Resurseffektiv biobaserad sammanfogning av KLT – steg 2

Projektet pågick mellan maj 2022 och maj 2024.

Ny sammanfogningsteknik, XLoc™, har utvecklats som ersätter dagens skruvförband i biomaterialet korslimmat trä (KLT/CLT) och därmed reducerar C02-avtryck. Många positiva effekter uppnås, som enskilt är skäl nog att införa tekniken. Totalkostnad för KLT-stomme reduceras så pass mycket, att parterna räknar med att tekniken kommer bli den dominerande sammanfogningstekniken för KLT. Konkurrenskraften för KLT ökar betydligt och förväntas tillföras betydande tillväxt. Tekniken avses licensieras globalt för maximal spridning. Vinster avses investeras i utveckling av hållbara lösningar för biomaterialet KLT.

Genom att justera tekniken, utveckla dimensioneringsverktyg och genomföra en skarp pilotinstallation, så skulle tekniken göras redo för kommersialisering i detta projekt.

Projektet var omfattande och innefattade följande grundblock:

1. Teknikjustering och validering.Justering av sammanfogningsdesign för att öka produktionseffektivitet, följt av statistisk testning till underlag för konstruktionsunderlag.
2. Produktionsförberedelse och dess optimering.Optimalt produktionsupplägg ska konkretiseras och Martinsons produktion förberedas för pilotprojektets volymproduktion.
3. Utformning av konstruktionsunderlag och miljöbedömning.Konstruktörernas informationsbehov ska kartläggas och dokumentation sammanställas utifrån det.
4. Pilotbygge och effektutvärdering. Målsättning är att identifiera skarpt pilotbygge och inom projektet utföra skarpt jämförande installation med nuvarande skruvförband mot XLoc™.

Deltagare

Martinsons Byggsystem AB, Moditri AB och SISAB.

Budget

Projektets budget var 4 MSEK.

Därför var detta viktigt

KLT uppvisar stora möjligheter att kunna ersätta betongstommar vid husbyggnation, vilket är värdefullt för flera mål i Agenda 2030, inte minst klimatmålen. För att säkra tillväxten, krävs kompletterande teknik. Projektets teknik förbättrade helt centrala delar: effektivitet, jämställdhet, arbetsmiljö, kvalitet och ekonomi. Tekniken ansågs vara robust och utformad för att kunna införas snabbt.

Förväntade resultat

Moditri har nått TRL 3 via Hypotesprövning – steg 1. Genom att inom steg 2-projektet ta fram lösningar på identifierade justeringsbehov, samt att utföra validerande testning och testa tekniken i skarpt pilotbygge förväntades TRL 8 uppnås då tekniken skulle bli färdig för konstruktörer att använda.

Holmen/Martinsons (CLT-tillverkare) erbjuder kunderna installation och skulle därmed både själva kunna dra nytta av tekniken och samtidigt påverka beställarledet att välja den nya sammanfogningstekniken. Fastighetsägaren SISAB skulle bland annat kunna dra nytta av återbrukbarhet och parterna avsåg att arbeta för att utvärdera teknikens nytta i ett pilotprojekt. Ett av KLT:s största värden är hållbarhet, varför projektet skulle kvantifiera miljövärdet varpå SRL 5 förväntades nås.

Projektets bidrag till en biobaserad samhällsekonomi

Projektet adresserar centrala samhällsutmaningar inom byggsektorn: minskad klimatpåverkan, resurseffektivitet och ökad konkurrenskraft för biobaserade material. Genom att ersätta traditionella skruvförband i korslimmat trä (KLT) med i materialet utformade mekaniska fogar (XLoc™) minskar behovet av metallkomponenter, som både  tillför ökat koldioxidavtryck och försvårar återbruk väsentligt. XLoc™ använder ej metall och erbjuder lika enkelt montage som de-montage.

En viktigt bi-effekt är att byggnadens strukturella kapacitet blir säkrare än idag. Med XLoc™ säkras låsfunktionen i CNC-styrd fabriksmiljö, istället för operatörsberoende manuell skruvning, vilken har en direkt påverkan på hela byggnadens strukturella funktion.

För fastighetsutvecklare och byggentreprenörer innebär detta snabbare, säkrare och enklare montering med minskade förslitningsskador för byggarbetarna, lägre byggkostnader, samtidigt som lösningen är tolerant mot vanliga byggfel och fukt-/klimatrörelser. Det bidrar därmed till ökad lönsamhet och pålitlighet i byggprojekt.

För KLT-tillverkarna innebär XLoc™ en möjlighet att öka produktvärdet, genom att flytta ett tillverkningsmoment från byggplatsen till KLT-fabriken. Tekniken driver även precisionstänkandet i fabriken och på byggarbetsplatsen. Det skapar i sin tur förutsättningar för andra tekniker som kräver högre precision än vad branschen idag har uppnått.

Redan idag har trä viss fördel jäntemot till exempel betong vad gäller precision i prefabricerade komponenter, vilket är viktigt för effektivitet i byggfasen. XLoc™ stärker den fördelen och driver träbyggandet i en strategiskt viktig riktning, vilket ökar dess konkurrenskraft mot betong.

Projektet stärker omställningen till en biobaserad samhällsekonomi genom att öka användbarheten och konkurrenskraften för KLT som byggmaterial. Tekniken främjar en cirkulär och resurseffektiv byggprocess, och knyter an till FN:s mål för hållbar utveckling, särskilt:

• Mål 9 (Hållbar industri, innovationer och infrastruktur) genom utveckling av ny tillverkningsteknik.
• Mål 11 (Hållbara städer och samhällen) genom att möjliggöra klimatvänligare byggnader.
• Mål 12 (Hållbar konsumtion och produktion) genom minskad resursanvändning genom återbruk.
• Mål 13 (Bekämpa klimatförändringarna) genom ökat användande av biobaserat stommaterial i byggnader istället för betong som svarar för stor del av världens koldioxidavtryck.

Konkreta resultat och leverabler

Konkreta tekniska problem som lösts och innovationer

• Utformning av foggeometri som klarar maskintoleranser: fogdesignen anpassades för att ta upp effekten av tillgängliga CNC-toleranser, vilket säkerställer reproducerbar montering och funktion.
• En ny foglösning för upptagning av krafter längs långsidan har utvecklats, vilken bedöms både patenterbar och möjlig att applicera i andra sammanhang.
• Verifiering av hållfasthet i fullskala: fullstora testelement prestandatestades vid Lunds tekniska högskola (LTH) och fogens styrka har verifierats av RISE i x-, y- och z-led; ett Fk-värde togs fram för dimensionering. Detta visar att lösningen uppfyller marknadskrav på hållfasthet.
• Produktionsanpassning för effektiv tillverkning: projektteamet har med maskin- och verktygstillverkare specificerat CNC-fräskonfiguration så att fräsningen kan genomföras utan att förlänga CLT-pressens presstid. Detta möjliggör mycket effektiv produktion.
• Praktisk verifiering av installation: fullstora skivor har tillverkats dels för hållfasthetstestning, dels för skarp installation, där det senare skedde strax efter projektets avslut. Teknik för vinkling, lyft och hantering utvärderades. Resultaten överträffade förväntan, där snabbheten och enkelheten från tidigare indikativa fabriksinstallationer bekräftades och överträffades i skarp installation mitt i centrala Umeå.
• Metodik för effektiv sammanföring av panelerna under nedvinklingsförfarandet togs fram, vilket sannolikt hade kunnat få patentskydd om ytterligare skydd hade bedömts nödvändigt.
• Metodik och hjälpmedel för kvalitetsuppföljning av CNC-fräsningen utvecklades.

Leverabler

• Fullskalig demonstrator/testelement: Fullstora KLT-bjälklag med foggeometri tillverkade och testade.
• Prestandatester och tekniska rapporter: Resultat från LTH och RISE inklusive hållfasthetstester och beräknat Fk-värde för konstruktionsanvändning.
• Tillverknings- och konstruktionsunderlag: Metodik & dokumentation för produktion (verktygsuppsättning, fräscykeltider, kvalitesuppföljningsverktyg/metoder) och för byggnation (installationsmetod). En nödvändig del av supportpaketet till licenstagare och industrin vid kommande licensutrullning.
• Installationsverifiering: Installerade fullstora skivor i fabrik med dokumenterat gott resultat och förberett skivor för skarp installation, som sedan genomfördes med resultat över förväntan.
• Affärs-/implementeringsunderlag: Kontakter och specifikationer framtagna tillsammans med maskin-och verktygstillverkare för att möjliggöra licensiering och storskalig produktion.
• Patenteringsunderlag: Underlag för eventuell kommande patentansökan gällande långsideslåset.

Bilder från fabrik, från QC-kontroll på bygget och från installation.

Resultatens effekter och potential

Förändringar i värdekedjan

Projektet introducerar en ny tekniklösning för sammanfogning av korslimmat trä (KLT/CLT) som ersätter traditionella skruvförband med integrerade mekaniska fogar. Detta förändrar värdekedjan på flera sätt:

• Tekniklösningar: Minskad användning av metallskruvar, vilket ger lägre materialkostnader, minskat koldioxidavtryck och förenklad återvinning.
• Tillverkning fräsning: Anpassade CNC-processer och verktygskonfigurationer gör att tekniken kan införas utan att påverka befintliga presstider, vilket möjliggör effektiv massproduktion. Fräsverktygstillverkarna kommer sälja meravancerade verktyg.
• Tillverkning pressning: Presstillverkarna har en potential att öka teknikens effektivitet genom att förforma del av geometrin i pressen. Detta ökar deras värdeerbjudande till industrin och metoden kan användas också för andra paneler där annan geometri långs kanterna erfordras.
• Tillverkning KLT: KLT-tillverkarna har ett ökat förädlingsvärde på ingående råvara.
• Byggentreprenör: Når ökad repeterbarhet när ett moment försvinner och själva sammanfogningen inte längre är operatörsberoende. Vidare minskar risken för förslitningsskador av från skruvning med höga åtdragningsmoment, vilket bör aktivera skyddsombud och fack att driva på skiftet av installationsmetod.
• Samverkan: För att tekniken ska rullas ut mest effektivt så krävs det att tekniken förs in under projekteringsstadiet. Därför bör fastighetsutvecklare samverka med konstruktörer, som bör samverka med byggentreprenörer och KLT-tillverkare. Licensgivaren spelar här en central roll att ge support och sammanlänka olika aktörer.
• Licensgivare: I takt med att industrin applicerar XLoc™ så kommer licensorganisationen som ger support till licenstagarna och industrin att växa. Olika tekniska utmaningar, inte enbart direkt kopplat till tekniken, kommer adresseras vilket i sin tur ger underlag för nya innovationer och licensgivning. Därmed skapas ett innovationscenter för hållbara bygglösningar, där industrin bidrar i form av licensavgifter och frågeställningar.

Potential

Tekniken har stor potential att ersätta en betydande del av dagens skruvförband i KLT globalt, vilket kan ge:

• Lägre kostnader och miljöpåverkan i byggsektorn.
• Ökad konkurrenskraft för KLT som byggmaterial.
• Bidrag till FN:s hållbarhetsmål genom resurseffektivitet och klimatreduktion.
• Ett svenskt innovationscenter för utveckling av hållbar teknik.

Samhälleliga förutsättningar

Innovationens framgång stöds av starka politiska och regulatoriska trender mot minskad klimatpåverkan, resurseffektivitet och ökad användning av biobaserade material i byggsektorn. I Sverige och EU finns tydliga klimatmål, byggnormer och upphandlingskrav som gynnar träbyggande och cirkulära lösningar. CLT och andra biobaserade byggmaterial lyfts som strategiska för att minska byggsektorns utsläpp.

Marknadsmässigt finns ett växande intresse för industriellt byggande i trä, både i Norden och internationellt. Tekniken möter behovet av kostnadseffektiva och snabbmonterade byggsystem, vilket är särskilt relevant vid bostadsbrist och höga byggkostnader.

Samhälleliga hinder för bioekonomin inkluderar:

• Långsamma förändringar i byggnormer. Det är en konservativ bransch.
• Certifieringsprocesser är mycket kostsamma och tar förödande lång tid för start-up bolag om dessa inte har omfattande extern finansiering.
• Dagens klimatavtrycksberäkningar stöttar inte lösningar som har tydlig potential till praktisk ekonomiskt återbruk, utan bygger mer på att material redan vid byggnation är återbrukat, vilket hämmar ny teknik.

Sammantaget har det en betydande fördröjande effekt på marknadsintroduktion av nya tekniska lösningar.

Extern synlighet

Projektet har i sig självt inte figurerat i press och media, utöver BioInnovaitons egna publiceringar, under projektets gång, då delar har varit av konfidentiell natur. Däremot rönte projektet mycket stor uppmärksamhet efter projektets slutförande, när installationen i Umeå publicerades på LinkedIn. Det gav tio gånger mer trafik än Martinsons normala inlägg ger, med många positiva kommentarer och vidarelänkningar. Tekniken har uppmärksammat i nummer 4 / 2004 i tidningen trä! och kommer uppmärksammas i fackpress Bygg&Teknik nr 4/2025, som andra exempel.

Nästa steg

Nu inleds den marknadsmässiga bearbetningen med att knyta samman fastighetsutvecklare, konstruktörer, byggfirmor och KLT-tillverkare, så att tekniken skrivs in vid projektering. Tekniskt kommer projektparterna att påbörja ett industrialiseringsprojekt som syftar till att förforma långsidorna redan i pressen, för att optimera materialåtgång och öka effektiviteten i CNC-maskinerna, i enlighet med det processupplägg som identifierades i detta projekt.

Läs om Resurseffektiv biobaserad sammanfogning av CLT – steg 1.