Referenzprojekte

Holz dämmt gut – brennt aber auch. Dieses Dilemma löst ein neues Verbundforschungsprojekt: Im Vorhaben »NiBreHoDae« – Entwicklung eines porösen nichtbrennbaren Dämmstoffs mit anorganisch gebundener Holzfasermatrix – entwickeln wir zusammen mit Partnern einen Dämmstoff, der einen hohen Anteil an Holzfasern enthält und trotzdem die Baustoffklasse A2 (nichtbrennbar) erreicht.

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).

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.

Heizungsanlagen müssen nach dem Gebäudeenergiegesetz gedämmt werden. Für Anlagenteile wie Pumpengruppen, Ventile oder Armaturen gibt es vorgefertigte Dämmboxen aus polymeren Schäumen. Sie lassen sich einfach montieren und wieder abnehmen. Da sie normal- oder schwerentflammbar sind, können sie aber nicht überall eingesetzt werden. Die Dämmung mit nichtbrennbaren Materialien ist bisher umständlich. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir eine praktikable Lösung: revisions- und recyclingfähige Dämmboxen aus einem nichtbrennbaren Schaum. Heizungsanlagen in Gebäudebereichen mit erhöhten Brandschutzvorgaben könnten dadurch schneller installiert, gewartet und umgebaut werden.

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.

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.

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.

Die Montage und Ausbesserung von Bauelementen in Gebäuden mit erhöhten Brandschutzanforderungen ist aufwändig. Handelsübliche Bauschäume sind brennbar und können daher bislang in diesen Bereichen nicht eingesetzt werden. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir einen nichtbrennbaren Füll- und Montageschaum der Baustoffklasse A1. Damit vereinfachen wir den Einbau von Brandschutztüren und -fenstern sowie das Verschließen von Durchbrüchen in Brandschutzwänden. Außerdem soll der neue Schaum individuelle Brandschutz-Dämmlösungen ermöglichen, beispielsweise: Isolierung von Haustechnik und Verfüllen von dreidimensionalen Formteilen.

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.

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.

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.

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.

Gebäude aus Holz sind gut für das Klima und schonen die Ressourcen der Erde. Doch auch Holz ist nicht unbegrenzt verfügbar und Wälder sind wertvolle Ökosysteme für Tiere und Pflanzen. Wie lässt sich also die Nutzung von Holzressourcen des Waldes so optimieren, dass man für den Bau eines Hauses möglichst wenig Waldfläche verbraucht? Welche Baumaterialien benötigt man dafür und was lässt sich durch Recycling einsparen? Welche ökologischen und ökonomischen Vorteile bringt dies für Stadt und Land? Das sind die zentrale Fragen in diesem internationalen Projekt. Ziel ist der Bau von zwei Demo-Häusern. Am Fraunhofer entwickeln wir hierfür flammgeschützte Bio-Materialien.

Beim Innenausbau von Schiffen bestehen gesetzliche Anforderungen an den Brandschutz. Für Kabinenwände sind bisher nur nicht-regenerative Materialien wie Aluminium oder Schaumglas zugelassen, da diese als »nicht brennbar« eingestuft sind. In diesem Projekt entwickeln wir eine Leichtbauplatte aus nachwachsenden Rohstoffen für den industriellen Kabinenbau, die den Brandschutzanforderungen gerecht wird. Sie ist nicht nur umweltfreundlicher, sondern lässt sich auch erheblich einfacher bearbeiten. Werften und Reedereien könnten daraus wirtschaftliche Vorteile ziehen und gleichzeitig ihre Ökobilanz verbessern.

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.

Holzfaserdämmstoffe sind gut für die Umwelt, erreichen jedoch derzeit nur die Baustoffklasse B1 (normal entflammbar). In den Gebäudeklassen 4 und 5 dürfen sie daher nur mit einer Zulassung im Einzelfall eingesetzt werden. Herkömmliche Dämmstoffe auf petrochemischer oder mineralischer Basis sind zwar »schwer entflammbar« und daher in allen Gebäudeklassen einsetzbar, jedoch nicht-regenerativ. In diesem Projekt entwickeln wir einen Glimmschutz für nachhaltige Holzfaserdämmstoffe zur Verbesserung ihrer Baustoffklasse und Erweiterung ihres Marktpotenzials. Ziel ist es, den Anteil nachwachsender Rohstoffe in Gebäuden zu erhöhen.

Welche Brandschutzanforderungen bestehen für Produkte wie Textilien, Möbel und Matratzen in öffentlichen Einrichtungen? Wie lassen sich die Anforderungen möglichst umweltfreundlich und gesundheitsverträglich erfüllen? Diese Fragen führen bei der Ausstattung von Kindertagesstätten, Schulen, Büros und weiteren öffentlichen Einrichtungen regelmäßig zu Unsicherheiten. In diesem Forschungsprojekt entwickeln wir einen übersichtlichen Leitfaden mit konkreten Empfehlungen für Beschaffende. Außerdem erarbeiten wir Kriterienvorschläge zur Vergabe des Umweltzeichens »Blauer Engel« für flammgeschützte Produkte im Innenraum.

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines hochleistungsfähigen Buchenhybridelements für den modernen Holzbau. Das Element soll als Deckenelement zum Einsatz kommen und dabei eine Spannweite von 10 Metern bei üblichen Belastungen aus dem Wohn- und Gewerbebau überbrücken können. Des Weiteren sollen sämtliche Anforderungen aus dem mehrgeschossiger Bauten hinsichtlich Schall- und Brandschutz erfüllt werden. Eine innerhalb des Projektes zu entwickelnde Komponente des Hybridelements bildet ein neuartiger mineralischer Werkstoff, die andere Komponente besteht aus einem hybriden Holzwerkstoff.

In letzter Zeit wird immer häufiger nachgefragt, ob Wood-Plastic-Composites (WPC) flammgeschützt ausgerüstet werden können. Für eine Vielzahl von Anwendungen bestehen baurechtliche Anforderungen an den Brandschutz. Herkömmliche Flammschutzmittel beeinträchtigen die mechanischen Eigenschaften von WPC und müssen in großen Mengen eingebracht werden, um wirksam zu sein. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von neuartigen Flammschutzmitteln mit besserer Funktionalität.