Forschung

HolzF3 setzt sich zum Ziel, geringwertige Holzsortimente für hochwertige Anwendungen im Mobilitätssektor zu veredeln. Zum einen unterliegt die Ressource Holz durch gegenwärtige Transformationsprozesse einem Wandel hin zu einer veränderten Holzartenzusammensetzung, insbesondere einem zunehmenden Laubholzanteil, der mit bestehenden Technologien nur teilweise einer zufriedenstellenden Wertschöpfung zugeführt werden kann. Zum anderen strebt der Mobilitätssektor nach mehr Nachhaltigkeit, und ist deshalb auf der Suche nach leistungsfähigen biobasierten Materialalternativen. HolzF3 entwickelt einen Prozess zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturbauteilen auf der Basis der teilweisen Delignifizierung von OSB-ähnlichen Strands aus nicht-sägefähigen Laubholz. Durch die Delignifizierung wird Holz formbar und durch die nachfolgende Verdichtung hochfest und feuerbeständig. Insbesondere die im Vergleich zum Ausgangsmaterial um einen Faktor 3 gesteigerte mechanische Leistungsfähigkeit ermöglicht die Substitution nicht nachhaltiger Glasfaser-Polymerverbundwerkstoffe. HolzF3 ermöglicht somit deutlich verbesserte Wertschöpfung aus Laubholzsortimenten und erweitert das mögliche Anwendungsspektrum von holzbasierten Materialien, wodurch insgesamt die Holzverwendung deutlich gesteigert wird. Die im Rahmen von HolzF3 zur Anwendung kommenden Prinzipien sind auch über den Mobilitätssektor hinaus von Relevanz und können im Möbel- und Bausektor zur Anwendung kommen.

Potential heimischer Holzarten

In den letzten Jahren konnte der Holzbau seine Eignung für mehrgeschoßiges Bauen durch diverse Leuchtturmprojekte (z.B. LCT ONE, HoHo etc.) unter Beweis stellen. Für den Einsatz von Holz im Baubereich spricht nicht nur die Substitution energieintensiver Rohstoffe bei gleichzeitiger Kohlenstoffspeicherung, sondern auch die Notwendigkeit den Mehrbedarf an Baumaterialien zu befriedigen. Eine dramatische Steigerung der Ausnutzung der eingesetzten Ressourcen ist dabei ebenso unumgänglich wie die digitale Bemessbarkeit der Bauteile. Aktuell erfolgreiche Holzbauprodukte wie Brettsperrholz basieren überwiegend auf Nadelschnittholz und weisen prozessbedingt eine geringe Rohstoffausbeute (30-40%) auf. Mit dem Projekt „UniStrand“ sollen die technologischen und konstruktiven Grundlagen für einen (ca. 7-15cm) dicken, plattenförmigen Holzbauwerkstoff für die mehrgeschoßige, strukturelle Bauanwendung skizziert und erforscht werden. Als Ausgangsmaterial fungieren dabei lange, dünne Holzpartikel (Strands), welche mit einer hohen Rohmaterialausbeute (über 80%) hergestellt werden können. Als Rohmaterial sollen Laub- und Nadelholzsortimente bzw. eine Kombination daraus dienen. Durch eine möglichst unidirektionale Verklebung zu Strand-Platten unterschiedlicher Dichte soll ein berechenbares Zwischenprodukt mit verbesserten mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu bereits etablierten strandbasierten Produkten (OSB, LSL) geschaffen werden. Durch kreuzweise Lagenverklebung wird abschließend die erforderliche Sperrwirkung und Materialdicke der geschichteten Wand- und Deckenelemente erreicht. Auf Basis der konstruktiven Optimierung der fertigen Elemente, gekoppelt mit einer anwendungsorientierten Zuschnittsoptimierung, können gezielt Elemente hergestellt werden, die hochleistungsfähiges Plattenmaterial nur dort einsetzen, wo dies statisch auch erforderlich ist. Die Ergebnisse werden parallel durch eine prozessorientierte Oköbilanz bzw. durch eine Technologiefolgenabschätzung evaluiert. Die geschaffenen Grundlagen bilden die Basis für eine großindustrielle Umsetzung und ebnen den Weg für einen ressourceneffizienten Holzbauwerkstoff der nächsten Generation.