Leichtbauprodukte aus Holz und Hybridwerkstoffen

Auf der Hannover Messe zeigte das Fraunhofer WKI Lösungen für Leichtbau im Bauwesen mit nachwachsenden Rohstoffen auf Holzbasis.

Das Potenzial hybrider Werkstoffe konnten die Fachbesucher an einem holzfaserbasierten Formteil in Augenschein nehmen, das mit einem Formteilautomaten hergestellt wurde. Passgenaue lassen sich so komplexgeformter Bauteile, Möbel oder Dämmstoffe produzieren. Das Verfahren entwickelten die Forschenden gemeinsam mit Industriepartnern. Als Rohstoff eignen sich Holz beziehungsweise Agrarstoffe und (Bio)-Kunststoffe. Diese Materialien lassen sich stofflich recyceln, ein Vorteil, der  auch nach dem Formen erhalten bleiben musste.

An sich ist Holz ein guter Leichtbauwerkstoff, da er eine geringe Rohdichte und eine hohe Festigkeit hat. Im Vergleich zu modernen Leichtbauwerkstoffen wie faserverstärkten PU-Schäumen oder Kunststoffen (CfK / GfK) sind holzbasierte Werkstoffe jedoch oft relativ schwer, obwohl sie die mechanischen Anforderungen erfüllen. Oder sie sind leicht und haben gute Wärmedämmeigenschaften, sind aber mechanisch wenig belastbar. Die Forschenden des Fraunhofer WKI kombinieren deshalb Holzpartikel wie Fasern oder Späne mit – vorzugsweise biobasierten – Polymerfasern beziehungsweise Partikelschäumen und verarbeiten diese Gemische mithilfe von Formteilautomaten zu extrem leichten und stabilen Bauteilen. Der Polymeranteil ist hierbei so gering wie möglich, zwei bis sieben Prozent sind angestrebt.

In einem anderen Beispiel wurde die Leistungsfähigkeit nachwachsender Rohstoffe wurde außerdem anhand eines Deckensystemmoduls auf Holzschaumbasis gezeigt, das von den Forschenden des Fraunhofer WKI sowie dem Institut für Füge- und Schweißtechnik (IFS) der Technischen Universität Braunschweig.. Das Modul kann für Decken in der Altbausanierung eingesetzt werden. Die mosaikartigen Kassettendecken weisen eine mit Stahlbeton vergleichbare Tragfähigkeit auf, sind aber deutlich leichter. Sie bestehen zu einem hohen Anteil aus nachwachsenden Rohstoffen und sollen künftig in Altbauten schlecht tragfähige und hellhörige Zwischendecken ersetzen.

Der äußere Kasten des Moduls besteht aus Konstruktionsvollholz mit jeweils einer Decke und einem Boden aus OSB-Platten. Gefüllt ist der Kasten mit Holzschaum. Er ist nicht nur besonders leicht, sondern erhöht gleichzeitig die Wärme- und Schalldämmung. Aus den einzelnen, vorgefertigten Modulen wird auf der Baustelle eine mosaikartige Kassettendecke zusammengesetzt, die eine mit Stahlbeton vergleichbare Tragfähigkeit aufweist. Verschiedene Deckschichten sind möglich – beispielsweise OSB-Platte, Spanplatte oder leichter, dünner Textilbeton. Darüber hinaus lässt sich eine Fußbodenheizung integrieren.

Die Gesamt-Konstruktion ist leichter als eine vergleichbare (Stahl-)Betondecke. Das spart Transportenergie sowie damit verbundenen Treibhausgasemissionen. Außerdem ist das Handling auf der Baustelle deutlich vereinfacht. Um die Ressourceneffizienz zu erhöhen, wurden bei der Entwicklung der Module vor allem Laubhölzer wie Buchenschwachholz aus Durchforstungen verwendet.

Das Anwendungsfeld ist groß, denn von den rund 9 Millionen Altbauten in Deutschland sind etwa 70 Prozent noch nicht energetisch saniert.

Bild oben: Für eine feste Verbindung der Deckensystemmodule sorgen Steckverbindungen sowie neuartige Bonding-on-Demand-Klebebändern, die kurz vor dem Zusammenfügen über ein integriertes, elektrisches Kontaktiersystem aufgeheizt werden. (Quelle: Fraunhofer WKI)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung