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The complete translation comes soon

Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht

Wood grows in trees.

It does not grow for the needs of the woodworker but for dekades under permanent changing conditions of ground, air, light and water.

Even the littelest piece of wood is unique.

If the woodworker wants to bring an idea to life, he has to fit himself to the properties of the material.

He has to know, where and how hard or soft the wood is, where and how it swells or fades and react under pressure, extention, bend or shear.

Choosing the wood he has to decide, if the trunk was felled during the growing-phase or the dormant-phase. He has to know which kind of cut he needs and how dry the wood has to be.

Because every board buckles, bends, twists and changes the direction of groth, the woodworker has to know, that he has to push the scrub plane, that does not have a chip breaker, at one part of the board and to pull it at another part, to avoid breaks outs.

This is different at every board.

So unique as the material is, so unique is hand made furniture from a professional woodworker (which I am unfortunately not).

According to FAO (Food an Agriculture Organization of the United Nations) the global forest area in 2010 have been cumulated 40,33 Mio. km2. That is an area 4 times bigger than China or a little less than 1/3 of the landarea of the earth.

Virtually everywhere in Europe sustainable forest management is operating (means: harvest and regrowth are in equilibrium), but the deforestation - mainly due to the effects of poverty or greed - is in total increasing worldwide.

In addition, an intensive agriculture with heavy machinery leads to compaction and leaching of the soil, so that more new areas are needed.

Deforestation is not only problematic in itself. If relatively small habitats get lost through deforestation, this is usually associated with an extinction of species, which in turn leads to disturbances in the ecological balance of larger habitats.

Because the cause and the effect are often far apart in time, it is mostly impossible to explain this fine balance unscientific, which prevents the placement of sustainability principles to the mostly uneducated polluters.

Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht

Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht

The increase of the world's population is another important reason for both the deforestation as well as the accelerated depletion of other natural resources.

After the world's population has doubled in only about 900 years (600-1500 AD.), it has increased sevenfold over the past 200 years from about 1 billion people on the state over. The world's population grows each year about 90 million people.

Only in Asia in the still largely emerging industrial countries of India and China live more than 40% of the world's population today. In contrast, Asia, without the Russian Federation (which is important from a perspective of free access to resources) has less than 15% of the total global forest area.

Since traditional building materials are scarce, wood sees a boom - because of its experienced rediscovered material properties in combination with new processing methods or as a composite component. I expect that the deforestation in Asia (possibly not even for it's own use) will speed up.

Almost every major country in the world has one or several scientific institutes dealing with wood.

In Germany, for example, the Institute for Wood Technology and Wood Biology at the Johann Heinrich von Thünen Institute (BFH) set up in Hamburg since 1931, with 12,000 species and over 30,000 samples is one of the largest collections of wood in the world.

About 30,000 species are known. Of these, about 5,000 species are known for some 10,000 commercial and in principle suitable applications.

Of these 5000 species are only about 1,000 species traded globally (in Europe only about 50 species and rising).

The greatest biodiversity is found in the tropics. Evergreen trees are found mainly in the subtropics. In the temperate climatic zones predominate deciduous trees, in the sub-arctic zones coniferous trees.

Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht
Foto: 1

Raw Density

is related to its volume density of a material, whether or not it has cavities. If wood or foam would be compacted so much that they had no more cavities, their raw density would be identical to their true density.

On the scale below, I have plotted the raw densities of various materials from the lightest wood (balsa), about the hardest (lignum vitae) to the heaviest metal (osmium) to develop a feel for the conditions.

Every cube weighs exactly the same: 150 kg.

1 cube of balsa wood with an edge length of one meter weighs exactly as much (ie 150 kg) like a cube of lignum vitae with an edge length of 50 cm or a cube of gold with an edge length of about 20 cm.

Foto: 2

HÄRTE QUER ZUR FASER (generell niedriger als längs zur Faser)

Eines der Verfahren zur Härteprüfung (auch für Holz) wurde von dem schwedischen Ingenieur Johan August Brinell (1849-1925) entwickelt und wird wie folgt durchgeführt:

Eine Prüfkugel aus Hartmetall (je nach Prüfobjekt mit den Durchmessern 1, 2, 2,5, 5 und 10 mm) wird für eine definierte Dauer mit einer definierten Kraft, bei einer definierten Temperatur und Feuchte des Prüfobjekts in das Prüfobjekt eingedrückt. Anschließend wird der Eindruckdurchmesser doppelt vermessen.

Beispiel einer Brinell-Notation:

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Da die gemessene Härte unterschiedlicher Proben der gleichen Holzart aufgrund unterschiedlicher Wuchsbedingungen verschieden sein kann, gebe ich eine Range an, welche die meisten Quellenangaben abdeckt.

Sinn ist nicht, eine absolute Härte von Holzarten zu beschreiben, sondern ein Gefühl für die ungefähre Größenordung der unterschiedlichen Härten zu entwickeln.

Die Härte einer Holzart ist für meine praktische Arbeit natürlich sehr interessant, weil sich aus ihr Anforderungen an meine Werkzeuge und das Verarbeitungsverfahren ableiten lassen.

Hätte ich beispielsweise europäische Birke zu bearbeiten, würde ich meine Stemmeisen nicht zwingend neu schärfen; bei Robinie unbedingt.

Das Bild unten zeigt die "Brinell-Härte" HB I (quer zur Faser) verschiedender Holzarten bei 12% Holzfeuchte, welche ich aus verschiedenen Quellen zusammengestellt habe.

Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht

Aus der Grafik lässt sich erkennen, dass z.B. Weißbuche als mittelhartes Holz zwar in den meisten Fällen weicher ist als z.B. die sehr harte Robinie, in Einzelfällen aber sogar gleich hart oder ein bisschen härter sein kann.

SCHWINDMASS & QUELLMASS

Verdunstet das im Holz gebundene Wasser, schwindet das Holz, d.h. es verliert an Volumen. Nimmt Holz Wasser auf, quillt es, d.h. es legt an Volumen zu. Schwind- und Quellmaße misst man tangential, radial und längs zur Faser, weil Holz richtungsabhängig unterschiedlich stark schwindet oder quillt (tangential am meisten, längs am wenigsten).

Im nebenstehenden Stammquerschnitt habe ich die typischen Schwind- und Quellveränderungen unterschiedlicher Abschnitte übertrieben dargestellt. Das Längsschwinden und Längsquellen erfolgt analog in Stammrichtung.

Besonders im Massivholzbau hat das Schwinden und das Quellen eine erhebliche Bedeutung, weil Konstruktion und Holzverbindungen die Veränderungen der Abmaße aushalten müssen, ohne dass sich das Holz verzieht, löst, reißt oder infolge Quetschung oder Sperrung aufwirft.

Tischlerplatte, Multiplex, Sperrholz und Bambus umgehen das Problem, indem mehrere flächige Schichten oder kantige Abschnitte faserverkehrt miteinander verleimt werden, so dass das Schwinden und Quellen kleinerer Abschnitte per se klein bleibt und sich gegenseitig aufhebt. Daher müssen bei der Verwendung solcher Platten weitgehend weder Schwund- noch Quellmaße berücksichtigt werden.

Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht

Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht
Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht

SCHERUNGS-, DRUCK-, BIEGUNGS- UND ZUGWIDERSTAND

sind die Widerstände in N/mm2 bis zu deren Erreichen das jeweilige Holz noch nicht abschert oder abschiebt, zerquetscht, zerdrückt, gestaucht, zerbrochen oder zerrissen wird.

Nachdem ich jetzt schon all diese Grafiken gebastelt habe, wäre es schade, es dabei zu belassen, statt sie sukzessive zu ergänzen. Also habe ich mich entschlossen, eine kleine Holzdatenbank aufzubauen. Vorerst will ich dort Rohdichte, Härte II, Schwind- und Quellmaße, Scherungs-, Druck-, Biegungs- und Zugwiderstände eintragen.

Foto: Ein kleiner Schubladenschrank entsteht

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ELASTIZITÄTSMODUL

Eine technisch sehr interessante, wenn auch eine Eigenschaft bei der Holz anderen Werkstoffen unterlegen ist, ist der unterschiedliche Elastizitätsmodul quer und längs zur Faser. Holz ist generell nicht besonders elastisch (quer zur Faser fast unelastisch).

Der Elastizitätsmodul beschreibt - salopp formuliert - wie elastisch ein Werkstoff ist. Setzt man Werkstoffe einer mechanischen Spannung aus, dann verformen sie sich bis zum Bruch. In einem gewissen Bereich ist diese Verformung elastisch, d.h. dass Werkstoffe in ihre Ausgangsform zurückkehren, sobald die Spannung weggenommen wird; ab einem bestimmten Bereich findet unter Spannung ein "Fließen" der Werkstoffe mit anschließender plastischer Verformung statt, die sich um den Betrag der elastischen Verformung reduziert, sobald die Spannung vom Werkstoff weggenommen wird. In gewissen Grenzen ist das für fast alle Werkstoffe gleich, wobei sich die einzelnen Phasen unterscheiden.

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