robota u proizvodnim procesima drvne

industrije?

1.4. Hipoteze istraivanja

Hipoteza je misaona pretpostavka o predmetu koji se istrauje. Glavna osobenost hipoteze je proverljivost mogunost da se jedna tvrdnja kroz rezultate istraivanja pokae kao tana (potvrdi) ili netana (odbaci).

Generalna ili opta hipoteza ovog istraivakog rada glasi: Savremeni proizvodni procesi u drvnoj industriji doprinose neogranienim mogunostima dizajniranja i proizvodnje nametaja.

Posebne ili radne hipoteze istraivakog rada se odnose na pojedine proizvodne procese u drvnoj industriji i one su sledee:

Nekonvencionalni naini obrade furnira su bolji od konvencionalnih i primenljivi su u drvnoj industriji

Savijeni oblici slepljenih furnira su konstrukcijski prihvatljivi Savremeni nain upotrebe furnira predstavlja pogled u budunost proizvodnje

nametaja Ponovljivost, tanost, rezolucija, veliina radnog prostora, kao i raspodela

funkcije nosivosti u okviru radnog prostora su najvaniji parametari industrijskih robota

Robotskim programom se definie trajektorija koju sledi zavrni ureaj robota, kao i robotsko delovanje kojim se omoguuje izvoenje kompletnog radnog ciklusa

Upotreba industrijskih robota predstavlja budunost savremene proizvodnje u drvnoj industriji


1.5. Metode istraivanja

Primenom razliiti metodolokih postupaka dolazimo do relevantnih saznanja iz oblasti koju istraujemo. Pri tome prolazimo kroz tri naune faze istraivanja:

prva faza empirijsko istraivanje, druga faza utvrivanje pojava, trea faza verifikacija preenog rada i saznanja.

Navedene faze se sastoje iz raznih manjih ili veih procesa i osnovnih elemenata kojima se dolazi do adekvatnih podataka ili zakljuaka.

Metode deskriptivne analize i dijalektike sinteze predstavljaju osnovu ovog istraivakog rada. One nam omoguavaju da se upoznamo sa automatizovanim procesom proizvodnje, koji se obavlja upotrebom industrijskih robota i tehnologijama i nainom obrade i primene furnira u industriji nametaja. Sintezom smo dobili jasnu predstavu o ispitivanoj pojavi i problemu. Metodom deskripcije pojanjeni su tehnoloki postupci savijanja lameliranog drveta i izrada trodimenzionalnih furnira, kao i naini programiranja industrijskih robota. Na osnovu matematikih prorauna, vreno je modelovanje i projektovanje nametaja. Za objanjenje nekonvencionalnih naina obrade furnira i procesa obrade drveta pomou industrijskih robota, korieni su eksperimenti uz posmatranje pojava. Zakljuivanje na osnovu indukcije i dedukcije pomoglo je u generalizaciji i apstrakciji sadraja koji obuhvata proces oblikovanja nametaja od furnira i furnirskih ploa i primenu robota u drvnoj industriji. Kompilacijom najnovijih radova i postojeeg saznanja iz ove oblasti, kao i novijom literaturom predstavljena su znaajna dostignua iz oblasti primene savremenih proizvodnih procesa u industriji nametaja.

1.6. Struktura rada

Ovaj istraivaki rad je strukturisan u osam poglavlja. Prvo poglavlje predstavljaju uvodna razmatranja i metodologija naunog istraivanja. Drugo poglavlje nas upoznaje sa nainima dobijanja furnira i konstrukcijama furnirskih ploa. Tree poglavlje je posveeno nainu korienja i obrade furnira prilikom oblikovanja nametaja. etvrto poglavlje sadri objanjenje procesa savijanja slojevitog drveta. Peto poglavlje nam doarava budunost projektovanja nametaja korienjem trodimenzionalnih furnira i furnirskih ploa. esto poglavlje obuhvata prikaz dostignua kod primene robota u drvnoj industriji. U sedmom poglavlju se izvode zakljuci proizali iz istraivakog procesa ovoga rada. Osmo poglavlje prikazuje korienu literaturu i Internet prezentacije. U prilogu istraivakog rada, nalazi se spisak korienih simbola, spisak slika i spisak tabela.


2. PROIZVODNJA FURNIRA I FURNIRSKIH PLOA

Furnir predstavlja ono najplemenitije to se moe proizvesti od drveta. Strunjaci samo od najkvalitetnijih i najvrednijih stabala drveta proizvode furnir. Furnir je do dan danas ostao kao neto vrlo posebno. On svojom posebnou ukraava vredne muzike instrumente, prekrasne podove ili panele kao to krasi i visokovredni nametaj. Kao sirovina za proizvodnju furnira upotrebljavaju se danas samo probrana stabla drveta od kojih onda strunjaci savremenim tehnolokim postupcima izrauju finalan proizvod - furnir. Furnir je unikatan proizvod koji potie iz prirode i na kojem se jasno vide oznake koje poseduje i stablo od kojeg je izraen a to su godovi i kvrge na stablu kao i prirodna struktura i boja drveta. S godinama elementi namjetaja izraeni od furnira dobijaju na lepoti i karakteru. U svetu ve postoji i zatitni znak proizvoda izraenih od originalnog furnira koji istie plemenitost i prirodnost drveta od kojeg je izraen. Na ovakvim proizvodima vidljivi su godovi stabla koji su jedinstveni i neponovljivi kao to su jedinstveni otisci ljudskih prstiju, a koji na taj nain jasno identifikuju poreklo furnira.

Furnir je drvo u svom najatraktivnijem obliku. Furniri su najekonominiji vid korienja drveta i stoga pruaju najveu vrednost ovog prirodnog materijala. Drvo kao najstariji, organski, heterogeni i anizotropni materijal se upotrebljava u raznim delatnostima, graevinarstvu, industriji nametaja, brodogradnji, avioindustriji, industriji automobila itd. Tu njegovu iroku primenu obezbeuju njegova izvanredna estetska i konstruktivna svojstva. Ljudska tenja za lepim, a u nedostatku odgovarajueg drveta, inspirisala je oveka da izrauje tanke listove furnira koje primenjuje u vidu intarzije. Neke vrste drveta pruaju originalne estetske efekte te su takve u tankim slojevima lepljene na pojedine delove nametaja. Ovakav nain primene furnira bio je ogranieno zastupljen i predstavljao je pojedinani umetniki rad. Meutim, drvo kao prirodan materijal ima i svoje nedostatke: anizotropnost, greke u strukturi, neotpornost na vodu (higroskopnost), osetljivost na gljive i insekte, neujednaen kvalitet i dr. Ova svojstva drveta se negativno odraavaju na stabilnost oblika i dimenzije elemenata u proizvodima izraenim od drveta. Da bi se izbegla ova svojstva drveta, a u to veoj meri iskoristila njegova dobra svojstva dolo se do proizvodnje furnira koja je imala za cilj racionalnije korienje drveta cenjenih estetskih karakteristika i smanjenja anizotropije svojstava masivnog drveta.

Definicija rei furnir po stranim leksikonima menjala se kako se menjala i upotreba furnira, tj. od definicije tankih ploa za oblaganje manje vrednog drveta, pa do upotrebe za proizvodnju perovanog drveta. Kod nas se upotrebljavala re furnir za per ploe i plemeniti furnir za oblaganje, koju uglavnom susreemo i u Evropi.

Furniri su tanki listovi drveta dobijeni struganjem, seenjem ili ljutenjem. Debljina listova furnira iznosi od 0,2 do 10,0 mm, najee su debljine od 0,5 do 3,5 mm.

Prema tehnolokom procesu prizvodnje furnir se deli na strugani, seeni i ljuteni. Prema nainu obrade furniri se dele na okrajene i neokrajene. Prema nainu pripreme furniri se dele na plemenite i slepe. Strugani i seeni furniri se upotrebljavaju za oplemenjavanja lica nametaja, za oblaganje dvorana, za intarzijske radove i sl. [2]


Slepi furniri, ili unutranji ili donji furniri, zovu se furniri koji slue kao podloga plemenitom furniru. Pri upotrebi slepog furnira ne iskoriavaju se estetska svojstva drveta. Debljina slepog furnira je uvek vea od debljine plemenitog furnira. Za slepi furnir upotrebljava se loiji furnir relativno homogene strukture. [2]

Slika 2.1. Proizvodnja furnira

2.1. Seeni furniri

Seeni furniri su tanki listovi drveta, debljine od 0,5 do 1,0 mm. Dobijaju se tehnikom seenja na furnirskom nou.

Prema pravcu seenja u odnosu na srne zrake, razvrstavaju se na: blistae i bonice. Blistae se dobijaju seenjem pripremljenog oblika trupca u smeru ili priblino u smeru srnih zraka (radijalni ili priblino radijalni rez). Bonice se dobijaju seenjem u pravcu tangente ili priblino tangente na godove. Ovo naroito vai za vrste drveta koje imaju izraene srne zrake.

Slika 2.2. Naini dobijanja seenog furnira [13]


esto se termin seeni furnir zamenjuje terminom plemeniti furnir, jer se proizvodi od plemenitih vrsta drveta, zapravo od vrsta iz kojih se koriste estetska svojstva.

Po nainu slaganja nakon seenja, seeni furniri se dele na kladarke ili bulove i povezanu robu. Kladarke (Boules) su svenjevi poreani onim redom kojim se reu i reaju, nakon seenja iz trupca. Podrazumeva se, da su listovi u vezama poreani upravo onim redom, kako su izlazili iz maine za seenje furnira furnirskog noa. Cilj je da se zadri kongruentnost teksture drveta. Povezana roba (Bundware) je pojam za svenjeve koji nisu poreani redom kojim su rezani iz trupca, ali listovi unutar jednog svenja moraju biti poreani redom kako su rezani iz trupca. [2]

Po nainu konane obrade, seeni furniri se dele na:

Okrajene furnire oni su otrobridno okrajeni i to paralelno ili konusno Neokrajene furnire koji se ne obrauju na paketnim makazama ostaju u onoj

formi kakvu dobijaju nakon seenja na furnirskom nou

Sirovina iz koje se dobija plemeniti furnir, obuhvata u svetu vie od 100 vrsta, od ega je 85% liarskih vrsta. Ukupna furnirska sirovina deli se u nekoliko grupa na osnovu svetske potronje sirovine za furnir. Tako imamo etinarske vrste Severne Amerike koje obuhvataju 55% ukupne svetske proizvodnje duglazija, juni bor i tropske liarske vrste Afrike i Jugo-Istone Azije mahagoni, okume, makore, kedar, sapeli, limba, tiama, kosipo, framire, iji obim iznosi 16 do 18% svetske proizvodnje.

Posle ovih, imamo vrste umerene klime najvie breze sa oko 10% i bukve sa oko 2% ukupne svetske potronje sirovine za furnir. Sa manjim ueem, ali esto, koriste se od liara jo: joha, topola, lipa, hrast, orah, klen i jasen sa ukupno 12% svetske proizvodnje. Od etinara jo dolaze u obzir bor, jela, kedar i ari sa ukupno 2% uea.

Za izradu seenih, plemenitih furnira, koriste se pre svega one vrste koje na nekom od pravaca rezanja, istiu estetska svojstva, i to pre svih, boju i teksturu. [2]

U furnirsku sirovinu od etinarskih vrsta drveta spadaju: Bor koji se see u debljini listova furnira od 0,80 mm, jela sa debljinom od 1,00 mm i smra koja se ree u debljinama furnira od 0,90 do 1,00 mm.

etinari se ree seku u furnire iz razloga velike razlike u tvrdoi izmeu ranog i kasnog drveta, ali zbog lepe teksture, a i nedostatka ostalih sirovina za plemenite furnire, uzimaju sve vie uea u svetskoj proizvodnji.

Za seene furnire egzotinih vrsta drveta, koristi se veliki broj vrsta, a njaee kod nas bubinga, wenge, zebrano, makore, sapeli-mahagoni i paduk. Zbog izuzetnih estetskih svojstava zauzimaju znaajno mestu u industriji proizvodnje nametaja.


2.2. Ljuteni furniri

Kada otrica noa prodire u trupac (u oblom stanju) paralelno sa korom ili pod vrlo malim uglom u odnosu na liniju godova, onda govorimo o ljutenju, a furnire dobijene ovom tehnikom, nazivamo ljutenim furnirima.

Po fizikom obimu proizvodnje, ljuteni furniri zauzimaju svih 90% ukupne proizvodnje furnira.

Ljutenje je, kao i seenje, kompleksna operacija uslovljena odreenim odnosom noa, pritisne grede i poloajem u ljutilici. Odnos i usvojeni termini vide se na slici 2.3.

Slika 2.3. Nain dobijanja ljutenog furnira [13] (1) trupac; 2) pritisna greda; 3) pritisnuta strana; 4) list furnira; 5) otputena strana; 6) no)

Furniri dobijeni na ovaj nain su centrino ljuteni furniri ili slepi furniri (u praksi se nazivaju konstrukcioni ili blind furniri (blind = slep, nem.).

Ljutenjem, tehnikom spiralnog kretanja noa kroz trupac, dobijaju se spiralni ili specijalni furniri. Svi ljuteni furniri dobijaju se na ljutilicama. [2]

Najee domae vrste koje se ljute u slepe furnire su, od liara: bukva, topola, lipa, breza, i joha, a od etinara: smra, jela, bor i ari.

U egzotine vrste drveta koje se najee koriste za dobijanje ljutenog furnira, spadaju: samba i okume.

2.3. Fajn Lajn ( Fine Line ) furniri

Ovo je najnovija tehnologija proizvodnje seenih furnira. Ima velikih prednosti pri izradi garnitura za oblaganje nametaja, jer izostaje slaganje i podeavanje teksture pojedinih listova. See se na nou u uobiajenim debljinama za plemenite furnire, a sutina je u tome, da se od razliitih furnira lepljenjem, formira blok, pa se nakon odleavanja ovi blokovi razrezuju upravno na slepljene povrine. Tako se dobijaju furnirske povrine veih dimenzija i na izgled, sa godovima savreno jednakih irina. Linije su prave (otud i ime ovim furnirima). Nazive nose prema dominirajuoj boji ovog proizvoda i prirodnog furnira. [2]


Fineline furnir je furnir koji se pravi seenjem per ploi koje imaju nepravilan oblik. Prvo se prave listovi obinog furnira. Ovi listovi se boje a zatim se slepljuju u talasaste per ploe (slika 2.4. pozicija 1). Koristi se lepak koji je sline boje kao i sami listovi furnira. Dobijene talasaste per ploe se seku ravnim seivom na tanke listove da bi se dobio Fineline furnir (slika 2.4. pozicija 2). Rezultat je furnir koji ima specifian dizajn koji se sastoji od linija, tj. traka (slika 2.4. pozicija 3). Danas se za furniranje nametaja u 70% sluajeva koristi Fineline furnir.

Slika 2.4. Tehnologija izrade Fajn Lajn (Fine Line) furnira [13]

Pored toga to je podesan pri krojenju garnitura za oblaganje povrina pri izradi nametaja, neosporan je i ekonomski momenat, jer se u bloku slepljuju i nekvalitetni furniri. U praksi se za ovu vrstu furnira prihvata termin komponirani furnir. [2]

2.4. Automatska vizuelna kontrola furnira

U toku proizvodnog procesa prerade drveta, pojavljuju se tetna isparavanja i drvna praina, koji mogu negativno delovati na zdravlje radnika. Takoe, ovek nemoe u kontinuitetu, dui vremenski period, vriti inspekciju furnira i uklanjati materijal sa grekama u proizvodu. Zato se u poslednje vreme u upotrebu uvode sistemi za mainsku vizuelnu kontrolu furnira, koji predstavljaju najsavremeniji vid kontrole proizvoda.

Slika 2.5. Automatska vizuelna kontrola furnira [35]


Q:Scan Veneer Grader je sistem za automatsku vizuelnu kontrolu, klasifikaciju i optimizaciju krojenja listova furnira. Pomou naprednih industrijskih kamera visoke rezolucije, sistem skenira celokupni materijal na samoj proizvodnoj liniji, te detektuje pozicije, vrste i veliine svih defekata u materijalu. Na osnovu tih podataka obavlja se automatska klasifikacija i sortiranje materijala ili optimizacija krojenja radi makismalnog iskorienja sirovine. Camconsole korisniki panel omoguava operaterima brz i jednostavan pregled rada ili promenu parametara kontrole i klasifikacije proizvoda. Svi podaci o skeniranim koliinama furnira, njegovom kvalitetu i statistici defekata, skladite se u raunarsku bazu podataka radi detaljnog i efikasnog nadzora proizvodnje. [35]

Slika 2.6. Korisniki panel za automatsku vizuelnu kontrolu furnira [35]

Skeniranje furnira obavlja se pri brzinama do 2 m/sek. Listovi furnira se kontinuirano skeniraju na izlazu iz suare i automatski im se odreuje klasa kvaliteta prema zadatim vizuelnim i strukturnim karakteristikama, uz dodatnu proveru oblika i dimenzija lista. Rezultat klasifikacije se moe i utisnuti na list koji se automatski sortira u odgovarajui odeljak. Kontrolom ljutenog furnira odreuje se optimalan nain krojenja kako bi se iskoristio maksimum materijala uz uklanjanje to veeg broja defekata. [35]

Slika 2.7. Mainska automatska vizuelna kontrola furnira [36]


2.5. Slojeviti proizvodi od furnira

Slojeviti proizvodi od furnira su proizvodi kod kojih je vie slojeva furnira meusobno slepljeno lepkom, ime se smanjuje utezanje i bubrenje drveta, a poboljavaju se mehanika i fizika svojstva. Slojeviti proizvodi od furnira dobijaju se presovanjem u toku tano odreenog vremena, uz odreen pritisak i temperaturu. [2]

2.5.1. Furnirske (per) ploe

Furnirska ploa je ploa koja je izraena od najmanje tri meusobno slepljena furnirska lista, ija se drvna vlakanca najee ukrtaju pod pravim uglom. Prema broju slojeva, moe biti troslojna (tripleks) ploa i vieslojna ili multipleks ploa (slika 2.8.).

Slika 2.8. Furnirska (per) ploa: (gore levo troslojna, gore desno petoslojna, dole vieslojna)

Prema vrsti drveta, mogu biti izraene od samo jedne vrste drveta to su obine ploe, i izraene od dve ili vie razliitih vrsta to su kombinovane furnirske ploe. Vlanost furnirskih ploa pri isporuci, treba da je 6 12%.

Ako je ploa izraena od tri sloja, najboljih je mehanikih karakteristika, ako srednji sloj iznosi 33 60% od nazivne debljine te furnirske ploe. [2]


Izrada furnirskih ploa nametnuta je loim odlikama masivnog drveta i prednostima ploa. Prednosti se ogledaju u:

umanjeno je utezanje i bubrenje drveta, raspucavanje i vitoperenje. Ovo je postignuto ukrtanjem slojeva furnira;

trajnost drveta je osetno poveana, pod uticajem lepka, ukrtanja slojeva, pritiska i temperature u presi;

poboljana mehanika svojstva. Tako na primer, ploa debljine 6,2 mm od 5 slojeva, boljih je mehanikih svojstava od masivne daske od 25 mm iako je daska okruglo etiri puta vee debljine;

dobra je mogunost oblikovanja savijanjem primer, izrada sedita i naslona, sportske sprave;

vrstoa se moe skoro da izjednai u svim pravcima, naroito kod vieslojnih ploa ili kod ukrtanja pod manjim uglom od 90 (zvezdaste ploe);

zapreminska masa furnirskih ploa, pod dejstvom pritiska i temperature u presi i upotrebom lepka, poveana je 18 20% u odnosu na masivno drvo;

osetno su poveane dimenzije, a samim tim i upotrebljivost. Znamo da je irina rezanih sortimenata u zavisnosti od prenika trupca, dok je kod ploa to nezavisno. Kombinacije i viekratno povezivanje, moe da omogui dobijanje eljenih dimenzija;

izotropna svojstva su daleko vea kod ploa, to i jeste jedan od dominantnih razloga razvoja industrije furnirskih ploa.

Proizvodnja furnirskih ploa moe da bude nastavak linije dobijenih ljutenih furnira, a mogu furniri i da se nabavljaju sa strane i poeti tehnoloku liniju sa suvim furnirima. Najvanije pravilo pri konstrukciji furnirskih ploa je pravilo simetrije. Osa simetrije prolazi kroz sredinu srednjeg sloja ploe. U odnosu na osu, sa obe strane moraju da budu furniri jednake debljine, da furniri jednako udaljeni od ose budu istog pravca protezanja vlakanaca, iste vlanosti, iste vrste drveta, iste tehnike izrade. Furnirska ploa se izrauje iz neparnog broja slojeva, jer bi pri izradi ploa od parnog broja, osa simetrije prolazila kroz fugu sloj lepljenja, a ovo bi moglo da dovede do razruavanja veze pri odreenim naprezanjima. Pri slaganju u plou, spoljni furniri se polau tako, da im slobodna (otputena) strana bude ka srednjici, a lice i nalije ploe su pritisnute strane furnira. Ukoliko bi se odstupilo od pravila simetrije u bilo kom od navedenih zahteva, ploa bi se vitoperila ili krivila. Sledee pravilo je pravilo broja slojeva i ono moe da se definie tako, to je kod jedne iste ploe, sa porastom broja slojeva, izotropnost ploe u porastu. Kod masivnog drveta vrlo je velika razlika u zateznoj vrstoi paralelno i upravno na vlakanca. Kod furnirskih ploa, sa porastom broja slojeva, ova razlika opada. Pravilo debljine slojeva posebno se istie kod ploa sa velikim brojem slojeva. Tanji furniri, slepljeni u furnirsku plou, daju plou boljih tehnikih karakteristika. U cilju poveanja kvalitetnih karakteristika furnirskih ploa, izrauju se i zvezdaste ploe, kod kojih su furniri sloeni pod manjim uglom od od 15 - 60. [2]

Slika 2.9. Konstruisanje furnirske (per) ploe [2]


Pripremljeni furniri za plou, poto su uglavnom ljuteni, tee da poprime formu koju su imali u trupcu. Naine slaganja u kompoziciji troslojne furnirske ploe vidimo na slici 2.10.

Slika 2.10. Naini slaganja furnira pri konstruisanju troslojne furnirske (per) ploe [2]

2.5.2. Specijalna (savitljiva) furnirska ploa

Svi smo navikli na to da je materijal proizveden od drveta, veoma vrst i da se savija samo u sluaju kada se primeni specijalna tehnologija. Meutim, sa napretkom tehnologije prerade drveta, na tritu se pojavio jedinstveni materijal pod nazivom savitljiva perploa. Jedinstvenost ovog tipa perploe proistie iz injenice da se dobro savija, a u isto vreme je veoma izdrljiv materijal. Ova perploa ima sposobnost fleksibilnosti, jer je izraena od raznih tropskih vrsta drveta sa malom gustinom.

U poslednjih nekoliko godina, neke kompanije su poele da prave fleksibilne, ali izdrljive perploe od brezovog furnira, to u velikoj meri smanjuje cenu ovog materijala na tritu. U ovom sluaju, materijal je izraen iz jednog komada brezovog furnira, koji je dobijen poprenim rezanjem drveta breze i koji se unakrsno postavlja. Takoe, savitljiva perploa, moe biti obloena platevima izraenim od plemenitog brezovog furnira. Sa tehnoloke take gledita, fleksibilnost ovog materijala se dobija promenom strukture drveta prilikom hladnog ili toplog presovanja u vakuum-membran presi. [15]

Savitljiva perploa ima gustinu u suvom stanju 310 kg/m3, to je mnogo manje od obinih listova furnira dobijenih od drveta breze. Kao materijal ima veoma velike prednosti. Najvanija je otpornost na savijanje, tako da moe poprimiti svaki oblik zakrivljene forme. Ima debljinu od samo 1,5 mm, moe biti savijena, bez pucanja do 180, to znaajno proiruje spektar dizajniranja nametaja, njenom upotrebom kao konstruktivnog elementa. Sledea prednost je drugaija uniformnost kvaliteta povrine. Treba napomenuti da je ovo prilino siguran, a lagan, materijal koji ima velike dekorativne osobine. Ova perploa se lako povrinski i mainski obrauje. Prilikom njene izrade ne pojavljuju se mrlje i neprijatni miris.


U zavisnosti od poetnih kriterijuma izrade, postoje razliite vrste savitljivih perploa. Veliina materijala moe biti u irini od 920 do 1220 mm, a duina od 1540 do 2500 mm. Po broju slojeva furnira mogu buti tri sloja, etiri sloja, itd., tako da se dobijaju debljine materijala od 4 do 16 mm. Vaan pokazatelj za fleksibilnost ove perploe je njen radijus savijanja: on varira od 5 do 15 cm. U smeru fleksije razlikujemo uzduno i popreno savijanje listova furnira. [15]

Po nainu izrade savitljiva perploa je furnirska ili lamelirana. Povrina joj moe biti neobraena, lakirana, tonirana ili tretirana voskom. U zavisnosti od vrste drveta od koje je izraena, razlikuju se tri vrste:

"Seiba" proizvedena u zemljama Bliskog Istoka i u Africi, "Sumauma", "faveira", "parika" proizvedene u Junoj Americi, u Brazilu "Keruing" proizvedena u Maloj Aziji i Indokini, najee u Indiji.

Slika 2.11. Razliite vrste specijalne (savitljive) furnirske ploe [15]

Specijalna (savitljiva) furnirska ploa se koristi u dekorativne svrhe. Ona ima iroku primenu. Iskustvo pokazuje da se moe uspeno koristi u enterijeru i eksterijeru. Dizajneri su u poslednje vreme poeli da projektuju ekskluzivne komade nametaja koji izgledaju veoma lepo i originalno.

Slika 2.12. Nametaj izraen upotrebom specijalne (savitljive) furnirske ploe [16]


2.5.3. Slojevite ploe (lamelirani elementi iz furnira LVL)

Proizvodnja ovih ploa poela je, u industrijskom smislu da se razvija, od 1930. godine. Cilj je da se dobije ploa veih dimenzija kod koje su izbegnute posledice anatomskih greaka masivnog drveta. Tako na primer, ako imamo vor, na tom mestu je drvo oslabljeno i do 60%. Mautim, ako bi taj komad isekli na 20 lista i tu greku pomerili na veu povrinu, ovaj presek bi sada bio oslabljen za samo 5%. U Nemakoj su ove ploe poznate pod imenom ihtholc (Schichtholz) i imaju razliitu primenu. Ove ploe se proizvode sa specifinim pritiskom od 15 do 30 bara. [2]

Slika 2.13. Lamelirani elementi iz furnira LVL

Slojevite furnirske ploe se najee proizvode od bukovih ljutenih furnira i to u debljinama od 0,2 do 1,5 mm. Prethodno se vri parenje ili kuvanje oblovine. Suenje, obrada sljubnica i spajanje, vri se na uobiajen nain. Lepljenje se vri fenolnim, melaminskim ili rezorcinskim lepkom. U Finskoj, slojevite furnirske ploe se proizvode iz brezovih furnira, u SAD najee od ute breze, u Rusiji iskljuivo od breze, uz natapanje furnira u fenolno lepilo ili krezol-formaldehidne smole. U novije vreme, ove ploe se proizvode od etinarskih vrsta drveta. U Nemakoj se proizvode u duinama do 5,0 m, irine 450 mm i debljine do 200 mm.


Slika 2.14. Konstruisanje i izrada lameliranih elemenata iz furnira LVL [2]

Zatezna vrstoa ovih ploa je znatno vea nego kod punog drveta, i to uzdu vlakanaca 60 do 120%, a popreko na vlakanca ak 100 do 500%. Furniri se slau paralelno, bez ukrtanja vlakanaca, ili se svaki 10. ili 15. furnir ukrta pod uglom od 90. Temperatura lepljenja je izmeu 140 i 150C, a vreme trajanja pritiska je 5 do 10 minuta osnovnog vremena, plus 1 minut na svaki mm debljine ploe. U drvnoj industriji se ove ploe upotrebljavaju kao delovi stolova, stolica, kreveta, enterijera, i dr. [2]

Slika 2.15. Nametaj izraen od lameliranih elemenata iz furnira LVL (kolekcija PunkAlive, proizvoa Finnforest Finska) [17]


3. IZRADA NAMETAJA SA INTARZIJOM OD FURNIRA

Intarzija je umetniko ukraavanje predmeta od drveta umetanjem paria drveta i drugih stvari u raznim bojama, tako da budu u istoj ravni sa podlogom. Najee korieni materijal je furnir u debljini 0,6 0,8 mm. Furnir se dobija obradom trupaca raznih vrsta drveta. Najee se koriste orah, abonos, palisander, mahagoni, ruino i krukovo drvo.

Re intarzija je arapskog porekla, u prevoenju znai umetanje. Ve Egipani, Grci, Rimljani i Vizantijci su koristili intarziju kao nain ukraavanja raznih predmeta. [19]

Intarzija je naroito negovana u Italiji u XV i XVI veku u Sieni, Orvientu, Toscani i Lombardiji prvenstveno sa ukraavanjem crkvenih stolica, zidova i dr. Najpoznatiji majstori intarzije su bili Giovanni da Verona, Baccio d'Agnolo i Fra Damiano. U Nemakoj izrada intarzije se razvijala pod uticajem Italijanskih umetnika. U Francuskoj umetnost izrade intarzije se razvijala nezavisno od okruenja. Luksuzni nametaj u stilu Luja XV i Luja XVI ima ukrase raene u stilu intarzije. Najpoznatiji francuski umetnik je bio Andr Charles Boulle roen 1642. godine. U Holandiji umetnost intarzije je cvetala u XVI i XVII veku.

Iako je u oblikovanju nametaja najprisutnija, intarzija je nalazila primenu i kroz izradu od nametaja nezavisnih najrazliitijih vrsta motiva (portreta, aktova, pejsaa, objekata i graevina, mrtve prirode, amblema, heraldikih simbola itd.), kroz intarziranje sloenijih enterijerskih celina, a primenjivana je i kroz intarziranje ramova slika i ogledala, zidnih satova, kutija i krinja, muzikih instrumenata ili trofejnog oruja. [19]

Slika 3.1. Muzejski primerci nametaja sa intarzijom od furnira [18]

U prolom veku istorijat intarzije za ukraavanje nametaja se praktino prekida pojavom masovne proizvodnje nametaja. Moda je to razlog to sa oduevljenjem odajemo priznanje starim majstorima zanata umetnicima izrade intarzije. Sada se izrauju jednostavniji motivi intarzije.


Slika 3.2. Savremeni nametaj sa intarzijom od furnira

Intarzija je tehnika umetanja komadia drveta razliitih oblika, veliina i od raznobojnih furnira koji kada se sklope daju trodimenzionalne slike nalik mozaicima, koje oplemenjuju predmete na poseban nain. Nakon odabira odreenih vrsta furnira na osnovu modela, svaki komad se zasebno see, zatim oblikuje i obrauje. Slika se dobija lepljenjem na podlogu ovih komada u jednu celinu. Nekada se ceo proces izvodio runo, a danas se koriste vektorski programi za izradu modela i laseri za seenje, ali je sutina ostala ista izuzetna vetina i visoki estetski kriterijumi su i dalje neophodni da bi se od komada drveta stvorilo pravo malo umetniko delo koristei floralnu, geometrijsku ili figuralnu ornamentiku. Simulacijom u odgovarajuem kompjuterskom programu moe se doarati finalna slika intarzirane povrine i odabrati kombinacija furnira.

3.1. Lasersko seenje furnira

Upotrebom laserske tehnologije za seenje furnira, ubrzava se proces seenja eljenih formi za izradu novih intarziranih povrina, a mogue su i replike starih intarzija. Kompjutersko navoenje ovakvih maina garantuje maksimalnu preciznost kod seenja i uklapanja, tako da se intarzirane povrine formiraju bez potrebe za bilo kakvom doradom.

Laser od (engl. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ili u prevodu pojaanje svetlosti pomou stimulisane emisije zraenja je izvor svetlosnog zraenja koji emituje koherentan snop fotona. Kao izvor, stabilan je po frekvenciji, talasnoj duini i snazi. Za razliku od svetlosti koju emituju uobiajeni izvori, kao to su sijalice, laserska svetlost je uglavnom monohromatska, tj. samo jedne talasne duine (boje) i usmerena je u uskom snopu. Snop je koherentan, to znai da su elektromagnetni talasi meusobno u istoj fazi i ire se u istom smeru. Sastavljen je od rezonatorske upljine i aktivne sredine koja ga ispunjava. Otkriven je u SAD 1960. godine. Ranije je nazivan i Maser (engl. Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). [3]


Laserski zrak se proizvodi fenomenom stimulisane emisije. Kao prvi uslov emisije fotona je Borov uslov: tj. laserski medijum mora imati eneretske nivoe ija energija (razlika energija) odgovara energiji emitovanih fotona. Drugi uslov je da veina atoma (ili molekula) bude u pobuenom stanju. Mora se imati na umu da se u laserskom medijumu mogu dogaati razliiti procesi interakcije elektromagnetnog zraenja i materije: najvie dolaze do izraaja apsorpcija i spontana emisija zraenja. Ukoliko se dovede deo atoma (ili molekula) laserskog medijuma u pobueno stanje, oni e emitovati fotone spontanom emisijom. Ti fotoni se dalje mogu apsorbovati na nepobuenim atomima, ili izazavati stimulisanu emisiju na preostalim pobuenim atomima. Laserski zrak se moe proizvesti jedino ako je stimulisana emisija izraenija u odnosu na apsorpciju i spontanu emisiju zraenja. To se postie inverzijom naseljenosti atoma (ili elektrona) u laserskom medijumu: broj atoma u pobuenom stanju mora biti vei od broja atoma u osnovnom stanju. Inverzija naseljenosti se moe postii samo u specifinim sluajevima, pa se samo retki materijali mogu iskoristiti kao laserski medijumi. Inverzija naseljenosti se moe postii ako u materijalu postoji metastabilno stanje. Metastabilno stanje je pobueno stanje, u kojem se atom (ili molekul) zadrava due nego u normalnim pobuenim stanjima. U laserskom medijumu mora postojati jo barem jedno pobueno stanje, to sa osnovnim stanjem ini sistem od tri energetska nivoa - laser sa tri nivoa. U laserskom sistemu sa tri nivoa, atomi (molekul ili elektroni) se odreenim nainom pobuuju u pobueno stanje. Pobueno stanje, traje vrlo kratko i brzo se relaksira u neto nie metastabilno stanje. Atomi (molekuli) se ne mogu brzo relaksirati u osnovno stanje, pa laserskim medijumom poinju da dominiraju atomi u metastabilnom stanju. Inverzija naseljenosti se postie izmeu metastabilnog i osnovnog stanja, pa se lasersko delovanje postie prelazom izmeu ta dva stanja. Pobueno stanje koje se koristi za popunjavanje metastabilnog stanja ne mora biti jedno stanje, ve se moe koristiti niz energetskih stanja. Laserski medijum je smeten izmeu dva paralelna ogledala, tako da svetlosni snop koji prolazi izmeu dva ogledala formira stojei talas. Prostor izmeu dva ogledala se naziva i laserska upljina, rezonantna upljina ili rezonator, po analogiji sa upljinama koje se koriste u akustici prilikom rada sa zvunim talasima. Fotoni koji nastaju spontanom emisijom u laserskom medijumu, emituju se u svim smerovima, ali samo oni koji su emitovani u smeru ogledala, e se reflektirati izmeu ta dva ogledala i biti zarobljeni u laserskoj upljini. Ti fotoni, koji veliki broj puta prolaze kroz laserski medijum, e izazivati stimulisanu emisiju, prilikom prolaska blizu atoma u metastabilnim stanjima u laserskom medijumu. Jedno od dva ogledala se obino pravi tako da nema koeficijent refleksije 100%, ve da proputa odreenu koliinu svetla (obino manje od 1%), pa fotoni mogu izai iz laserske upljine. Na taj nain, laserski snop sadri skup koherentnih fotona, to joj daje veliki intenzitet. [3]

Slika 3.3. ematski prikaz principa rezanja laserskim snopom [3]


Za lasersko seenje furnira koristi se CO2 laser. Ugljen dioksidni laser ili (CO2 laser) tip gasnog lasera koji kao izvor zraenja koristi molekule ugljen-dioksida. Prvi put je demonstriran 1964. godine u Belovim laboratorijama, (Kumar Patel) i predstavlja jedan od prvih razvijenih i najprimenjivanijih gasnih lasera. To je trenutno dostupan laser sa najveom izlaznom snagom. Vrlo je efikasan: izlazna snaga i snaga pumpanja mogu da dostignu vrednosti i do 20%. CO2 laser proizvodi svetlosni snop u infracrvenom delu spektra sa talasnom duinom oko 9,4 i 10,6 mikrometara.

Laserski snop se vodi do radnog komada sistemom ogledala ili optikim vlaknima. Fokusira se na radnu povrinu odgovarajuim soivima kako bi se postigla potrebna temperatura za proces rezanja: inicijalna temperatura za poetak sagorevanja. Lasersko kiseonino rezanje koristi toplotu fokusiranog laserskog snopa za inicijalno zagrevanje osnovnog materijala do temperature paljenja (izmeu 1150 i 1200C). Mlaz kiseonika poinje sa sagorevanjem i pratei laserski snop sagoreva osnovni materijal i izduvava ga iz zone rezanja. Laserski snop koji okruuje mlaz kiseonika vri predgrevanje i neutralie efekat odvoenja toplote.

Rezanje laserskim snopom je precizan postupak kod koga su dimenzione tolerancije izrezanih komada iste kao kod mehanikih postupaka. Za voenje laserskog snopa koriste se tradicionalne CNC maine (za rezanje u x-y ravni) i robotske ruke (za prostorno rezanje u 3 dimenzije). Novi laserski rezai imaju tanost pozicioniranja od 10 mikrometara i ponovljivost od 5 mikrometara. [3]

Standardna hrapavost Rz raste sa poveanjem debljina materijala, ali se smanjuje sa snagom lasera i brzinom rezanja. Pri rezanju laserom snage od 600 W, standardna hrapavost Rz je 2 m za debljinu furnira od 2,5 mm. Ovaj postupak omoguava odravanje vrlo uskih tolerancija, esto do 0,025 mm. Ovu vrstu rezanja odlikuje velika brzina, izuzetno kvalitetan i uzan rez sa otrim prelazima na uglovima i niska toplotna disipacija.

Slika 3.4. Seenje furnira CO2 laserom i izgled gotovih intarzija (Elit, Italija)


Prilikom istraivanja, seenja furnira laserom, upotrebljen je laser izlazne snage oko 600 W. Istraivanje je obavljeno u fabrici za izradu intarzija Elit u Italiji. Probe su bile bukovi furniri debljine 2,5 mm. Istraivanja su vrena uz razliita stanja sadraja vode u furniru. Utvreno je da karbonski sloj koji nastaje ne prodire dublje od 0,30 mm u unutranjost. Osim toga, sadraj vode u furniru ne utie bitno na brzinu pomera i kvalitet dobijene povrine. Brzina rezanja ima vrlo vanu ulogu pri seenju furnira laserom. Pri malim brzinama dolazi do jakog spaljivanja furnira na izlazu laserskog snopa iz uzorka, a pri velikim brzinama, laserska snop ne prodire kroz celi uzorak (ne dolazi do seenja po celoj debljini uzorka). Najbolji rezultati su postignuti od 0,70 m/min. Spaljeni deo furnira bi bilo potrebno samo malo obrusiti. irina reza merena je s tanou od 0,01 mm i iznosila je od 0,10 do 0,50 mm, to je u odnosu na klasine tehnologije vrlo mala irina. Greka koja se pri ovom nainu seenja pojavljuje jeste odstupanje paralelnosti laserskog snopa (klinasti rez), a time i pravilnost reza. Ovo odstupanje se pojavljuje zbog duine fokusa laserskog snopa u odnosu na debljinu uzorka furnira. Pri debljini uzorka od 2,5 mm ovo odstupanje se kree oko 0,035 mm.

Slika 3.5. Lasersko seenje bukovog furnira (Elit, Italija)


3.2. Seenje vodenim mlazom

Tehnologija obrade vodenim mlazom, skraeno WJM (Water Jet Machining), u osnovi koristi eroziono delovanje vodenog mlaza visokog pritiska za skidanje materijala, prvenstveno za seenje skoro svih vrsta metalnih i nemetalnih materijala.

Seenje vodenim mlazom (Water Jet) poinje da biva poznato u irim svetskim krugovima od 1980. godine. Osnovu procesa predstavlja mlaz, sastavljen od vode i abrazivnog peska, veoma malog prenika (0,2 1 mm), koji se pod velikim pritiskom (u proseku 3000 bara) sudara sa povrinom radnog predmeta. Voda, abraziv i mehurii vazduha kreu se supersoninom brzinom i u kontaktu sa povrinom radnog predmeta odvajaju komadie materijala. S obzirom na to da je proces ogranien na izuzetno mali prostor dobija se rez debljine oko 0,9 mm. Prednosti seenja vodenim mlazom su:

veoma precizno seenje mlazom iji je prenik manji od 1 mm a tanost rezanja 0,1 mm;

rez je hladan i ne dolazi do termikih promena u materijalu; mogunost rezanja i tvrdih i mekih materijala; manja ogranienja debljine materijala; nema praine, tetnih gasova i praine kod rezanja; rezna povrina je glatka i ista.

Presudan uticaj na rezultate rezanja imaju pritisak pumpe i prenik mlaznice jer oni odreuju snagu vodenog mlaza. Da bi vodeni mlaz prodro u materijal on mora svojom snagom da prekorai granicu vrstoe materijala koji se ree. Kod rezanja vodenim mlazom radi se sa razmakom mlaznice od materijala (koji se ree) u visini od 2 do 3 mm, da bi se rezanje ostvarilo u predelu jezgra slobodnog mlaza. Ako se povea razmak mlaznice i materijala rasipa se mlaz usled unutranje turbulencije i trenja vazduha u kapi, odnosno, mlaz brzo gubi energiju. Vei razmak mlaznice i materijala dovodi do pogoranja kvaliteta rezne ivice, odnosno, do poveanja irine reza i hrapavosti rezne povrine. Brzina pomaka mlaznice (brzina rezanja) bitno utie na krajnji rezultat rezanja, sa aspekta uvedene energije u odnosu na duinu reza. Poveanjem brzine rezanja smanjuje se dubina rezanja, tj. smanjuje se kvalitet rezane povrine na raun manje uvedene energije. Sa aspekta ekonominosti i produktivnosti korisnik u svakom sluaju trai to veu brzinu rezanja pri niskoj potronji energije za seenje odgovarajuih materijala ali ne na raun smanjenja kvaliteta reznih povrina. [4]

Postoje dve vrste seenja i to vodeno (primenjuje se kod seenja mekih materijala) i abrazivno te su prema njima razvijene i odgovarajue dizne za seenje (mlaznice).

Slika 3.6. Seenje vodenim mlazom [4] (levo seenje abrazivnim vodenim mlazom, desno seenje istim vodenim mlazom)


Mlaznica pretvara stvorenu pritisnu energiju sa to manje gubitaka u kinetiku energiju mlaza, koja se koristi za seenje. U ovu svrhu koriste se dizne (mlaznice) od novih razvijenih materijala sa unutranjim prenikom 0,7 mm.

Posebnu vanost ima njen vek trajanja koji zavisi od:

pritiska vode; kvaliteta vode; abraziva; ulazne geometrije dizne.

Voda prolazi kroz otvor dizne brzinom tri puta veom od brzine zvuka, tako da i najmanja neistoa oteuje diznu. Iz tog razloga ulazna voda je posebno tretirana sa grubim predfiltrima, finim filtrima i sa jonoizmenjivakom kolonom. Da bi se odrao otar (jak, snaan) rezni mlaz u toku dueg vremena, od najvee vanosti je nepromenjena ulazna geometrija dizne (mlaznice). Radni vek dizne pri optimalnim uslovima je oko 100 sati rada.

Slika 3.7. Principijelna ema i nain seenja vodenim mlazom [4]

Glava za seenje abrazivom ima sve iste delove kao i dizna za seenje istom vodom, s tim to u nastavku ima prikljuenje koje predstavlja vod za dovod abraziva. Meanje vode i abraziva se vri tako to vodeni mlaz stvara podpritisak u dizni i povlai abraziv u mlaz vode.

Kada proe kroz materijal, energiju mlaza obuzdava voda. Materijal koji se ree lei na elinoj reetki koja je potopljena u vodu. Reetka se oteuje prilikom seenja i menja se s vremena na vreme.

Primena maine je skoro neograniena jer moe da see sve vrste materijala i ne postoje ogranienja u obliku. Praktino sve to moe da se nacrta moe da se i izree. Nakon ovih saznanja sigurno je da mata projektanata dobija nove horizonte za ideje skoro neograniene.

Maina za seenje vodenim mlazom se u osnovi sastoji iz dva dela: ureaja za prihvatanje mlaznika i obratka (maina u uem smislu) i hidraulinog ureaja za generisanje vodenog mlaza visokog pritiska. Njen najvaniji element svakako je radni sto sa ukrtenim XY klizaem koji najee poseduje CNCupravljanje. Hidraulini ureaj za generisanje vodenog mlaza visokog pritiska, odnosno velike brzine isticanja tenosti, predstavlja srce i krvotok maine. On se sastoji iz kruga niskog pritiska i kruga visokog pritiska. [4]


Slika 3.8. Principijelna ema i izgled CNC maine za seenje vodenim mlazom [4]

Kod maina za seenje istim vodenim mlazom, kao "alat" se koristi mlaz vode nastao isticanjem pod pritiskom. Potreban pritisak obezbeuje pumpa visokog pritiska. Danas se u komercijalnoj upotrebi koriste pritisci do 400 MPa. Voda pod visokim pritiskom se visokopritisnim cevima dovodi do rezne glave, u kojoj se nalazi mlaznica prenika otvora od 0,08 do 0,4 mm. Pri isticanju iz mlaznice, voda formira tanak mlaz velike brzine, do 1000 m/s, trostruko vee od brzine zvuka. Seenje istim vodenim mlazom nalazi primenu za seenje furnira.

Istraivanjima seenja furnira mlazom vode pod visokim pritiskom, koja su obavljena u firmi Inox Marelja, utvreno je da je irina reza iznosila oko 0,3 mm, a rubovi reza bili su pravilni i isti. Danas se ve proizvodi komercijalna kompjuterizovana oprema za krojenje tankih materijala vodom pod pritiskom, i takvi sistemi postepeno nalaze primenu i u drvnoj industriji.

Slika 3.9. Seenje furnira vodenim mlazom


4. PROIZVODNJA NAMETAJA OD SAVIJENOG SLOJEVITOG DRVETA

Od ranije poznato, da se sve vrste drveta mogu savijati u izvesnoj meri u hladnom stanju, bez preloma, i da se obratci malih debljina (listovi furnira) mogu savijati na male poluprenike zakrivljenosti.

Ukoliko se savijaju listovi furnira na male poluprenike zakrivljenosti (krivine), oni zahvaljujui svojim elastinim svojstvima, teiti da povrate svoj prvobitni oblik, odmah po uklanjanju sile savijanja, ako se ne dre u savijenom obliku na neki drugi nain. Zadravanje listova furnira u savijenom obliku mogue ostvariti tako to se oni meusobno vezati. Ovaj nain savijanja u praksi poznat kao metod savijanja slojevitog (lameliranog) drveta. Postupak savijanja odvija se tako, da se na listove furnira nanosi lepak, potom se listovi slau jedan iznad drugoga, a zatim svi istovremeno savijaju u kalupu ili ablonu. Za vreme savijanja, listovi furnira, niim nisu na krajevima uvreni, ve mogu slobodno da se ru preko susednog lista. Tako savijena celina se sastoji od niza savijenih listova, koji su pri-vreni jedan za drugi mu lepka. [1]

Prednosti ovog metoda savijanja u odnosu na savijanje masivnog drveta su da se mogu proizvoditi savijeni detalji veih debljina, slaganjem tankih listova, bilo koje vrste drveta, kao i da unutranji listovi furnira mogu biti loijeg kvaliteta.

4.1. Izbor furnira za savijanje

Za pripremanje listova furnira u proizvodnji savijenih slojevitih elemenata, koriste se u sutini iste metode kao u proizvodnji ravnih slojevitih l. Svi listovi koji ulaze u konstrukciju savijenih otpresaka treba da su iste debljine, a izuzetak mogu da ine spoljni listovi otpreska koji imaju ulogu oplemenjavanja povrine.

Pri izboru listova furnira treba voditi un da na njima nije prisutan bilo kakav oblik trulei, r gotovo izvesno da se na tim mestima pojaviti lomovi. Furnir, namenjen za izradu savijenih slojevitih delova, treba da osuen na upotrebnu vlagu, u svakom sluaju sadraj vlage ne bi trebalo da bude vei od 20%. Nije uobiajeno, izuzev u proizvodnji graevinskih elemenata i delova u brodogradnji da se u otpreske ugrauju furnirski listovi vee debljine od 3,0 mm. Meutim, na izbor debljina furnirskih listova, kao jedan od najvanijih faktora utie granini (minimalni) poluprenik krivine pri kojem se drvo moe savijati, a da ne dode do lomova. Veliine graninih poluprenika krivina u zavisnosti od debljine i vlanosti furnirskih listova, za nekoliko vrsta date su u tabeli 4.1. [1]

Tabela sastavljena na bazi podataka koji su dobijeni u F.P.R. Laboratory u Londonu. Dobijeni granini poluprenici krivine ostvareni su savijanjem furnirskih listova, navedenih karakteristika, sa maksimalnom pojavom lomova do 5% od ukupnog broja savijenih komada.

Podaci u tabeli odnose se na dobar kvalitet listova furnira, koji su slagani unakrsno.


Tabela 4.1. Minimalni poluprenici krivine u zavisnosti od debljine i vlanosti furnira [1]

Na osnovu podataka iz tabele 4.1., moe se izvui opti zakljuak da se listovi furnira liarskih vrsta mogu savijati na manje poluprenik zakrivljenosti, nego listovi furnira iste debljine i iste vlanosti etinarskih vrsta drvea.

Pri slaganju listova furnira u otpreske, treba voditi rauna, da strana lista furnira sa sitnim pukotinama bude na konkavnoj strani otpreska. Drugim reima da strana lista furnira sa pukotinama bude pri savijanju pod pritiskom.

Dejstvo, koje poloaj ispucale strane lista furnira ima na granini poluprenik krivine, moe se videti iz podataka koje daje F.P.R. Laboratory iz Londona za smru. Ako se ispucali deo lista furnira postavi na stranu otpreska koja izloena pritisku, minimalni radius na koji se mogu saviti listovi furnira iznosie 165 mm, a ako se postavi na stranu otpreska koja izloena zatezanju rmin e iznositi 236 mm. U izvesnim sluajevima, gde se zahtevaju savijeni delovi srazmerno malog poluprenik, mogue boljati savojna svojstva listova furnira potapajui ih u vrelu vodu, toliko dugo da toplota dode do sredine listova. [1]

Svojstva savijenih listova furnira, kao kod masivnog drveta, mogu se poboljati poveanjem sadraja vlage i viim temperaturama.

4.2. Izbor i priprema lepka

Efikasnost lepljenja umnogome zavisi od pravilnog izbora, primene i svojstava lepka. Pri izboru lepka dunu panju treba posvetiti trokovima lepljenja, brzini otvrdnjavanja, otpornosti na vlagu i poviene temperature i sl.

Ako se lepi u polju struje visoke frekvencije, lepkovi pored dobrih adhezivnih svojstava moraju imati stabilna svojstva i konzistenciju, veliku brzinu otvrdnjavanja pri visokim temperaturama, dobra dielektrina svojstva i veliku probojnu vrstou. Imajui to u vidu, prednost nad ostalim lepkovima, imaju sintetike termoreaktivne smole, ije se otvrdnjavanje odvija pod dejstvom visoke temperature ili kombinacijom temperature i otvrivaa. Ako se zahteva otpornost na vodu najee se upotrebljavaju fenolni lepkovi (FF), ije otvrdnjavanje iziskuje vie temperature i neto due vreme grejanja. [1]


U dosadanjoj praksi najbolja svojstva pri VF lepljenju pokazali su modifikovani karbamidni lepkovi (KF), ije se vreme otvrdnjavanja, pri temperaturi od 115 - 130C, kree u granicama 3 do 8 sekundi.

Lepkovi sa manjim sadrajem suve materije i manjim viskozitetom, imaju manju probojnu vrstou i vee isparavanje pri zagrevanju. Osim toga, prilikom lepljenja sa ovim lepkovima troi se znatno vie energije, a potrebna su dua vremena grejanja za njihovo otvrdnjavanje.

Lepkovi sa veim sadrajem suve materije imaju veu probojnu vrstou, manja vremena otvrdnjavanja i manji sadraj vode.

Uopte, moe se rei, da su za lepljenje drveta u polju VF elektrine struje, pogodni lepkovi iji sadraj suve materije iznosi preko 60%.

Na kvalitet lepljenja, u polju VF struje, znaajno utiu koliina i nin nanosa lepka. Pri suvie malim koliinama lepka vrstoa lepljenja slaba, zbog male koliine lepka koja difundira u okolno drvo.

Ako se nanose suvie velike koliine lepka na povrine koje se spajaju, jako se navlaiti okolno drvo usled ega se smanjuje probojn vrstoa u zoni sljubnica.

Koliina lepka, koja se nanosi na sljubnice, zavisi od sadraja suve materije u lepku. Naime, sa poveanm suve materije potrebno manju koliinu lepka naneti na lepljene povrine. U praksi se obino nanosi 140 200 gr/m2 lepka. [1]

Za ujednaen kvalitet lepljenja veoma vano da lepak na svim mestima bude ravnomerno nanesen, jer na mestima gde naneena vea koliina lepka, dolazi do eih progorevanja, a samim tim i do nejednakih vrstoa vezivanja lepljenih slojeva.

Osim FF i KF lepkova, za lepljenje u polju VF struje primenjuju se PVAc lepkovi i u nekim sluajevima rezorcinski lepkovi (RF).

4.3. Oblikovanje lameliranih obradaka lepljenjem

Savijeni delovi izraeni od debljeg ljutenog furnira, najee 1,5 mm debijine, proizvode se tako to se na odreeni broj listova nanese lepak, zatim paket postavlja u odgovarajue ablone, koji se nalaze u hidraulinoj presi.

Imajui u vidu da debljina ovoga paketa, moe da iznosi i 20 mm suenje (otvrdnjavanje) lepka veoma oteano, naroito u srednjim slojevima. Kontaktno grejanje u ovom sluaju ne bi bilo efikasno, pa se, radi ubrzanja procesa, koristi VF grejanje. Ureaji za lepljenje u polju VF elektrine struje se sastoje iz: VF generatora, elektrode, hidraulin prese i ablona za savijanje.


S obzirom na dielektrina svojstva drveta i lepka, mogue ih ekonomino kapacitivno zagrevati u polju elektrine struje ija frekvencija jednaka ili via od 106 Hz. Ureaji koji proizvode elektrinu struju ovako visoke frekvencije zovu se VF generatori. Njihova osnovna namena da struju iz mree od 50 Hz, pretvore u visokofrekventnu.

Snaga generatora koji se danas primenjuju kree s u veoma irokim granicama od nekoliko stotina W, do nekoliko stotina kW. Prikljuuju se n uobiajeni mreni napon od 220/380 V. U industriji nametaja zavisno od dimenzija obradaka koji se l i eljene brzine lepljenja upotrebijavaju se generatori snage do 15 kW.

Prilikom odabiranja generatora treba imati na umu da selektivnost grejanja lepak - drvo izraena, ako vreme lepljenja ne traje due od 5 min. Kada u pitanju frekvencija moe se rei da se u industriji nmetaja obino koriste generatori frekventnog dru 3 do 30 MHz. Ako se frekvencija povea iznad 30 MHz v se i energetski gubici, a n se znaajnije ubrzati rces lln.

U toku procesa grejanja zbog promene dielektrinih svojstava ( i tg ) grejanog materijala, dolazi do promene optereenja generatora. Sa promenom temperature grejanja menja se i frekvencija. Sve ovo uti na nedostatke generatora, a to su: mala mogunost kontrole procesa grejanja i nemogunost regulisanja parametara lepljenja. [1]

Za praksu lepljenja bitno da generatori imaju regulator snage i izbor frekvencije, kako bi se mogli prilagoditi racionalnoj potronji energije. Snaga generatora potrebna za lepijenje nekog dela rauna se odvojeno za upravno i paralelno grejanje.

Za upravno grejanje snaga P (kW) se run iz odnosa koliin toplote Q (kJ) i vremena grejanja t u (sec).

(4.1)

Koliina toplote (Q) se run sledeem obrascu:

(4.2) gde :

G - masa obratka, koji se lepi u (kg); - specifina toplota drveta zajedno sa lepkom (kJ/kg ); - prirataj temperature , razlika konane i poetne temperature; - koeficijent toplotnog iskorien; t - vreme grejanja u (s).

Masa obratka se izraunava iz njegove zapremine V i zapreminske gustine p.

(4.3)


Izraunavanje potrebne snage za paralelno grejanje, obavlja se dnm univerzalnom praktinom obrascu. Snaga za paralelno grejanje rauna se preko specifine snage potrebne za 1 cm2 povrine lepljenja.

(4.4) gde :

s - povrina lepljenja u cm2; P0 - specifina snaga W/2 .

Specifina snaga, pri optim uslovima grejanja (t = 90 sec, = 100) iznosi od 0,1 do 1,0 W/2.

Ako se generator koristi za dve prese, u tom sluaju za vreme dok obradak u jednoj presi izloen dejstvu VF struje, u drugoj se obavljaju aktivnosti kao to su: pranjenje, punjenje, otputanje i sl.

Polje VF struje, pri lepljenju drveta, obrazuje se meu lm radnog kondenzatora - elektrodama.

Na kvalitet lepljenja umnogome utiu obik i konstrukcija elektroda. Oblik i konstrukciju elektroda treba ravati za svaki konkretan sluaj, na to utie vie faktora, kao to su: loaj lepive fuge u odnosu na elektrino l (paralelno, upravno ili rasejano), dimenzije i oblik lepljenog drveta, parametri generatora i dr.

Elektrode se izrauju od obojenih metala ili nerajueg elika. Najee se rade iz aluminijuma, bakra ili mesinga i to u obliku lima, cevi, traka, l, mree i sl.

Na elektrode od obojenih metala vrsto se vezuje lepak, tako da pri ienju na njihovim povrinama nastaju brazde i drugi "izrezi" na kojima se kasnije skuplja lepak to dovodi do pojave iskrenja i progorevanja.

eline elektrode su vre od elektroda od obojenih metala, lako se iste od lepka, ali su teke i zadaju dosta tekoa pri izradi.

Debljina elektroda nema nikakvog uticaja na proces grejanja, te se obin odreuje, u zavisnosti od konkretnih tehnolokih potreba. Ako se preko elektroda, prenosi pritisak na otpresak, onda njihova debljina treba da vea. Za lepljenje razliitih krivolinijskih oblika za izradu elektroda se upotrebljava veoma tanak lim, debljine od 0,1 do 0,5 mm. [1]

Naroitu panju treba obratiti na obradu elektroda i njihovo uvrivanje. Svi otri uglovi i rubovi elektroda i elemenata na kojima se privruju, moraju biti glatki i zaobljeni. Otri rubovi izazivaju koncentraciju energije i proboje koje ona izaziva. Poluprenik zaobljenja uglova treba da bude 10 do 15 mm, slika 4.1. detalj a, a rubova 0,5 do 1,0 mm, slika 4.1. detalj b.


Slika 4.1. Zaobljenja na elektrodama i paralelno grejanje (1) elektroda; 2) obradak) [1]

Zavisno od tehnolokih potreba u praksi se primenjuju razliiti oblici i poloaji elektroda prema lepivoj fugi.

Ako se lepi ue i deblje drvo, uz nastojanje da se to bolje iskoristi selektivno zagrevanje lepka i drveta, koristi se paralelno elektrino l (paralelno grejanje), pri lepljenju ploastih ravnih i zakrivljenih oblika primenjuje se upravno grejanje. Ako se lepe obratci irini (izrada daanih l) tada se primenjuje tzv. takasto lepljenje.

4.4. abloni za izradu otpresaka

Za oblikovanje savijenih otpresaka koriste se ureaji koji se zovu abloni. Otpresak predstavlja lamelirani (slojeviti) obradak, sastavljen, nee, od neparnog broja furnirskih listova debijine 1,5 do 2,0 mm.

abloni za oblikovanje, s obzirom na oblik otpreska, mogu biti:

abloni za izradu otpresaka jednostavnog oblika i abloni za izradu otpresaka sloenog oblika.

abloni jednostavnog oblika se primenjuju za izradu otpresaka koji imaju malu i priblino jednaku zakrivljenost itavoj debljini. Takvi oblici otpresaka najee se sreu kod sedita i naslona na stolicama.

Otpreske jednostavnog oblika mgue lepiti na hladno ili na vrue. U sluaju da se lepljenje otpresaka obavlja na hladno, otpresci se u ablon ulu u paketu tj. nekoliko komada istovremeno.


abloni za oblikovanje otpresaka jednostavnog oblika se rade u paru ili pojedinano. abloni koji se rade u paru sastoje se iz dva dela: patrice (konveksnog, ispupenog dela) i matrice (izdubljenog, konkavnog dela).

Vani konstruktivni parametri parnih ablona su:

poluprenik krivine, debljina otpreska i irina otpreska.

Pri konstrukciji i izradi ablon ovim parametrima treba posvetiti odgovarajuu panju da bi se ostvario dobar kvalitet lepljenja otpresaka.

Kada se odreuje poluprenik krivine ablon, mora se poi od injenice, da otpresci posle lln, donekle menjaju svoj prvobitni oblik. Stabilizacija oblika otpresaka (dostizanje konanog oblika) traje do 20 dana zavisno od naina lepljenja, vrste drveta, debljine furnira i dr.

Promena oblika otpresaka se ogleda u poveanju ili smanjenju lurnika krivine, zbog njihovih naknadnih utezanja ili irenja. Naknadno smanjenje poluprenika nije vee od 8%, pa se, prilikom konstrukcije ablona ne uzima u obzir.

Poveanje poluprenik otpresaka, meutim, moe da bude znatno v, pa se sa tim pri konstrukciji ablona mora raunati. Zato luprenik zakrivljnosti pri konstrukciji i izradi ablona uvek manji od poluprenik na otpresku, koji se uzima sa crtea. [1]

Prvi se zove konstruktivni poluprenik i obeleava se rk, a drugi nominalni, koji se obeleava sa rm. Na slici 4.2. prikazan ablon za izradu otpresaka jednostavnog oblika sa konstruktivnim parametrima.

Slika 4.2. Konstruktivni parametri ablona (1) patrica; 2) otpresak; 3) matrica) [1]


Konstruktivni poluprenik rk se izraunava po sledm obrascu:

(4.5)

gde :

In - momenat inercije svake pojedine lamele u otpresku (cm4), a izraunava se na sledei nain:

(4.6) gde :

b - irina otpreska u (cm); hi - debljina lamele (furnirskog lista) u (cm); I - momenat inercije otpreska u (cm4), a rauna se iz obrasca:

(4.7) gde :

- debljina otpreska u (cm).

Poluprenici ablona u paru (patrica i matrica) su krivine kruga i konstruiu se sa koncentrinom zakrivljenou, tj. crtaju se iz zajednikog centra, slika 4.2.

Na crteu se vidi odnos izmeu konstruktivnih poluprenika patrice rp i matrice rm, odnosno:

(4.8) gde :

rp - konstruktivni poluprenik patrice u (mm); rm - konstruktivni poluprenik matrice u (mm); - debljina otpreska u (mm).

Ovako konstruisan bln u paru odgovara za presovanje predviene debljine otpreska (), pa ga samo za tu debljinu ispravno upotrebljavati. [1]

Raspored pritiska na krivoj povrini otpreska se menja srazmerno cos , koji zatvara linija povuena iz centra upravno na tangentu, koja prolazi kroz posmatranu taku na matrici, sa pravcem kretanja patrice, slika 4.3.


Slika 4.3. Raspored pritiska na povrini otpreska (1) patrica; 2) otpresak; 3) matrica) [1]

Promena pritiska naroito dolazi do izraaja ukoliko se ablon koristi za neodgovarajuu debljinu otpreska, tj. za debljinu otpreska koja vea ili manja od projektovane.

Ovo se javlja zbog promene centra konstruktivnog poluprenika usled smanjenja ili poveanja debjine otpreska, jer se centri poluprenika patrice i matrice vie ne podudaraju, ve su smaknuti za veliinu (). [1]

ablon koji konstruisan za izradu otpresaka debijine H, za svaku njegovu taku vai, (slika 4.2.):

(4.9) (4.10)

Ako se takav ablon koristi za izradu otpresaka debljine

(4.11)

onda za svaku njegovu taku vai, slika 4.4. i 4.5.:

(4.12)

Iz prednjeg proizilazi da otpresak koji ima veu debljinu od projektovane, ako se presuje u nenamenskom ablonu, imati prevelik pritisak na krajevima, slika 4.4.


Slika 4.4. Otpresak vee debljine od projektovane (1) patrica; 2) otpresak; 3) matrica) [1]

Kako se na slici 4.4. vidi, na krajevima otpreska pojavie se preklop (p), i se veliina moe izraunati iz obrasca:

(4.13)

Meutim, ako se u ablonu rade otpresci ija debljina manja od projektovane, na krajevima otpreska se pojaviti zazor (z), koji se moe izraunati korienjem obrasca 4.13, odnosno:

(4.14)

Na slici 4.5. dat poloaj tanjeg otpreska u nenamenskom ablonu, sa naznaenim zazorom na kraju otpreska.

Slika 4.5. Otpresak manje debljine od projektovane (1) patrica; 2) otpresak; 3) matrica) [1]

Kako se na slici 4.5. vidi, zazor raste od sredine ablona, prema njegovim krajevima, poprimajui vrednosti od nule do nekog maksimuma.


Ve naglaeno, da se specifini pritisak rasporeuje i menja vrini otpreska ugla (i (cos (i), tako da za bilo koju taku na otpresku vai:

(4.15) gde :

qi - specifini pritisak u posmatranoj taki bln (); q - dati (zadani) specifini pritisak u () i - ugao koji zatvara linija povuena iz centra upravno na tangentu, koja prolazi kroz

posmatranu taku, na matrici, sa pravcem kretanja patrice, slici 4.3.

Zavisnost specifinog pritiska od promene ugla i, data na slici 4.6.

Slika 4.6. Grafikon zavisnosti specifinog pritiska od promene ugla i [1]

Na slici 4.3. vidi se, da poveanjem ugla , specifini pritisak opada.

Odstupanje specifin

Documents

CNC Proizvodnja Furnira