Referenzprojekte

Kleine Stadtwohnungen, Umzüge sowie wechselnde Wohn- und Arbeitssituationen: Möbel müssen heutzutage hohe Ansprüche an Funktionalität und Flexibilität erfüllen. Gemeinsam mit Forschungspartnern und Unternehmen entwickeln wir Möbel, die diesen Anforderungen gerecht werden und zudem nachhaltig sind. Ausgangspunkt ist die Neu- und Weiterentwicklung von Compounds, Schäumen und Lederimitaten aus Lignin – einem pflanzlichen Reststoff der Industrie. Daraus sollen modulare, leichte Möbel entstehen, die sich einfach auseinander bauen, mitnehmen, reparieren und umnutzen lassen. Das heißt: Die Materiallebensdauer soll möglichst lang sein. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts ist die Recyclingfähigkeit der Möbel – von ganzen Baugruppen bis zur sortenreinen Auftrennung und Aufbereitung der einzelnen Materialien. Möglichkeiten des Materialtransfers auf weitere Anwendungsbereiche wie Modeindustrie und Wohnmobilbereich werden ebenfalls betrachtet.

Immer mehr Häuser werden mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) isoliert. Das spart Energie, jedoch siedeln sich auf den Fassaden vermehrt Algen an. Darunter leidet nicht nur die Ästhetik, sondern auch das Diffusionsvermögen der Oberflächenbeschichtung. Das kann zu Feuchteschäden führen. Um das Algenwachstum zu reduzieren, kommen bislang oft biozidhaltige Fassadenanstriche zum Einsatz. Problem: Die Biozide werden innerhalb weniger Jahre ausgewaschen. Dadurch kann es zu Umweltbelastungen und zunehmendem Algenwuchs auf der Fassade kommen. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir eine biobasierte, witterungsbeständige Fassadenfarbe, die den mikrobiellen Bewuchs physikalisch verhindern soll. Sie könnte WDVS-Fassaden langfristig vor Algen schützen – ganz ohne Biozide.

Häuser aus Holz sind gut für das Klima und schonen endliche Ressourcen wie Beton oder Stahl. Insbesondere der Bau von mehrgeschossigen Gebäuden und ganzen Stadtquartieren in Holzbauweise bietet ein hohes Potenzial, um Klimaschutzziele zu erreichen und die Bauwirtschaft mit Blick auf die Zukunft zu stärken. Im internationalen Vergleich steckt der Holzbau im Deutschland aber noch in den Kinderschuhen. Das möchten wir ändern. Gemeinsam mit Projektpartnern untersuchen und optimieren wir die Vernetzung und Zusammenarbeit der Akteure entlang der Wertschöpfungskette »Urbaner Holzbau« am Beispiel der Region Berlin-Brandenburg. Im Rahmen dieses Projekts untersuchen wir am Fraunhofer WKI die regional verfügbaren Kiefernholzsortimente, um daraus hochqualitative Holzbauelemente herzustellen. Ziel ist es, Metropolregionen auf dem Weg zur Klimaneutralität zu unterstützen und die deutsche Bauindustrie zukunftsfähig zu machen – auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen sowie geschlossenen, effizienten Ressourcenkreisläufen.

Aerogele sind hochporöse, federleichte Werkstoffe mit außergewöhnlichen Eigenschaften: extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit, geringe Schallübertragung sowie hohe Adsorptionswirkung für flüchtige organische Verbindungen. Sie eignen sich hervorragend sowohl für den Leichtbau als auch als Filtermaterial und gelten daher als Zukunftswerkstoff. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir ein Verfahren zur Herstellung von Aerogelen auf Basis von Altholz. Aus den Aerogelen stellen wir Prototypen von Dämmstoffen und schadstoffadsorbierenden Raumluftfiltern her, die in Gebäuden und Fahrzeugen eingesetzt werden können. Darüber hinaus sollen Transfermöglichkeiten zu Anwendungen in der Abgasreinigung aufgezeigt werden. Weiteres Projektziel: Aus den Produkten sollen die für die Herstellung der Aerogele benötigten Rohstoffe wiedergewonnen werden. Mit dieser nachhaltigen Werkstofflösung unterstützen wir den Gesundheitsschutz sowie den Kampf gegen Klimawandel und Ressourcenknappheit.

Leichte Autos, LKW und Züge aus nachwachsenden Rohstoffen können zum Ressourcen- und Klimaschutz beitragen. Als Fügetechnologie für die Fertigung von Leichtbauteilen bietet insbesondere das Kleben viele Vorteile und gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir einen biobasierten, schaltbaren PU-Flächenklebstoff. Dieser soll es ermöglichen, plattenförmige Schichtwerkstoffe aus Holz bzw. Holz und Metall herzustellen, die erst im späteren Verlauf der Prozesskette zu 3D-Bauteilen umgeformt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die flexible, wirtschaftlich effiziente Produktion von nachhaltigen Leichtbaufahrzeugen sowie für die Reparatur und das Recycling. Denn: Dank der wiederlösbaren Klebverbindung sollen sich Holz und Metall sortenrein und möglichst schadfrei wieder trennen lassen.

Flexible Holzfasermatten eignen sich hervorragend für die Wärmedämmung von Gebäuden – beispielsweise als Zwischensparrendämmung oder als Füllstoff für Wärmedämmziegel. Holzfaserdämmstoffe werden bisher vorwiegend aus Nadelholz hergestellt. Das wird aufgrund des Klimawandels künftig in deutlich geringeren Mengen zur Verfügung stehen. Um die Rohstoffbasis für Holzfaserdämmstoffe zu sichern und ihr Anwendungspotenzial zu erweitern, entwickeln wir gemeinsam mit Industriepartnern Dämmmatten und neuartige Holzschaumgranulate aus Buchenholzfasern. Projektziel ist der Aufbau einer Pilotanlage für die Materialherstellung. Damit schaffen wir eine nachhaltige Perspektive für die Bauwirtschaft sowie eine hochwertige Nutzungsmöglichkeit für Buchenholz, das durch den klimabedingten Waldumbau künftig vermehrt anfallen wird. Um die Ressource »Buchenholz« noch effizienter auszuschöpfen, wäre es auch denkbar, das neue Holzschaumgranulat ebenfalls als Füllstoff für Transportverpackungen eingesetzt werden.

Hybride Leichtbauwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen gewinnen am Markt zunehmend an Bedeutung. Mit ihnen lassen sich ressourcen- und klimaschonende Produkte herstellen, die mehrere Funktionen erfüllen – zum Beispiel tragfähige Bauprodukte mit integriertem Wärme- und Schallschutz sowie strapazierfähige (Polster-)Möbel und Verpackungen. Effiziente Bauteilgeometrien ermöglichen hohe Gewichtseinsparungen bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir ein Verfahren für die Fertigung von komplex geformten Produkten aus Holz bzw. Agrarstoffen und Biokunststoffen mittels Formteilautomaten. Wichtiger Bestandteil der Material- und Technologieentwicklung ist zudem eine möglichst hochwertige, stoffliche Recyclingfähigkeit der Produkte nach Ende der ersten Nutzungszeit.

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.

Der Klimawandel stellt die deutsche Forst- und Holzwirtschaft vor große Herausforderungen. Extreme Wetterereignisse und Massenvermehrung von Schadinsekten haben enorme Waldschäden verursacht. Insbesondere Fichten sind Dürren, Stürmen und Borkenkäfern massenweise zum Opfer gefallen. Ein Großteil der geschädigten bzw. abgestorbenen Fichten kann nicht zeitnah geerntet werden. Sie bleiben in Teilen mehrere Jahre stehen und liegen. Ist die Holzqualität dann noch ausreichend, um langlebige Bauprodukte oder Holzwerkstoffe herzustellen? Das erforschen wir gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie in diesem Projekt. Mit der Erstellung eines Leitfadens wollen wir außerdem konkrete Handlungsempfehlungen für Waldbesitzende sowie die Holzindustrie zur Verfügung stellen.

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.