Contribution to the development of innovative and efficient processes for oak processing
Contribution au développement de procédés innovants pour une transformation plus efficiente du chêne
Résumé
Common manufacturing process of glued wood products consists of many steps. During primary wood processing, fresh-cut round woods (i.e. with high moisture content) are sawn into boards. After drying, these boards are sorted according to aesthetic requirements, and/or to guarantee their mechanical properties in the case of structural uses. Secondary wood consist of many dry wood machining and gluing phases to finally get end products. The different features of hardwood compared to softwood result currently in a lower productivity in the manufacturing process than softwood. This restricts significantly the competitiveness of hardwood products. Furthermore, primary and secondary wood processing are currently quite separated from each other, with often different operators, which is another reason of a less efficient process. The goal of this thesis is to develop, in the particular case of hardwoods (oak, beech, ash...), a better integration of problematics associated with the manufacturing of the end product from the start, i.e. primary wood processing. This aims to increase wood recovery and productivity of the factory of the future of hardwood products. For this purpose, the use of technologies developed into laboratory and organizational considerations will be particularly studied. This thesis develops three research axis: firstly, the performance assessment of a laser scanner to measure fiber orientation; secondly the modelling of distortions of oak square-edged timbers during the drying process starting from fiber orientation measurement; thirdly, using data from a laser scanner to optimize the production of oak finger jointing lamellae and the strength control of finger jointed timber.
Le procédé de fabrication usuel d'un produit bois collé est constitué de plusieurs étapes : la première transformation, qui consiste au sciage des bois ronds frais (i.e. à un taux d'humidité important) en planches. Après séchage, les bois sciés sont classés selon des critères esthétiques, et/ou, lorsqu'ils sont destinés à un usage de structure, pour garantir leurs caractéristiques mécaniques. Les étapes de seconde transformation (bois sec) qui suivent consistent en diverses phases d'usinage et de collage pour obtenir des produits finis. Les caractéristiques différentes des feuillus par rapport aux résineux ont pour conséquence une productivité des procédés de fabrication actuellement moindre que pour les résineux. Ceci limite considérablement la compétitivité des produits à base de feuillus. De plus, les procédés de première et deuxième transformation sont actuellement assez découplés les uns des autres, avec bien souvent des acteurs différents, ce qui rend aussi le procédé globalement moins efficient. Cette thèse a pour but de développer, dans le cas particulier des essences feuillues (chêne, hêtre, frêne...), une meilleure intégration des problématiques liées à la réalisation des produits finaux dès la première transformation, afin d'améliorer le rendement matière et la productivité de l'usine du futur des produits bois feuillus. Pour cela, outre des considérations organisationnelles, l'utilisation de technologies développées en laboratoire sera particulièrement étudiée. Trois axes d’études sont abordés : l’évaluation de la performance d’un scanner laser sur le chêne pour mesurer l’orientation des fibres, la modélisation des déformations au séchage d’avivés de chêne à partir de la mesure de l’orientation des fibres et enfin l’exploitation des données d’un scanner laser pour l’optimisation de la production de lames aboutées de chêne.
Origine : Version validée par le jury (STAR)