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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  • 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 eine modellhafte Raumaufteilung mit Sperrholzplatten und Miniaturfiguren.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    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.

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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 einen kleinen Haufen getreidekornförmiges, bräunliches Granulat und ein kabelförmiges Stück Filament in derselben Farbe.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    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.

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