Referenzprojekte

Hier finden Sie eine kleine Auswahl unserer Forschungsprojekte.

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  • Die Grafik zeigt links mehrere Materialstufen (Compounds, Organoblech, verschiedene Rezyklate) und rechts mehrere Funktionsdemonstratoren (Hocker, Stuhl, Lampe).
    © Studio Jonathan Radetz

    Faserverbundkunststoffe eignen sich für ressourcenschonende und klimafreundliche Leichtbaulösungen. Sie können Autos, Bauelemente, Möbel, Behälter und viele weitere Produkte nachhaltiger machen – insbesondere wenn nachwachsende oder recycelte Rohstoffe zum Einsatz kommen. Doch lassen sich die Produkte auch gut recyceln? Produktdesign, Technik, Abfallströme, Wirtschaftlichkeit: Die beeinflussenden Faktoren sind sehr vielfältig. Wie konzipiert man also marktfähige Produkte aus Faserverbundkunststoffen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft? In diesem Projekt erarbeiten wir gemeinsam mit dem Designer Jonathan Radetz hierfür eine interdisziplinäre Methode. Ob sie in der Praxis funktioniert, testen wir anhand der Entwicklung eines Sitzmöbels. Darauf aufbauend könnte man in ähnlicher Weise auch für andere (Verbund-)Werkstoffe nachhaltige Entwicklungsmethoden entwickeln.

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  • Das Foto zeigt eine modellhafte Raumaufteilung mit Sperrholzplatten und Miniaturfiguren.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    In vielen Gebäuden müssen Bauteile erhöhte oder hohe Brandschutzvorschriften erfüllen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Nachhaltigkeit der Bauteile. Gemeinsam mit einem Industriepartner entwickeln wir eine hochfeuerhemmende Trockenbauwand aus Holz mit einer Feuerwiderstandsdauer von mindestens 60 Minuten. Um dies zu erreichen, entwickeln wir eine nichtbrennbare Sperrholzplatte als Beplankung. Mit diesem Projekt erweitern wir die Einsatzmöglichkeiten von Holz in Wohngebäuden sowie in Nichtwohnbauten wie Bürogebäuden, Schulen oder Krankenhäusern – insbesondere in den höheren Gebäudeklassen. Damit schaffen wir eine nachhaltige Lösung für die Bauindustrie und die Holzwerkstoffindustrie. Durch die Nutzung heimischer Holzarten können Transportwege kurzgehalten werden und neue Absatzmärkte für die deutsche Forstwirtschaft entstehen.

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  • Das Foto zeigt ein auf dem Boden liegendes Rotorblatt, das quer durchgesägt wurde und größtenteils hohl ist. Die Hülle ist mehrere Zentimeter dick und hat einen bräunlichen Kern (Balsaholz). Im mittleren Bereich ist sie auf der ganzen Länge des Rotorblatts mit einem dunkelgrauen Material (Faserverbundkunststoff) verstärkt. Außerdem befinden sich zur Aussteifung im mittleren Bereich zwei Innenwände (Stege) aus Balsaholz – ebenfalls auf der ganzen Länge des Rotorblatts.
    © Fraunhofer WKI | Peter Meinlschmidt

    Das Hauptziel des EU-Projekts RECREATE ist die Entwicklung von innovativen Technologien zur Förderung der profitablen Wiederverwendung von End-of-Life-Verbundwerkstoff-Komponenten für industrielle Anwendungen. Das Projekt gliedert sich in unterschiedliche technologische Use-Cases und adressiert eine Vielzahl unterschiedlicher Zielsektoren wie Windenergie oder Automobilindustrie. Die Fraunhofer-Institute IWU und WKI arbeiten gemeinsam mit weiteren Partnern an der Gestaltung und Fertigung wiederverwendbarer Faserverbundstrukturen eines Windkraftrotorblattes.

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  • Das Foto zeigt ein Stück Brettschichtholz mit Keilzinkung.
    © Daniel Vol / Fraunhofer

    Gebäude, Brücken und Türme aus Holz binden CO2 aus der Atmosphäre und tragen daher zum Klimaschutz bei. Die Fichte als klassischer Bauholzlieferant findet in Europa aufgrund des Klimawandels zunehmend schlechte Wuchsbedingungen. Außerdem hat Fichtenholz eine begrenzte Dauerhaltbarkeit. Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickeln wir eine nachhaltige und wirtschaftliche Lösung: ein Brettschichtholz aus Robinie. Dieser Laubbaum kommt mit den veränderten Klimabedingungen besser zurecht als die Fichte und wächst beinahe doppelt so schnell. Robinienholz ist fest wie Eichenholz und widerstandsfähig wie Tropenholz. Die Robinie könnte somit nicht nur die Fichte ersetzen und den Einsatz von Bioziden verringern – auch die Nutzung von Tropenholz sowie endlichen Ressourcen wie Stahl und Beton ließe sich durch Bauprodukte aus Robinie reduzieren.

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  • Das Foto zeigt mehrere quadratische Proben einer dünnen Sperrholzplatte. Auf der Oberseite der Holzwerkstoffproben befindet sich jeweils ein Hügel eines schwarz-braunen, schaumartigen Materials mit poröser Struktur. Bei jeder Probe ist die Größe und Form des Hügels unterschiedlich.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Holz als natürlicher und nachhaltiger Baustoff für Gebäude gewinnt immer mehr an Bedeutung. Allerdings gibt es noch keine zufriedenstellende Brandschutzlösung für Holz im Außenbereich. Ein fehlender Flammschutz ist ein Ausschlusskriterium für Holzbauteile bei hohen bzw. großflächigen Gebäuden (Gebäudeklassen 4 und 5), sofern keine kost- und zeitintensive Zulassung im Einzelfall beantragt wird. Gemeinsam mit unserem Projektpartner entwickeln wir eine umweltfreundliche Flammschutzbeschichtung für frei bewittertes Holz. Sie soll ohne zusätzlichen Decklack auskommen und transparent einsetzbar sein. Damit tragen wir dazu bei, dass Holzfassaden und andere Außenbauteile aus Holz in der Bauindustrie stärker zum Einsatz kommen können – zum Beispiel bei Hochhäusern, Schulen oder Krankenhäusern.

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  • Das Bild zeigt in der Mitte einen Teller aus einem dunkelbraunen Material. Daneben liegt gezeichnetes Besteck.
    © Fraunhofer WKI

    Viele Wegwerfartikel aus Kunststoff sind in der EU verboten. Mehrwegprodukte sind oft die umwelt- und klimafreundlichere Alternative und teilweise bereits gesetzlich vorgeschrieben. Für einige Anwendungsbereiche, in denen eine Mehrweglösung schlecht umsetzbar ist, mangelt es jedoch an einer Lösung für funktionale, umweltschonende Einwegprodukte. Ein möglicher Weg und weiterhin erlaubt: Einwegprodukte aus unmodifizierten natürlichen Polymeren. Für diesen Zweck entwickeln wir gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern lebensmittelechte Polymerfolien auf Basis von regional verfügbaren, pflanzlichen Reststoffen aus der Nahrungsmittelproduktion. Die Herstellung und die Umformung zu Einweggeschirr und anderen Produkten soll auf bestehenden Anlagen erfolgen. Damit schaffen wir eine wirtschaftlich attraktive Lösung im Sinne der deutschen Bioökonomiestrategie.

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  • Die Computergrafik zeigt einen Holzbalken. Auf der Oberseite des Balkens liegt eine Platte, die sich aus drei Schichten zusammensetzt (von unten nach oben): Holzschalung, Klebschicht, Beton.
    © Fraunhofer WKI | Christoph Pöhler

    Ressourcenschonung und Energieeffizienz bestimmen das Bauen der Zukunft. Holz ist ein umweltfreundlicher und vielseitiger Baustoff. Neben der guten Ökobilanz bieten Holzkonstruktionen auch diverse technische Vorteile. Innovative Holz-Hybridsysteme haben noch bessere mechanische Eigenschaften, eine höhere Dauerhaftigkeit und ermöglichen schlanke Bauteilaufbauten. Damit sind sie nicht nur ressourcenschonender als konventionelle Bauweisen, sondern erweitern auch den architektonischen Spielraum. In diesem Projekt untersuchen wir das Langzeitverhalten solcher Hybridsysteme, optimieren sie und schaffen somit die Grundlage für ihren Einsatz in der Bauindustrie. Unser Ziel ist es, den Anteil von Holz im Hochbau signifikant zu erhöhen.

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  • Das Foto zeigt ein Büro mit drei Bildschirmarbeitsplätzen, an denen jeweils ein Mensch sitzt und arbeitet. In der Luft »schweben« Corona-Viren (grafische Visualisierung).
    © Shutterstock / Fraunhofer WKI

    Die Corona-Pandemie zeigt, wie wichtig es ist, Menschen in Innenräumen vor Ansteckung mit luftgetragenen Krankheitserregern zu schützen. Luftreinigungsanlagen können erheblich dazu beitragen. Aktuell gibt es jedoch noch kein einheitliches Verfahren, um ihre Wirksamkeit zu überprüfen. Wir entwickeln einen möglichen Prüfstandard, um diese Lücke zu schließen. Damit soll künftig die gesundheitliche Bewertung von Arbeitsplätzen hinsichtlich Viren und anderen luftgetragenen Pathogenen erleichtert werden.

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  • Leittechnologie-Projekt: Biobasierte Brennstoffzellen

    FC-Bio – Projektstart / 01. November 2021

    Die 3D-Computergrafik zeigt den Aufbau eines Brennstoffzellenstacks: außen zwei rechteckige, flache Blöcke (Endplatten), dazwischen mehrere dünne Platten mit derselben Höhe und Breite. Die Gesamtform des Stacks ähnelt einem Akkordeon.
    © ZBT GmbH

    In der Nationalen Wasserstoffstrategie legte die Bundesregierung 2020 fest, grünen Wasserstoff als Schlüsseltechnologie für die Energiewende zu etablieren. Die Nachfrage nach Wasserstoff-Brennstoffzellen wird daher künftig steigen, etwa für den Ausbau der Elektromobilität durch Brennstoffzellenfahrzeuge, die Notstromversorgung oder als Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen zur kombinierten Erzeugung von Strom und Wärme für die Industrie (Prozesswärme) sowie Büro- und Wohngebäude (Heizwärme). Bislang bestehen Brennstoffzellen meist aus Metall und petrochemischen Kunstoffen. Ziel dieses Projekts mit zwei Forschungspartnern ist ein biobasiertes Brennstoffzellensystem. Es soll nicht nur nachhaltiger, sondern auch kompakter, leichter und preiswerter sein als herkömmliche Systeme. Das Fraunhofer WKI entwickelt hierfür hochleistungsfähige Holzwerkstoffe sowie Biopolymere zur Fertigung von elektrisch leitfähigen Compounds.

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  • Das Foto zeigt eine raumhohe, komplexe technische Anlage mit diversen Schläuchen. Im mittleren Bereich schießt ein etwa 1,5 Meter breites Endlosfurnier heraus. Auf dem Hallenboden bildet sich ein Haufen grob gefaltetes Furnier.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Nach dem zweiten Weltkrieg wurden in Norddeutschland viele Kiefern gepflanzt, die nun relativ gleichzeitig hiebsreif werden. Da nicht alle Bäume auf einmal gefällt, verarbeitet und vermarktet werden können, wird in Zukunft viel Kiefernholz mit großem Stammdurchmesser zur Verfügung stehen (Kiefernstarkholz). Außerdem kommt die Kiefer mit dem Klimawandel besser klar als die Fichte sowie weitere heimische Baumarten und gilt daher als Zukunftsbaum. Daraus ergeben sich vielfältige Auswirkungen auf die Nutzungsstrategien und Wertschöpfungsketten der Forst- und Holzwerkstoffindustrie. Gemeinsam mit zwei Forschungspartnern werden wir dies ganzheitlich analysieren und Entscheidungshilfen erarbeiten. Unser Fokus am Fraunhofer WKI liegt auf der Entwicklung von Mehrlagenverbundwerkstoffen aus Kiefernstarkholz für tragende Zwecke. Damit wollen wir der Kiefer ein möglichst großes Anwendungsfeld mit hohem Erlöspotenzial erschließen – insbesondere in der Bau- und Fahrzeugindustrie.

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