La madera, un material de construcción del futuro.

Este martes 5 de noviembre se lanzó al espacio el primer satélite de madera. Fue desarrollado por científicos de la Universidad de Kyoto. Prueba de que la madera puede considerarse como el material de construcción del futuro.

Desde la invención de la rueda, estimada en el 4.000 a.C. BC, la humanidad utilizó la madera para viajar por tierra. Salvo en la navegación, poco se sabe que su uso todavía era frecuente a finales del siglo XX.^mi siglo. Entre los numerosos ejemplos documentados en nuestros artículos, uno de los mejores aviones de la Segunda Guerra Mundial fue el Mosquito, producido por De Havilland en 7.781 ejemplares, capaz de volar a 680 km/h y cuya estructura estaba hecha de abedul. y balsa.

Hasta hoy, la empresa Robin Aircraft, con sede en Dijon, ha producido 2.700 unidades del DR 400 en construcción de madera y lona. En el ámbito del automóvil, la empresa inglesa Morgan todavía utiliza ceniza para parte de sus chasis. Pero uno de los mejores ejemplos fue el Costin Nathan Le Mans de 1967 cuya estructura estaba hecha de madera contrachapada y pesaba sólo 400 kg, la mitad que el Ferrari P4 del mismo año.

Estos ejemplos muestran tanto la ligereza como la resistencia de la madera, pero también un saber hacer parcialmente perdido. De hecho, hoy en día sólo la marca inglesa Morgan sigue utilizando madera para sus coches de serie pequeña.

La cuestión de su uso está estrechamente ligada al recurso disponible. Si en el hemisferio sur la cubierta forestal está desapareciendo principalmente por su uso como leña, en el hemisferio norte sigue aumentando. Para la Unión Europea, el aumento del stock de madera en pie fue del 30% durante el período 2000-2020 y la cubierta forestal representa el 39% de la superficie de los estados miembros. En Francia, la cubierta forestal se ha duplicado en 100 años. Lamentablemente, se explotan principalmente maderas blandas, mientras que el uso estructural para vehículos requeriría maderas duras como el álamo o el abedul, que son especies locales y abundantes.

La madera, un material resistente pero complejo

Nuestra investigación se centró primero en la caracterización mecánica del contrachapado solo o intercalado con otros materiales como el aluminio; fibras de carbono, fibras de vidrio y también fibras de lino. Aunque las resistencias encontradas son satisfactorias, el contrachapado resulta ser un material muy complejo por la forma de obtención. Encontraremos diferentes características según la posición de la madera en el árbol (madera juvenil o adulta, primavera o verano). A esta complejidad se suma también una fuerte sensibilidad de la madera a su entorno en términos de humedad y calor.

Todas estas complejidades influyen en las características mecánicas de las capas que constituyen el contrachapado y para remediarlo hemos desarrollado métodos de identificación gracias a las tesis de John Susainathan y Axel Peignon, el trabajo postdoctoral de Hajer Hadiji y el ANR BOOST.

Aplicaciones concretas en el automóvil.

Los vehículos actuales deben poder absorber los impactos durante los accidentes. Generalmente se trata de tubos de acero o aluminio que sirven como absorbentes de energía. Por tanto, era importante conocer la respuesta de la madera a los choques. Durante la tesis de Romain Guélou, probamos tubos fabricados con varias especies (álamo, abedul y roble) con o sin revestimiento interior o exterior, fabricados con tejidos de fibra de vidrio o de carbono. El comportamiento de choque de la madera es muy bueno. Un tubo con revestimiento de carbono y un núcleo de madera de abedul pudo absorber la energía de una masa de 170 kg lanzada desde una altura de 4,2 m. También pudimos mostrar el importante aporte de la madera ya que al pasar de 2 a 6 capas de abedul la energía absorbida se multiplica por 2.

Recientemente, un grupo de estudiantes del departamento de ingeniería mecánica del INSA Toulouse demostró que en un vehículo ligero, ligeramente inspirado en el Africar (un automóvil con un chasis de madera extremadamente robusto diseñado en los años 80 para África), las exigencias son bajas y perfectamente soportables por Contrachapado de abedul o álamo.

Los estudios realizados en el INSA Toulouse y en el Instituto Clément Ader durante los últimos 12 años muestran las posibilidades de este material histórico que la naturaleza ha hecho muy avanzado para la movilidad sostenible. Estos estudios son parte de un movimiento de redescubrimiento y reutilización. En Francia, la empresa Aura Aéro, con sede en Toulouse, ha desarrollado el Integral R, un avión acrobático de madera y carbono que se encuentra actualmente en proceso de certificación. En Belfort, la empresa Mauboussin, con la que colaboramos, está desarrollando un avión con estructura de madera, inspirado en el Mosquito.

A través de varios programas de investigación, el profesor Ulrich Müller y su equipo austriaco han demostrado que la sustitución y el cálculo de piezas de vehículos por madera era económicamente ventajoso y permitía aligerar las estructuras.

madera en el espacio

Pero lo más sorprendente es el uso de la madera en el espacio. Actualmente se están realizando dos estudios, en Japón y en Europa (Finlandia), para utilizar la madera como material estructural de pequeños satélites.

El estudio japonés LignoSat Space Wood acaba de lanzar un satélite de madera de magnolia a la órbita terrestre baja. Además de ser respetuoso con el medio ambiente durante su fabricación y de quemarse completamente en la atmósfera terrestre una vez fuera de órbita, un satélite de madera será en gran medida transparente a las ondas de radio. De este modo, las antenas de comunicación y de investigación podrían ser internas, ya que la madera es transparente a las ondas de radio, evitando así operaciones de despliegue peligrosas. Las pruebas realizadas con muestras de madera en la Estación Espacial Internacional (ISS) por investigadores de la Universidad de Kioto confirmaron un deterioro mínimo y una buena estabilidad de la madera en el espacio. El satélite europeo está fabricado con madera contrachapada de abedul finlandés, pero dopada para resistir las condiciones espaciales.

Por tanto, existe un interés creciente por la madera en los más diversos sectores del transporte. Aunque se han llevado a cabo muchas investigaciones sobre la madera para uso en ingeniería civil, sigue siendo un área casi virgen para el contrachapado en el sector del transporte, a pesar de su enorme potencial en términos de desarrollo sostenible. Las aplicaciones aeronáuticas y espaciales ya han visto la luz, pero para el transporte, salvo algunas creaciones de aficionados ilustrados, no existe actualmente ninguna aplicación industrial.