Referenzprojekte

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Ob Gebäude oder Fahrzeuge: Viele tragende Bauteile lassen sich inzwischen aus Holz herstellen, insbesondere aus geklebten Holzwerkstoffen und Hybridwerkstoffen. Ihr Alterungsverhalten ist bisher jedoch unzureichend erforscht. Gängige Methoden zur Prüfung der Dauerhaftigkeit im Außenbereich sind entweder langwierig oder aufgrund ihrer Bedingungen anwendungsfern. Beides kann zu erheblichen Kostensteigerungen für Hersteller und Kunden führen. Gemeinsam mit der Universität Kassel entwickeln wir ein realitätsnahes Schnellalterungsverfahren, das insbesondere von kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) eingesetzt werden kann.

Wie kann man Fertighäuser noch effizienter und ressourcenschonender bauen? Gemeinsam mit unseren Projektpartnern entwickeln wir schaltbare Klebstoffe für die stirnseitige Fügung von zementgebundenen Holzwerkstoffplatten. Das ermöglicht die Herstellung von verschnittarmen Endlosplatten. Bisher verfügbare Klebstoffsysteme sind aufgrund begrenzter Verarbeitungszeiten hierfür ungeeignet. Mit schaltbaren Klebstoffen lassen sich Verbindungen einfach herstellen und wieder lösen. Das spart nicht nur Material, sondern erhöht auch die Flexibilität beim Bauen und die Recyclingfähigkeit der Bauelemente.

Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen ist gut für das Klima und schont Ressourcen. Die Tragfähigkeit und Haltbarkeit von geklebten Holzwerkstoffen und Holzverbindungen spielt eine zunehmende Rolle – insbesondere bei mehrgeschossigen Gebäuden. Wie gut sich Holz verkleben lässt, hängt unter anderem von den holzeigenen Extraktstoffen ab. Gemeinsam mit der Universität Hamburg untersuchen wir den Extraktstoffgehalt verschiedener Hölzer und ihren Einfluss auf die Verklebungseigenschaften. Damit schaffen wir die Grundlage für holzartenspezifische Klebstoffsysteme in der Bauindustrie – auch für künftig vermehrt anfallende Laubhölzer.