Referenzprojekte

Hier finden Sie eine kleine Auswahl unserer Forschungsprojekte.

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  • Das Foto zeigt einen quaderförmigen Körper, der aus einem luftigen, aber stabilen Gemisch verschiedengroßer Holzspäne besteht.
    © Fraunhofer WKI

    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.

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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 ein auf dem Boden liegendes Rotorblatt, das quer durchgesägt wurde und größtenteils hohl ist. Die Hülle ist mehrere Zentimeter dick und hat einen bräunlichen Kern (Balsaholz). Im mittleren Bereich ist sie auf der ganzen Länge des Rotorblatts mit einem dunkelgrauen Material (Faserverbundkunststoff) verstärkt. Außerdem befinden sich zur Aussteifung im mittleren Bereich zwei Innenwände (Stege) aus Balsaholz – ebenfalls auf der ganzen Länge des Rotorblatts.
    © Fraunhofer WKI | Peter Meinlschmidt

    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.

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  • Das Foto zeigt ein Stück Brettschichtholz mit Keilzinkung.
    © Daniel Vol / Fraunhofer

    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.

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  • Die Computergrafik zeigt einen Holzbalken. Auf der Oberseite des Balkens liegt eine Platte, die sich aus drei Schichten zusammensetzt (von unten nach oben): Holzschalung, Klebschicht, Beton.
    © Fraunhofer WKI | Christoph Pöhler

    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.

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  • Leittechnologie-Projekt: Biobasierte Brennstoffzellen

    FC-Bio – Projektstart / 01. November 2021

    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 eine raumhohe, komplexe technische Anlage mit diversen Schläuchen. Im mittleren Bereich schießt ein etwa 1,5 Meter breites Endlosfurnier heraus. Auf dem Hallenboden bildet sich ein Haufen grob gefaltetes Furnier.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Nach dem zweiten Weltkrieg wurden in Norddeutschland viele Kiefern gepflanzt, die nun relativ gleichzeitig hiebsreif werden. Da nicht alle Bäume auf einmal gefällt, verarbeitet und vermarktet werden können, wird in Zukunft viel Kiefernholz mit großem Stammdurchmesser zur Verfügung stehen (Kiefernstarkholz). Außerdem kommt die Kiefer mit dem Klimawandel besser klar als die Fichte sowie weitere heimische Baumarten und gilt daher als Zukunftsbaum. Daraus ergeben sich vielfältige Auswirkungen auf die Nutzungsstrategien und Wertschöpfungsketten der Forst- und Holzwerkstoffindustrie. Gemeinsam mit zwei Forschungspartnern werden wir dies ganzheitlich analysieren und Entscheidungshilfen erarbeiten. Unser Fokus am Fraunhofer WKI liegt auf der Entwicklung von Mehrlagenverbundwerkstoffen aus Kiefernstarkholz für tragende Zwecke. Damit wollen wir der Kiefer ein möglichst großes Anwendungsfeld mit hohem Erlöspotenzial erschließen – insbesondere in der Bau- und Fahrzeugindustrie.

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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 die Schnittkante einer Holzplatte, die aus mehreren Lagen Buchenholz besteht, die miteinander verklebt sind. Die Verklebung hat begonnen sich zu lösen, sodass die Holzschichten sich voneinander trennen. Die oberste Schicht ist aufgewölbt und hat Bruchstellen.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    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.

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  • Grafische Darstellung des Funktionsprinzips der Klebstoffschaltung.
    © Fraunhofer WKI | Steven Eschig

    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.

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