可再生的原材料木材是气候中性的，同时又轻又坚固，从根本上说，它在汽车制造中的应用很有吸引力。迄今为止的一个挑战是如何以一种坚固的方式将木材和其他材料(如金属和聚合物复合材料)连接在一起。格拉茨科技大学(TU Graz)材料科学、连接和成型研究所的Sergio Amancio领导的研究小组——Gean Marcatto、Awais Awan、william Carvalho和Stefan Herbst——现在已经成功测试了两种技术，通过这种技术可以在不使用粘合剂或螺钉的情况下实现极其坚固的关节。该技术在木材上的应用正在申请专利，可用于飞机、汽车和家具行业。

连接技术和增材制造使木材能够替代E低可持续性材料

这两种新型制造技术都有各自的应用领域。试验材料采用山毛榉、橡木、碳纤维增强聚酰胺和聚苯硫醚、316L不锈钢和Ti-64合金。“我们的动机显然是环境保护，”塞尔吉奥·阿曼西奥说。通过新的制造工艺，可再生原料木材可以取代由能源密集型或难以回收的材料制成的部件。

AddJoining: 3D打印通过木材孔隙进行连接

使用AddJoining技术，使用3D打印工艺将聚合物复合材料制成的组件粘贴并直接打印到表面上(在这种情况下是木材)。印刷材料渗透到木材的孔隙中，在那里发生化学反应，类似于胶水与木材的反应。由此产生的连接在机械负载测试中非常成功。“在关节断裂后，我们能够在木材孔隙中发现聚合物，并且在聚合物中发现断裂的木纤维，这表明断裂发生在木材和聚合物中，而不是在关节上，”Gean Marcatto解释说，他是该研究所的博士后，研究这一过程。这些成功的测试是在未经处理的木材表面进行的。通过激光变形或蚀刻，在木材中引入微纳米结构，从而增加孔隙，增强粘合表面，从而实现更耐用的接头。“但我们想要尽可能少的步骤，最重要的是，不使用化学物质，”塞尔吉奥·阿曼西奥(Sergio Amancio)解释了基本的想法。“我们可以将这项技术很好地应用于复杂的3D几何形状，因为组件可以直接打印到表面上——无论需要什么几何形状。”

UltrasoNic连接确保稳定的点连接

在超声波连接中，使用声纳电极对木制部件施加低振幅的高频振动。在与基础部件(在这种情况下是聚合物或聚合物复合材料)接触时，摩擦在界面处产生热量，使聚合物部件的表面熔化。熔融聚合物渗透到木材的自然多孔表面。通过这种方式，通过机械联锁(因为熔化的塑料在木材中再次固化)和附着力的混合，可以实现非常稳定的点连接。“这项技术特别适用于大型部件和2D结构，因为我们实现了精确定位的点连接，”Awais Awan解释说，他致力于利用超声波能量连接技术的博士学位。这些点接头也进行了机械测试，取得了巨大的成功。接缝也可以通过木材表面的预处理，如激光纹理进一步加强。

未来，该团队希望与汽车、飞机和家具行业的合作伙伴合作，进一步完善技术。

该研究领域是格拉茨工业大学五大战略重点领域之一的先进材料科学专业领域。