Referenzprojekte

Hier finden Sie eine kleine Auswahl unserer Forschungsprojekte.

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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 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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  • Die Grafik zeigt links mehrere Materialstufen (Compounds, Organoblech, verschiedene Rezyklate) und rechts mehrere Funktionsdemonstratoren (Hocker, Stuhl, Lampe).
    © Studio Jonathan Radetz

    Faserverbundkunststoffe eignen sich für ressourcenschonende und klimafreundliche Leichtbaulösungen. Sie können Autos, Bauelemente, Möbel, Behälter und viele weitere Produkte nachhaltiger machen – insbesondere wenn nachwachsende oder recycelte Rohstoffe zum Einsatz kommen. Doch lassen sich die Produkte auch gut recyceln? Produktdesign, Technik, Abfallströme, Wirtschaftlichkeit: Die beeinflussenden Faktoren sind sehr vielfältig. Wie konzipiert man also marktfähige Produkte aus Faserverbundkunststoffen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft? In diesem Projekt erarbeiten wir gemeinsam mit dem Designer Jonathan Radetz hierfür eine interdisziplinäre Methode. Ob sie in der Praxis funktioniert, testen wir anhand der Entwicklung eines Sitzmöbels. Darauf aufbauend könnte man in ähnlicher Weise auch für andere (Verbund-)Werkstoffe nachhaltige Entwicklungsmethoden entwickeln.

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  • Das Foto zeigt Musterstücke von drei unterschiedlichen Holzwerkstoffen (OSB, Spanplatte und MDF).
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    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.

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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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  • Das Bild zeigt in der Mitte einen Teller aus einem dunkelbraunen Material. Daneben liegt gezeichnetes Besteck.
    © Fraunhofer WKI

    Viele Wegwerfartikel aus Kunststoff sind in der EU verboten. Mehrwegprodukte sind oft die umwelt- und klimafreundlichere Alternative und teilweise bereits gesetzlich vorgeschrieben. Für einige Anwendungsbereiche, in denen eine Mehrweglösung schlecht umsetzbar ist, mangelt es jedoch an einer Lösung für funktionale, umweltschonende Einwegprodukte. Ein möglicher Weg und weiterhin erlaubt: Einwegprodukte aus unmodifizierten natürlichen Polymeren. Für diesen Zweck entwickeln wir gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern lebensmittelechte Polymerfolien auf Basis von regional verfügbaren, pflanzlichen Reststoffen aus der Nahrungsmittelproduktion. Die Herstellung und die Umformung zu Einweggeschirr und anderen Produkten soll auf bestehenden Anlagen erfolgen. Damit schaffen wir eine wirtschaftlich attraktive Lösung im Sinne der deutschen Bioökonomiestrategie.

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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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