Referenzprojekte

Hier finden Sie eine kleine Auswahl unserer Forschungsprojekte.

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  • Das Foto zeigt ein kleines Stück MDF, einen kleinen Haufen Holzfasern, ein Labor-Becherglas mit einer farblosen Flüssigkeit, ein kleines Laborschälchen mit hellblauem Pulver sowie ein Laborschälchen mit weißem Pulver.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Mitteldichte Faserplatten (MDF) werden vielfach im Möbelbau eingesetzt. Sie haben eine sehr homogene Oberfläche, die sich besonders glatt beschichten lässt. Außerdem lassen sie sich ökonomisch und nachhaltig aus regional verfügbarem Holz sowie recyceltem Altholz herstellen. Daher spielen sie auch in der Bauindustrie eine große Rolle – zum Beispiel als Trägermaterial für Fußbodenbeläge oder Wandpaneele. Mit diesem Forschungsvorhaben möchten wir MDF und ähnliche Faserplatten noch zukunftsfähiger machen. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir ein formaldehydfreies Klebstoffsystem mit biobasierten Stoffen, die preiswert am Markt verfügbar sind. Besonderer Clou: Das neue Klebstoffsystem kommt ohne klassischen Klebstoff aus.

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  • Das Foto zeigt drei WPC-Prüfstäbe ohne Brandspuren und drei WPC-Prüfstäbe mit Brandspuren.
    © Fraunhofer WKI | Anett Seiler

    Gebäude, Fahrzeuge, Elektronik und Co: In vielen Bereichen gibt es erhöhte Brandschutzanforderungen. Nachhaltige Biowerkstoffe können sie unter anderem mithilfe von Flammschutzmitteln erfüllen. Diese werden derzeit überwiegend aus erdölbasierten, mineralischen und anderen endlichen Rohstoffen hergestellt. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IAP entwickeln und testen wir Flammschutzmittel auf Basis eines pflanzenbasierten Rohstoffs, der in der Industrie in hohen Mengen als Nebenprodukt anfällt: Maisquellwasser. Die darin enthaltene Phytinsäure soll als flammhemmender Wirkstoff nutzbar gemacht werden. Das Anwendungspotenzial und die Flammschutzeigenschaften demonstrieren wir beispielhaft an einem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff (Wood Plastic Composite, WPC). Ziel ist die Entwicklung eines wirtschaftlichen Herstellungsverfahrens für das Flammschutzmittel in einem technischen Maßstab. Das Projekt trägt dazu bei, die Konkurrenzfähigkeit von biobasierten Flammschutzmitteln zu verbessern und den Einsatz von Biowerkstoffen zu erhöhen. Damit unterstützen wir den Aufbau einer biobasierten Kreislaufwirtschaft aus lokal verfügbaren Reststoffen (Bioökonomie).

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  • Das Foto zeigt eine Laborapparatur: Auf einer vertikal eingespannten Metallplatte ist eine Klebstofffolie aufgebracht, die mithilfe einer Gasbrenner-Flamme von schräg unten beflammt wird.
    © Fraunhofer WKI

    Brettsperrholz hat sich als vielseitiges Holzprodukt in der Bauindustrie etabliert. Es wird in tragenden und nicht-tragenden Bauteilen wie Wänden, Decken und Böden eingesetzt. Gemeinsam mit Forschenden der TU Braunschweig sowie Industriepartnern entwickeln wir Brettsperrholz mit sehr guten Brand- und Umwelteigenschaften. Erreichen wollen wir dies durch die Entwicklung von biobasierten Flammschutzmitteln aus Reststoffen der Landwirtschaft und der Holzverarbeitung. Sie sollen in Klebstoffsystemen und Beschichtungen für Brettsperrholzelemente zum Einsatz kommen. Die Projektergebnisse sollen es ermöglichen, das Marktpotenzial von Brettsperrholz im Holzbau für mittelhohe und hohe Gebäude besser auszuschöpfen.

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  • Das Foto zeigt drei plattenförmige Materialmuster aus weißem, festem Schaum mit Deckschichten aus verschiedenen Materialien.
    © Fraunhofer ICT

    Leichte Fahrzeuge und Baustoffe sind besonders energieeffizient. Mit Blick auf ein möglichst geringes Gewicht bei gleichzeitig guter Wärmedämmung kommen vielfach Verbundmaterialien zum Einsatz, die sich gar nicht oder nur sehr eingeschränkt recyceln lassen. Zudem bestehen sie meist aus petrochemischen oder anderen endlichen Rohstoffen. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir eine ressourcen- und klimaschonende Lösung: recycelbare Leichtbaumaterialien auf Basis nachwachsender Rohstoffe mit individuellen Formgebungsmöglichkeiten. Besonderer Clou: Die Integration einer funktionalen Schicht soll die Herstellung von heizbaren Möbeln und Interieurbauteilen mit Beleuchtungsfunktion ermöglichen. Das Anwendungs- und Marktpotenzial ist branchenübergreifend sehr hoch.

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  • Das Foto zeigt ein Stück Spanplatte neben einem Laborglas mit einer zähen, schwarzbraunen Flüssigkeit sowie einem kleinen Haufen Holzspäne.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Spanplatten sind ein nachhaltiges und günstiges Baumaterial für Häuser und Möbel. Sie können aus regional verfügbaren Holzresten sowie recyceltem Altholz hergestellt werden. Mit diesem Forschungsvorhaben werden Spanplatten noch zukunftsfähiger. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir Spanplatten, die mit einem neuartigen Klebstoff hergestellt werden. Er soll kein gesundheitskritisches Formaldehyd freisetzen und vollständig aus biogenen Rohstoffen bestehen. Außerdem testen wir, ob sich die Spanplatten mit alternativen Holzarten herstellen lassen, die aufgrund des Waldumbaus künftig vermehrt zur Verfügung stehen.

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  • Das Foto zeigt ein hellbraunes, festes Gewebe (links) sowie die gleiche Gewebeart mit glänzender Oberfläche und intensiverer Färbung (rechts).
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Organobleche aus Faserverbundkunststoff lassen sich angelehnt an die formgebenden Prozesse aus der Stahl- oder Aluminiumblechverarbeitung umformen. Bisher kommen für die Herstellung vor allem Glasfasern aber auch Carbon- oder Aramidfasern sowie petrochemische Kunststoffe zum Einsatz. Gemeinsam mit dem Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB) der Hochschule Hannover entwickeln wir eine nachhaltige und konkurrenzfähige Alternative: Bio-Organobleche aus Naturfasern und Biokunststoff mit verbesserten Materialeigenschaften sowie hoher Recyclingfähigkeit. Sie könnten diverse Produkte nachhaltiger machen – darunter Fahrzeuge, Gehäuse, Verkleidungen und Sportgeräte. Auch dank der guten Verfügbarkeit preiswerter Rohstoffe haben Bio-Organobleche ein hohes Marktpotenzial.

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  • Die Fotomontage zeigt einen Baumstamm, einen Haufen braunes Ligninpulver und die symbolhafte, grafische Darstellung eines Stuhls.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    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.

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  • Das Foto zeigt einen Tisch, auf dem 50 kleine HBV-Prüfkörper liegen. Zwischen Holz und Beton sieht man jeweils eine dünne Klebstoffschicht herausquellen. Die Klebstoffe haben unterschiedliche Farben (rot, transparent, grau, schwarz).
    © Fraunhofer WKI | Dorian Czerner

    Bauen mit Holz ist ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz. Durch die Kombination mit Beton lässt sich der Einsatzbereich von Holzkonstruktionen erweitern. Eine vom Fraunhofer WKI mitentwickelte Klebtechnik ermöglicht die beschleunigte Herstellung von Holz-Beton-Verbundelementen (HBV-Elemente). Im aktuellen Forschungsprojekt »SafeTeCC« optimieren und standardisieren wir das Fertigungsverfahren, um es baustellentauglich und prozesssicher zu machen. Gleichzeitig sollen dadurch die Bauteileigenschaften optimiert werden. Ziel ist es, das Bauen mit HBV-Elementen im mehrgeschossigen Hochbau zu etablieren – als konkurrenzfähige Alternative zu reinen Stahlbetonfertigteilen. Damit tragen wir dazu bei, den Anteil nachwachsender Rohstoffe im Bausektor zu erhöhen und somit Klima- und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

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  • Das Foto zeigt ein Metallgestell unter freiem Himmel, das mit einer Vielzahl an verschiedenfarbig beschichteten Holzteilen bestückt ist, die schräg Richtung Himmel geneigt sind.
    © Hanno Keppel

    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.

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  • Das Foto zeigt ein kleines, rechteckiges, flaches Stück Werkstoff, das per Hand bogenförmig verformt wird.
    © Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR)

    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.

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  • Grafische Darstellung des Funktionsprinzips der Klebstoffschaltung.
    © Fraunhofer WKI

    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.

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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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  • 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 vier Holzwerkstoffplatten mit unterschiedlichen Farben und Strukturen.
    © Studio Sofia Souidi

    Regale, Schränke und andere Möbelstücke bestehen oft aus Holzfaserplatten. Sie werden derzeit meist mit petrochemischen Bindemitteln hergestellt, die gesundheitskritisches Formaldehyd ausdünsten. Mit Unterstützung des Fraunhofer WKI entwickelt die Designerin Sofia Souidi einen Werkstoff aus Holzfasern und Casein – ein formaldehydfreies Bindemittel, das schon vor Jahrhunderten als Klebstoff verwendet wurde. Beigemischte Farbpigmente und Granulate sowie 3D-Formbarkeit sorgen für vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten. Das Material soll aus recycelten Komponenten bestehen und selbst recyclingfähig sein.

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  • Das Foto zeigt eine metallische Apparatur, in die ein Stück Fichtensperrholz eingespannt ist. Das Holzstück wird mithilfe einer davor installierten Gasflamme direkt beflammt. Auf dem Holz bildet sich im Bereich der Beflammung ein ovaler dunkelbrauner Fleck (Verkohlung).
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Möbel und Bauelemente aus Holz und Holzwerkstoffen sind umweltfreundlich und erfreuen sich großer Beliebtheit. Bisher gibt es jedoch keine nachhaltigen Flammschutzlösungen für Holzoberflächen im Innenraum. Gemeinsam mit unseren Projektpartnern entwickeln wir formaldehydfreie, transparente und farbige Flammschutzlacke mit dauerhafter Brandschutzwirkung auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Somit erweitern wir die Möglichkeiten für den Innenausbau mit Holz unter Einhaltung von erhöhten Gesundheits-, Umwelt- und Brandschutzvorschriften – zum Beispiel in Schulen, Theatern, Flughäfen oder beim Messebau.

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  • Das Foto zeigt mehrere kleine, nummerierte Tiegel in einer Messeinrichtung. Die Tiegel enthalten unterschiedliche Mengen eines schwarzen, schaumartigen Materials.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Je leichter ein Fahrzeug ist, desto geringer ist sein Energieverbrauch während der Fahrt. Leichtbaulösungen spielen für die Mobilität der Zukunft daher eine große Rolle. In diesem Verbundprojekt werden leichte Halbzeuge und Strukturbauteile für die Fahrzeugindustrie entwickelt. Neue Konstruktionstechnologien sollen die Integration von Kühlstrukturen sowie eine materialsparende und wirtschaftliche Fertigung ermöglichen. Als Demonstrator dient das Batteriesystem eines Elektrofahrzeugs. Unser Fokus am Fraunhofer WKI liegt auf der Entwicklung einer passenden Brandschutzbeschichtung auf Basis nachwachsender Rohstoffe.

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  • Einzelne, weiß lackierte Auto-Tür steht vor einer Wand.
    © Fraunhofer WKI | Federico Böhm

    Zusammen mit Industriepartnern entwickeln wir Leichtbauteile aus naturfaserverstärkten Bio-Kunststoffen für Fahrzeugkarosserien. Sie sind eine nachhaltige, kostenneutrale Alternative zu herkömmlichen Leichtbau-Karosseriematerialien und bieten technische Vorteile. Ihre Leistungsfähigkeit testen wir im zunächst Motorsport unter Extrembedingungen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen konzipieren wir eine potenzielle Materiallösung für den serienfähigen Einsatz im Straßenverkehr. Damit unterstützen wir das Vorhaben der Europäischen Union, bis 2050 klimaneutral zu werden.

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  • Das Foto zeigt eine Holzwerkstoffplatte.
    © Fraunhofer WKI

    Holzwerkstoffe wie Spanplatten, OSB, Sperrholz oder Faserwerkstoffe (MDF, HDF) kommen als nachhaltiges Baumaterial in großen Mengen in der Bauindustrie und beim Möbelbau zum Einsatz. Auch im Fahrzeugbau finden sie Anwendung und könnten künftig noch eine weitaus größere Rolle spielen. Zur Herstellung werden unter anderem Phenol-Formaldehydharze als Bindemittel (Klebstoff) eingesetzt. Diese Harze sind gesundheitskritisch und basieren auf fossilen Rohstoffen. Gemeinsam mit einem Forschungspartner aus Argentinien entwickeln wir einen gesundheitlich unbedenklichen Bio-Klebstoff. Für die Herstellung können regional verfügbare Produktionsreste verwertet werden. Damit schaffen wir eine nachhaltige und wirtschaftlich attraktive Lösung für die Holzwerkstoffherstellung.

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  • Frontales Portrait einer geschminkten Frau.
    © MEV Verlag

    In herkömmlichen Make-up-Produkten kommen biologisch schwer abbaubare Bindemittel auf Basis von Erdöl wie Styrol-Acrylate zum Einsatz. Sie sorgen für eine wisch- und schweißfeste Haftung auf der Haut. Durch das Abschminken können sie in die Umwelt gelangen und somit zur Mikroplastikverschmutzung beitragen. Gemeinsam mit zwei Industriepartnern entwickeln wir in diesem Projekt mikrobiologisch abbaubare Kosmetikbindemittel auf Basis der nachwachsenden Rohstoffe Cellulose und Lignin. Unser Ziel sind hochwertige und nachhaltige Make-up-Produkte, die qualitativ vergleichbar mit den konventionellen Produkten sind.

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  • Ein ca. 20 x 20 cm großes Stück Holzwerkstoffplatte, aus dem sich mittig ein kreisförmiges, schaumartiges Gebilde erhebt, das stark schwarz verkohlt ist.
    © Fraunhofer WKI I Torsten Kolb

    Nachwachsende Baustoffe machen Gebäude nachhaltiger. Damit Holzwerkstoffe auch in Hochhäusern und öffentlichen Gebäuden stärker zum Einsatz kommen können, benötigen sie eine flammhemmende Ausrüstung. Im Ernstfall trägt sie dazu bei, die Ausbreitung von Bränden zu verhindern. Die Integration von herkömmlichen Flammschutzmitteln bringt jedoch technische Nachteile mit sich. Der pflanzliche Rohstoff Lignin könnte dieses Problem lösen. In diesem Projekt entwickeln wir einen Bio-Klebstoff auf Basis von Lignin, der zugleich als Flammschutzmittel dient. Mit ihm lassen sich flammgeschützte Holzwerkstoffe ohne technische Nachteile herstellen. Außerdem eröffnen wir damit eine ökologisch und wirtschaftlich interessante Nutzungsmöglichkeit für Lignin.

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  • Oben: Tageslichtaufnahme von einer Gruppe kanarischer Kiefern auf einem Hügel; Unten: Nahaufnahme zeigt Baumstammteil einer kanarischen Kiefern mit zerklüfteter Rinde..
    © Fraunhofer WKI I Arne Schirp

    Mit ihrer einzigartigen Struktur und Chemie trotzt die Kanarische Kiefer Waldbränden. Eine herausragende Leistung der Natur! Wir nehmen uns dies zum Vorbild und entwickeln eine feuerhemmende Struktur auf Basis von Nanocellulose. Als Bestandteil von Holzbeschichtungen soll sie Holzbauteilen im Innen- und Außenbereich einen effektiven Brandschutz verleihen, der viele Jahre witterungsbeständig ist. Damit verfolgen wir einen neuartigen Ansatz zur Herstellung von dauerhaften, flammgeschützten Bauprodukten auf Basis nachhaltiger Ressourcen.

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  • Zwei Hände in blauen Laborhandschuhen halten ein schwarzes, plastikartiges Stück Ligninderivat und verdrehen es in gegengesetzte Richtung.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Viele chemische Produkte wie Farben, Klebstoffe, Kunststoffe und Kunstfasern basieren auf aromatischen Kohlenstoffverbindungen. Derzeit stammen diese größtenteils aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl, Erdgas und Kohle. Der pflanzliche Rohstoff Lignin ist eine vielversprechende Alternative und fällt in der Papierindustrie massenweise als Abfallprodukt an. Allerdings lassen sich die petrochemischen Ausgangsstoffe nicht einfach durch Lignin ersetzen. Hier ist kreative Materialforschung gefragt. Mithilfe von künstlerischen Methoden identifizieren wir in unserem Projekt passende Anwendungsmöglichkeiten für Lignin, entwickeln Prototypen und eine Kommunikationsstrategie. Zu diesem Zweck arbeiten wir mit Designerinnen und Designern der Weißensee Kunsthochschule Berlin zusammen. Durch das Projekt soll eine nachhaltige Verbindung von Wissenschaft, Kunst und Design initiiert werden.

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  • Ein Bündel weißer und brauner Filamente liegt auf einem Holzstück
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Produkte in der Elektrotechnik, der Elektronik und der Logistik müssen hohe Flammschutzvorgaben erfüllen. Außerdem müssen sie wärmeformbeständig und schlagzäh sein. Die derzeit am Markt erhältlichen Bio-Materialien werden diesen Anforderungen nicht gerecht. In diesem Projekt entwickeln wir Bio-Kunststoffe und Bio-Verbundwerkstoffe, welche die notwendigen Eigenschaften mitbringen und sich mittels Spritzguss und 3D-Druck verarbeiten lassen sollen. So könnten Produkte wie Lichtschalter, Steckdosen, Bewegungsmelder, Kabelkanäle oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge bald aus Bio-Material hergestellt werden.

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  • Basischemikalien und Kohle aus Altbackwaren

    Projektstart / 01. September 2018

    Auf den oberen Bild sind alte Brötchen und Kuchen zu sehen. Auf dem Bild unten sind verschiedene pulverförmige, krümelige und wässrige Lösungen auf zwei Löffeln und in zwei Gefäßen zu sehen, die HMF in den verschiedenen Verarbeitungsschritten zeigen.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    In Deutschland fallen jährlich bis zu 100.000 Tonnen Altbackwaren an, die nicht für den weiteren Verzehr oder als Futtermittel geeignet sind. Bisher erfolgt deren Nutzung hauptsächlich energetisch, etwa in Verbrennungsprozessen oder in Biogasanalgen. In diesem Projekt entwickeln wir ein Verfahren für die stoffliche Verwertung von regional verfügbaren Altbackwaren und machen sie als Basis zur Herstellung von Biokunststoffen für die chemische Industrie nutzbar. Als Nebenprodukt entsteht dabei ein kohleartiger Stoff mit attraktivem Brennwert.

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  • Lignin als Bindemittel für nachhaltige Offset-Druckfarben

    LignoPrint – Projektstart / 01. Juni 2017

    Papierausschnitt mit aufgedruckten Teststreifen in unterschiedlichen Helligkeitsstufen von weiß bis schwarz.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Papiererzeugnisse wie Zeitungen, Infomaterial oder Grußkarten werden größtenteils im Offsetdruckverfahren hergestellt. Herkömmliche Offsetdruckfarben enthalten in der Regel Bindemittel mit Kolophonium. Eine nachhaltige und regional verfügbare Alternative könnte Lignin sein, einer der drei Hauptbestandteile von Holz. Es fällt als Nebenprodukt der Papierherstellung in großen Mengen an und hat derzeit noch keine stoffliche Nutzung. Wir entwickeln ein Verfahren zur Herstellung von ligninbasierten Bindemitteln für Offsetdruckfarben.

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  • © Fraunhofer | Manuela Lingnau

    UV-härtende Materialien für die additive Fertigung von Polymeren basieren derzeit überwiegend auf radikalisch härtenden Polyestern und Polyurethanen. Als UV-härtende Komponente wird in diesen Harzen hauptsächlich Acrylsäure eingesetzt. Bauteile, die aus solchen Harzen gefertigt sind, weisen allerdings einige Nachteile auf, beispielsweise hoher Schrumpf, hohe Sprödigkeit und geringe Wärmeformbeständigkeit. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir Materialien für die UV-härtende additive Fertigung mit verbesserten Eigenschaften. Schlüsselkomponente ist Itaconsäure, die aus Reststoffen der Zuckerproduktion gewonnen wird.

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  • Zukunftsweisende 3D-Materialien aus Pflanzenreststoffen

    ValBio-3D – Projektstart / 01. Februar 2017

    Einblick in einen 3D-Drucker während des Druckprozesses.
    © Fraunhofer WKI | Claudia Schirp

    Wie schaffen wir es, künftig alle Produkte ohne fossile Ressourcen wie Erdöl herzustellen und eine Kreislaufwirtschaft zu etablieren, die auf nachwachsenden Rohstoffen basiert (Bioökonomie)? Eine Schlüsselrolle spielen agrar- und forstwirtschaftliche Reststoffe wie Lignocellulosen. Zusammen mit Projektpartnern in Europa und Südamerika entwickeln wir Technologien zur kosteneffizienten Produktion von Biochemikalien, Biokunststoffen, Bioverbundwerkstoffen und maßgeschneiderter Nanocellulose. Damit schaffen wir die Grundlage für eine umfassende Entwicklung von biobasierten Industrieprodukten.

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  • Biobasierte Holzklebstoffe aus Lignin

    LignoGlue – Projektstart / 01. November 2015

    Nahaufnahme von einem schwarzbraunen Material mit pastöser Konsistenz.
    © Fraunhofer WKI I Manuela Lingnau

    Lignin ist neben Cellulose und Hemicellulose einer der Hauptinhaltsstoffe von Holz. Bei der Papiergewinnung fällt es bislang als stofflich ungenutztes Nebenprodukt an. Das Ziel dieses Projekts war, die natürliche klebende Eigenschaft des Lignins zu nutzen und auf Klebstoffprodukte zu übertragen. So wird die Nachhaltigkeit der Klebstoffe verbessert und ein neuer Wertschöpfungspfad für die Holz- und Papierindustrie geschaffen.

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  • Stück einer MDF-Platte mit sichtbarer Sägekante liegt neben einem Haufen Holzfasern. Darüber eingeblendet ist eine chemische Strukturformel, die an einer Ecke symbolisch um das Wort »Bio« ergänzt wurde.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Derzeit kommen als Klebstoffe in der Holzwerkstoffherstellung überwiegend formaldehydhaltige Aminoplastharze zum Einsatz. Die EU hat Formaldehyd als mutagen und kanzerogen wirkende Substanz eingestuft. Eine Alternative könnten die in der Möbelindustrie gebräuchlichen Dispersionsklebstoffe auf Basis von Polyvinylacetat (»Weißleim«) sein. Sie sind formaldehydfrei, jedoch derzeit aufgrund ihrer thermoplastischen Eigenschaften für die Holzwerkstoffherstellung nur sehr begrenzt einsetzbar. Wir entwickeln einen formaldehydfreien Dispersionsklebstoff mit duroplastischen Eigenschaften auf Basis von Polyvinylacetat (PVAc) und Zuckerderivaten. Damit schaffen wir die Voraussetzungen, dass Holzwerkstoffe künftig mit formaldehydfreien Klebstoffen unter Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können.

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  • © Fraunhofer WKI

    In Klebstoffen für Holzwerkstoffe sowie in Imprägnierharzen für Dekorpapiere scheint eine bloße Reduzierung des Formaldehydgehalts nicht zu genügen, vielmehr sind formaldehydfreie Harze erforderlich. In diesem Projekt entwickeln wir formaldehydfreie Melamin- und Melamin-Harnstoff-Harze auf Basis von Glykolaldehyd für den Einsatz als Klebstoff in Holzwerkstoffen und als Imprägnierharz für Dekorpapiere. Der Einsatz dieser neuen Harze soll ohne Veränderung der etablierten Verarbeitungsbedingungen erfolgen, keine Verschlechterung der Produkteigenschaften bewirken und im Herstellungspreis mit derzeitigen formaldehydhaltigen Aminoharzen vergleichbar sein.

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