Referenzprojekte

Der Holzbestandteil Lignin fällt in großen Mengen als Nebenprodukt bei der Zellstoff- und Papierherstellung an. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir daraus einen hochleistungsfähigen Bio-Schaumstoff. Um das Marktpotenzial zu demonstrieren, wird der Ligninschaum im Projekt zu Formteilen für die Automobilindustrie verarbeitet. Diese sollen in PKW-Stoßfängern (»Stoßstangen«) als Kern zum Einsatz kommen. Auch in vielen anderen Anwendungen könnten petrochemische Schaummaterialien durch klimafreundliche Ligninschäume ersetzt werden – beispielsweise bei Verpackungen, Dämmstoffen oder als Kernmaterial in Windkraft-Rotorblättern.

Moore schützen, Treibhausgasemissionen vermeiden und gleichzeitig wertvolle Rohstoffe für Haus- und Gartenbau gewinnen: Das ist das Ziel dieses Modell- und Demonstrationsvorhabens, das in zwei Modellregionen in den Landkreisen Emsland und Cuxhaven von insgesamt 13 Partnern aus Forschung und Wirtschaft umgesetzt wird. Aufgabe des Fraunhofer WKI ist die Entwicklung, Herstellung und Prüfung von Bauprodukten auf Basis von Rohrkolben in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IBP.

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.

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.

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.

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.

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.

Großformatiger 3D-Druck spielt in der Bauindustrie eine zunehmende Rolle. Insbesondere komplexe und individuelle Bauteile lassen sich durch das additive Fertigungsverfahren material- und kostensparend herstellen, frei gestalten und bei Verwendung thermoplastischer Basismaterialien hervorragend recyceln. Auch völlig neue, hocheffiziente Bauelemente werden dadurch denk- und machbar. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir ein nachhaltiges Material auf Basis von Biopolymeren und Naturfasern für den großformatigen 3D-Druck. Damit ermöglichen wir moderne, nachhaltige Architekturlösungen.

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.