Holz - Eventkalender & Aktuelles Ingenieurskunst. Aus Liebe zur Technik INUAS Konferenz 2021 - Technik in Bayern
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
NACHRICHTEN AUS TECHNIK, NATURWISSENSCHAFT UND WIRTSCHAFT
01/2021 JAN/FEB
Das Regionalmagazin für und
Holz
Eventkalender & Aktuelles
Ingenieurskunst. Aus Liebe zur Technik
INUAS Konferenz 2021
EDITORIAL
Fleet Manager – Instandhaltungskoordinator / Technischer Koordinator, Techniker Elektrotechnik /
Mechatronik bzw. Fuhrparkmanager (w/m/d)
Schienenfahrzeuge, Instandhaltung, Maintenance
Wir sind die deutsche Tochtergesellschaft des welt Instandhaltung von Fahrzeugen anderer Hersteller hende Werkstatt eines Partnerbetriebes nutzen und
weit sechstgrößten Rail Solutions Providers und größ unter Beweis stellen. parallel den Neubau eines eigenen modernen Werk
ten Instandhalters für Lokomotiven, Nah und Fern Wir sind daher höchst erfreut, dass wir im Zuge des stattbetriebs/Betriebshofs/Depots im Umkreis von
Foto: Roland Maier
verkehrszüge & UBahnen auf dem europäischen Verkehrsvertrages von GoAhead für das ENetz All Augsburg errichten.
Kontinent. Unsere Kompetenz in der Wartung von gäu und das Augsburger Netz, den Zuschlag für die
Schienenfahrzeugen wird auch international in Afrika
und Südamerika geschätzt. Wir sind bereits mit einem
Instandhaltungsbetrieb in Ungarn aktiv und möchten
Instandhaltung der kompletten Zugflotte erhalten
haben. Wir werden hierzu 22 Stadler FLIRT EMU, 44
Siemens MIREO und 12 Siemens DESIRO mindes
Wir suchen momentan die Mitarbeiter der ersten
Stunde für unser Augsburger Start-Team, denen wir
nicht nur einen krisensicheren Arbeitsplatz, sondern
Auf dem Holzweg?
Silvia Stettmayer
nun auch in Deutschland, dem Schlüsselmarkt der tens für die Dauer der nächsten 13 Jahre bis 2034 in auch eine langfristige Perspektive innerhalb des auf
Redaktion TiB
Schienenfahrzeugindustrie, unsere Kompetenz in der standhalten. Hierzu werden wir zunächst die beste Wachstum ausgerichteten Konzerns bieten können.
Fleet Manager / Flottenmanager (w/m/d)
Instandhaltungskoordinator bzw. Technischer Koordinator Instandhaltung / Fuhrparkmanagement / ECM 3
E
s gibt unterschiedliche Wege, die führten, sie endeten mitten im Wald. weitere Eigenschaft des Holzes mehr
Ihre Aufgabe als Fleet Manager / Flottenmanager (w/m/d) Unser Angebot – ein Neuanfang man einschlagen kann, um an ei- Schon in ihrem „Deutschen Wörterbuch“ und mehr Aufmerksamkeit: Die des ein-
Sie fungieren als technische Schnittstelle zwischen dem operativen Betrieb und Mit einem ersten über die nächsten 13 Jahre fest vereinbarten Dienstleistungs
nen bestimmten Ort zu gelangen. von 1854 beschreiben die Gebrüder zigen nachwachsenden (Bau-)Stoffes.
der mobilen & stationären Fahrzeuginstandhaltung (ECM 3). Zu Ihren Aufgaben vertrag können wir Ihnen einen langfristig sicheren Arbeitsplatz anbieten. Die neu
zählen auszugsweise: produzierten Züge stehen uns bereits im Vorfeld für mehrere Monate zu vorberei Das gilt nicht nur für Fahr- und Gehwege, Grimm den „Holzweg (als einen) weg, Und nicht zuletzt für das drängendste
• Bewertung und Analyse der im Betrieb auftretenden Störungen an den Fahr tenden Trainings und Schulungszwecken zur Verfügung, bevor der tatsächliche sondern auch im übertragenen Sinne für der zu wirtschaftszwecken in ein holz ge- Problem unserer Zeit, die Erreichung der
zeugen Betrieb beginnt.
Gedankengänge und Entscheidungen. macht ist und nicht der verbindung zweier Klimaziele, bietet sich Holz, verbaut in der
• Flottenmanagement, Planung der Werkstattzuführungen und Arbeitsinhalte
• Überwachen der terminlichen Vorgaben, Prioritäten abstimmen, Arbeitsfort Mit der Fertigstellung unseres WerkstattNeubaus werden Sie zudem ein modernes Der ideale, schnellste und elegantes te orte unter einander dient“ und weiter „der städtischen Infrastruktur, als weitere CO2-
Arbeitsumfeld mit neuesten Maschinen einweihen können.
schritte berichten mittels Planungssoftware (MS Office und Maintenance Weg zum Ziel ist der Königsweg. Man gegensatz des holzwegs zur geraden Senke im urbanen Umfeld an. Ein Um-
Management System) Erleben Sie die Aufbruchstimmung hautnah in dem erfrischend neuen Kollegen
• Überwachung des Fahrzeugzustands und Auswertung der kreis unserer gerade gegründeten deutschen Organisation ohne eingefahrene kann auch auf einer komplizierten Strecke und rechten strasze scheint in häufigen stand, der zunehmend auch politisches
Fahrzeugverfügbarkeit und zuverlässigkeit in Absprache mit ECM 2 Wege und empfehlen Sie uns Ihren Lieblingskollegen weiter. Wir bieten Ihnen gehen, die länger dauert und beschwer- sprichwörtlichen redensarten wieder, die Handeln nach sich zieht.
• Erfassung und Nachverfolgung technischer Probleme bei Serienschäden die Chance, sich und Ihre Talente bei uns einzubringen und sich über Schulungen
weiter zu qualifizieren. licher ist, und einen Umweg machen. den holzweg als weg des irrthums, als
• Prüfung der Planung und Bereitstellung der erforderlichen Prüf und Hilfsmittel,
Betriebsmittel, Tools und Messadapter Und manchmal, wenn man sich in einem falsche bahn hinstellen.“ Zugegeben, es ist nicht einfach sich von
• Unterstützung und Planung des operativen Materialbedarfs Eine attraktive Vergütung rundet unser sicher nicht alltägliches Angebot ab. gedanklichen Geflecht verirrt, oder die jahrhundertealten Überlieferungen zu
• Planung, Überwachung und Instandhaltung der Betriebsmittel in der Werkstatt Die Schienenfahrzeugbranche hat sich in den zurückliegenden Jahrzehnten als
solider und beständiger Arbeitgeber erwiesen. Mit technologisch höchst an Überlegungen in einer Sackgasse enden, Mit diesem negativen Sprachgebrauch trennen, aber sind wir heute wirklich noch
• Absicherung von teilweisem WechselBereitschaftsdienst während der Be
triebszeiten der Fahrzeuge spruchsvollen Produkten und Dienstleistungen sowie Menschen mit einer befindet man sich auf einem Irrweg. Ge- erklärt sich ein Teil der antiquierten, ver- „auf dem Holzweg“ im ursprünglichen
besonderen Leidenschaft für ihren Beruf, wird die Eisenbahn auch in Zukunft
• Vertretungsfunktion für den Standortleiter
unverzichtbarer Bestandteil einer mobilen Gesellschaft sein.
nau diesen umschreibt die Redewendung staubten Anmutung, die den Werkstoff Sinn, wenn wir falsche Entscheidungen
„Auf dem Holzweg sein“. Holz bis heute umgibt. Ich meine zu Un- treffen? Ich denke nein. Es ist an der Zeit,
Ihre Qualifikation als Fleet Manager / Flottenmanager (w/m/d) Planen Sie Ihre Zukunft mit uns und leisten mit Ihrer Arbeit Aber woher kommt diese Redensart? recht, wie die Beiträge unseres Schwer- uns für Irrwege und Sackgassen andere
Mit dieser Aufgabe wenden wir uns an berufserfahrene Experten aus der Schienen
fahrzeugtechnik und dem Fahrzeug und Transportbereich (Kfz und LkwTechnik,
einen Beitrag zur Verkehrswende punktes aufzeigen. Umschreibungen zu suchen. Der Weg
Maschinenbau etc.), die vergleichbare Instandhaltungs, Support und Koordinie Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung oder ggf. auch über die Weiterleitung dieses Die ersten Holzwege und ihre sprichwört- Holz ist ein wertvolles und intelligentes zum Holz wird jedenfalls immer mehr
rungsfunktionen durchgeführt haben. Ihr Erfahrungsprofil sollte aufweisen: Profils an jene, von denen Sie vermuten, dass diese Vakanz wie auch die Rahmen
bedingungen auf sie zugeschnitten sind.
liche Verwendung sind seit dem 15. Jahr- Material, dass durch profunde Forschung zum Königsweg.
• Eine abgeschlossene technische Ausbildung, z. B. als Meister Elektrotechnik /
hundert belegt. Es waren Schneisen, die und vielfältige technische Entwicklungen
Mechatronik bzw. als Wagenmeister, Betriebsvorbereiter, Lokführer mit
Der von uns beauftragte Personalberater Herr Dieter Feige steht Ihnen im Rahmen durch den Abtransport der schweren Bäu- immer mehr Einzug in den kalkulierbaren Viel Spaß bei der Lektüre!
MeisterQualifikation, Techniker Elektrotechnik / Mechatronik (w/m/d)
einer ersten telefonischen Kontaktaufnahme und eines Gedankenaustausches
• Erfahrung im Bereich der Instandhaltung und Instandhaltungsplanung me entstanden – breite und einladende Ingenieursbau hält. Im Zuge der wachsen-
unter +49 (0)172 54 84 555 gern zur Verfügung. Ihre Bewerbung senden Sie bitte
• Kenntnisse der RAMS EN 50126 und der FahrzeugZustandsNorm DIN
27200 wären vorteilhaft
unter der Kennziffer 1597 mit Ihrer Einverständniserklärung per EMail an Pfade und Wege, die aber nirgendwo hin- den Ressourcenknappheit erfährt eine
• Vorhandene Systemkenntnisse von Schienenfahrzeugen sowie
deren Baugruppen und Komponenten sind wünschenswert bewerbung.augsburg@feigebusinessadvisors.de
• Für unsere neuen Mitarbeiter ohne Eisenbahnkenntnisse bieten wir eine
sechsmonatige Trainings und Einarbeitungszeit an (bei vollem Gehalt)
• Gute Kommunikations und Organisationsfähigkeit
• Zuverlässigkeit und ein hohes Maß an Verantwortungsbewusstsein
• Englischkenntnisse
Feige Business Advisors GmbH | Kaiser-Wilhelm-Ring 2 | 40545 Düsseldorf | Tel. 0211 526730 | www.feige-business-advisors.de Technik in Bayern 01/2021 3
INHALT
HOCHSCHULE UND FORSCHUNG
INUAS Konferenz: Urbane Transformationen und Ressourcen 32
Die Redaktion
der TiB
Christiane Taddigs-Hirsch, Hochschule München
Bayern wagt den Quantensprung 35
Bayerische Akademie der Wissenschaften
wünscht
Forschungsinstitut für maschinelles Lernen u. intelligente Systeme 38
Ralf Kastner, Hochschule München allen
AKTUELLES
Leserinnen
VDI BV München + acatech: Predictive Maintenance 26
und Lesern
VDI BV Bayern Nordost: 10. Cramer-Klett-Preis 2021
VDI BV München: Ingenieurskunst. Aus Liebe zur Technik
26
27
ein
VDI BV München: VDI Preise 2020
VDE Südbayern: Klaus Bayer ist neuer Vorsitzender
28
30 Frohes
Die Fest
Redaktion
Holz
der TiBund
VDI Netzwerk Digitalisierung & Nachhaltigkeit Bayern Nordost 33
Als vielseitiger und nachwachsender Rohstoff ist
VDE Bayern: VDE Bayern Award 2020 34
wünscht
Foto: bertvthul /Pixabay
Holz bis heute eines der wichtigsten Pflanzenpro-
Alles Gute
VDI Landesverband Bayern: Treffen mit den bayerischen BVs 36
dukte. Wir betrachten seine Struktur und einige der
vielen Weiterverarbeitungsmöglichkeiten.
VDI suj München: Questions and Answers im Herbst
VDI BV Bayern Nordost: Das neue Zukunftsmuseum in Nürnberg
37
41 allen
VDI AK Unternehmer und Führungskräfte München: Licht 42 für das
VDI AK FiB Nürnberg: Führungskompetenz 44 Leserinnen und
VDI suj München und Cross Cultural Group München 46 Neue Jahr!
Lesern
SCHWERPUNKT
Zurück zu den Wurzeln – hoch hinaus 06
RUBRIKEN
Alles Gute
Theresa Faust und Veronika Auer
Der Umgang mit Holz muss weiter gedacht werden 09
Veranstaltungskalender
Leserbrief
39
45 für das
Buchbesprechungen 47/48
Neue Jahr!
Grußwort von Heinrich Köster
Ausstellungstipp 49
Holz ist ein breit nutzbares und intelligentes Material 10 Impressum 49
Gespräch mit Klaus Richter
Cartoon 50
Neues vom Lederstein 12 Vorschau 50
Matthias Langhansl, Cordt Zollfrank, Ronja Scholz, Frank Walther
Überlegenheit mit Funktion 14
Gottfried Steiner
Holz im Fahrzeugbau 16
Ulrich Müller
Holz in Kaskaden und Kreisläufen 18 S. 20 VDI Landesverband Bayern
VDI Bezirksverein München, Ober- und Niederbayern e.V.
Westendstr. 199, D-80686 München
Veronika Auer und Theresa Faust
Tel.: (0 89) 57 91 22 00, Fax: (0 89) 57 91 21 61
www.vdi-sued.de, E-Mail: bv-muenchen@vdi.de
Holzbau in der Praxis 20
Rebecca Noy und Thorsten Grantner VDI Bezirksverein Bayern Nordost e.V.
Foto: Josefine Unterhauser
c/o Ohm-Hochschule, Keßlerplatz 12, D-90489 Nürnberg
Sauber bauen?! 22 Tel.: (09 11) 55 40 30, Fax: (09 11) 5 19 39 86
Nicole & Harald Bolsinger E-Mail: vdi@th-nuernberg.de
VDE Bayern, Bezirksverein Südbayern e.V.
Holznutzung in der Geschichte 25 Titelbild: Hohenlindener Straße 1, D-81677 München
Der historische Hintergrund von Frank Dittmann Totholz im Wald Tel.: (0 89) 91 07 21 10, Fax: (0 89) 91 07 23 09
Holzbau in der Praxis Foto: Theresa Faust www.vde-suedbayern.de, E-Mail: info@vde-suedbayern.de
Foto: Pixabay
4 Technik in Bayern 01/2021 Technik in Bayern 01/2021 5
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Zurück zu den Wurzeln –
hoch hinaus
Foto: Theresa Faust
H
olz, leicht und dabei hoch be- Wälder besitzen viele gesellschaftliche ein (vgl. Abb. 1). Damit leisten der Wald, geführte Exemplare in botanischen Gär- erschließen. Jeder Kubikmeter verbautes Hemicellulosen (15–30 Massenprozent)
lastbar, ist seit Urzeiten Teil der Funktionen ökologischer, ökonomischer die Waldbesitzer und die nachhaltige Forst- ten beurteilt werden, welche bereits älter Holz enthält etwa 250 kg Kohlenstoff. beeinflussen die Quellung des Holzes
Menschheitshistorie. Stets dient und sozialer Natur (z. B. Rückhalt und Fil- und Holzwirtschaft einen grundlegenden sein können. Die Erfassung der ökono- Dafür entzog der Baum zuvor der Atmos- und seine Viskoelastizität [18]. Die Druck-
es als Werkstoff und Wärmequelle und terung von Wasser, Temperaturausgleich, Beitrag zum Klimaschutz [3]. mischen und ökologischen Eignung er- phäre durch den Vorgang der Photo- festigkeit und Steifigkeit erhält das Holz
erlebt seit einigen Jahren eine Renais- Erosions-, Immissions- und Artenschutz) 57 % von rund 2,5 Mio. ha Wald in Bayern folgt allerdings über Jahrzehnte hinweg synthese fast eine Tonne CO2 [12;13]. durch Lignine (20–30 Massenprozent).
sance als zukunftsfähiger Rohstoff. Sei und das Interesse der Bevölkerung am sind Privateigentum; 30 % gehören dem in Feldversuchen im Wald. Insbesondere Der moderne Holzbau bietet insbesondere Die organischen Extraktstoffe beeinflus-
es als Basis für innovative Textilien und Wald als Raum der Erholung steigt. Um Freistaat selbst und 11 bzw. 2 % gehören das Invasivitätspotenzial der Baumart in Ballungsräumen neue Chancen. Der sen u. a. die Farbe, den Geruch, die Dau-
biobasierte Materialien, als Ersatz für Schwerpunkte der Nutzung setzen und Körperschaften und dem Bund [4]. Der wird dabei eingeordnet [6;7;8]. Wohnraumbedarf steigt und durch das erhaftigkeit der einzelnen Holzarten und
Kunststoff oder im mehrgeschossigen abstimmen zu können ohne andere Wald- Wald ist direkt oder indirekt eine Einkom- Bereits zwischen der zweiten und dritten leichte, aber stabile Holz sind nachträg- haben wie auch die Mineralstoffe erheb-
Wohnungsbau. funktionen zu ignorieren, bedarf es einer mensgrundlage für etwa 1,1 Mio. Beschäf- Bundeswaldinventur sank der Vorrat der liche Aufstockungen und Nachverdichtun- liche Auswirkungen auf die Holzverarbei-
Das angenehme Wohnklima war früher breiten und fachlich vernetzten Ausbil- tigte in der Bundesrepublik Deutschland Fichte um rund 4 %. Durch die Sturm- und gen auf Dächern bestehender Gebäude tung, die Beleimung und den chemischen
das Argument, das für den Baustoff Holz dung [2]. und bietet vorwiegend im ländlichen Raum Trockenereignisse in den letzten zwei oder in schmalen Häuserlücken möglich.
gesprochen hat. Heute zählt insbesondere Solange im Rahmen der nachhaltigen viele Arbeitsplätze [3]. Jahren (2018/2019) setzt sich dieser Die leichte Bauweise ermöglicht die Er- Quellen
der Klimaschutz, zu dem Holz grundsätz- Waldbewirtschaftung für absterbende Trend beschleunigt fort [1]. „Der Wald- schließung vergleichsweise schlechter
lich beiträgt. oder geerntete Bäume neue nachwach- Der Umbau umbau führt zu einem höheren Laubholz Baugründe, bietet aber zudem Vorteile [1] Schmitz, F.; Polley, H.; Henning, P.; Kroiher, F.;
Marks, A.; Riedel, T.; Schmidt, U.; Schwitzge-
Welche Herausforderungen und Poten- sen, ist eine positive Klimaschutzwirkung des Waldes ist eine der Maßnahmen der angebot und damit zukünftig zu einem beim Bau selbst. Auch größere Bauteile bel, F.; Stauber, T. (2018): Der Wald in Deutsch-
ziale bietet dieser Rohstoff, auf dem dieses des Waldes gewährleistet. Die stoffliche deutschen Forstwirtschaft mit einem für veränderten Rohstoffsortiment für die können vorgefertigt, im Ganzen transpor- land. Ausgewählte Ergebnisse der dritten Bun-
deswaldinventur, 3. Aufl., Bundesministerium
Heft hier – im doppelten Sinne – basiert? Nutzung des Holzes und die daraus resul- sie gewohnt langen Planungshorizont. Holzwirtschaft.“ [9]. Insbesondere für die tiert und in kürzester Zeit montiert wer-
für Ernährung, Landwirtschaft Referat 535
tierende dauerhafte Fixierung des Kohlen- Die Gebirgsbaumart Fichte (Picea abies) etablierte und auf homogen gewachsenes den. Ein Einfamilienhaus kann so binnen (Hrsg.) Berlin
Der Wald, stoffs in Holzprodukten und Gebäuden war eine probate, schnelle Lösung, um Nadelholz ausgerichtete Sägeindustrie eines Tages auf dem fertigen Fundament [2] BMELV (2011): Waldstrategie 2020. Nachhalti-
ge Waldbewirtschaftung – eine gesellschaftli-
Lieferant des relevanten nachwachsen- erhöht den CO2-Speichereffekt. Die ener- kahle Flächen wieder zu bewalden und ist dies eine Herausforderung. Ca. 75 % stehen [14;15]. Holzbau findet man aber che Chance und Herausforderung, Bundesmi-
den Rohstoffs, bedeckt etwa ein Drittel der getische Substitution fossiler Energieträ- auch die Verluste durch die Reparations- der Wertschöpfung der Forst- und Holz- nicht nur im Hallen- oder im Einfamilien- nisterium für Ernährung, Landwirtschaft und
Verbraucherschutz Referat 533 (Hrsg.), Bonn
deutschen Landesfläche. Dieses Drittel mit ger sowie der geringere Energieverbrauch hiebe nach dem Zweiten Weltkrieg durch wirtschaft basieren auf der Nutzung und hausbau, mittlerweile gibt es 18-stöckige
[3] KIWUH (2019): Wald und Holz in Deutschland,
einem jährlichen Zuwachs von ca. 121,6 bei der Herstellung und Entsorgung von die zügige Aufforstung möglichst gering Verarbeitung von Nadelholz. Die Laub- Gebäude; ein neuartiger Wettlauf nach 2. Aufl., Kompetenz- und Informationszen-
Mio. m³ bindet durch die Photosynthese im Holzprodukten gegenüber Produkten aus zu halten. Sie wurde dadurch die häu- baumarten in Deutschland sind in ihren oben beginnt (bspw. Mjøstårnet Bru- trum Wald und Holz (Hrsg.), Gülzow-Prüzen
[4] StMELF (2017): Waldbesitz, Bayerisches
Jahr 58 Mio. Tonnen CO2 (vgl. Abb. 1) [1]. anderen Materialien sparen Treibhausgase figste der vier Hauptbaumarten in deut- Wuchseigenschaften größtenteils nicht munddal/Norwegen und das HoHo Wien Staatsministerium für Ernährung, Landwirt-
Grafik: Modifizierte Darstellung nach der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. und nach Wegner et al. 2010
schen Wäldern und steht somit auch auf mit Nadelholz vergleichbar und insbeson- in Holz-Hybridbauweise) [16]. schaft und Forsten (Hrsg.), https://www.lwf.
für sie ungeeigneten Standorten [5]. An- dere im Baubereich sind Massenprodukte bayern.de/waldbesitz-forstpolitik/waldbe-
sitz/index.php (30.10.2020)
gesichts des Klimawandels und der damit aus Laubholz bislang kaum etabliert. Die Facetten [5] Fenner, R. (2016): Die Gewöhnliche Fichte
einhergehenden Kalamitäten setzt die „Derzeit wird das Laubholz (noch) über- und Betrachtungsebenen des Holzes sind (Picea abies): 2) Historie. https://www.baum-
des-jahres.de/baeume-1989-2019/die-fichte/
Bundesrepublik seit fast drei Jahrzehnten wiegend (58 %) energetisch genutzt.“ [10]. zahlreich (vgl. Abbildung 2). Der natür- historie/ (30.10.2020)
einen stetigen Waldumbau um. Von reinen, Eine höherwertige stoffliche Verwendung liche Werkstoff ist anisotrop, inhomogen [6] Vor, T.; Spellmann, H.; Bolte, A.; Ammer, C.;
einschichtigen kalamitätsanfälligen Na- mit Option zur Mehrfachnutzung sind im und hygroskopisch. Alle Holzarten beste- (Hrsg.) (2015): Potenziale und Risiken ein-
geführter Baumarten, Bd. 7 in der Reihe:
delwäldern hin zu stabilen, mehrschich- Sinne des Klimas und der Wertschöpfung hen hauptsächlich aus den chemischen Göttinger Forstwissenschaften, Universitäts-
tigen Mischwäldern [2]. Auch wenn hier- Ziel der Charta Holz 2.0 [9;10;11]. Elementen Kohlen- (50 %), Sauer- (44 %), verlag Göttingen, Göttingen online verfügbar
unter: https://univerlag.uni-goettingen.de/
bei die Risiken beim Waldumbau auf Wasser- (6 %) und Stickstoff (0,05–0,25 %)
bitstream/handle/3/isbn-978-3-86395-240-
mehrere Baumarten verteilt werden, blei- Der Holzbau [17]. Während die Elementarzusammen- 2/GoeForst7_baumarten.pdf?sequence=4&
ben dennoch Unsicherheiten für den Wald macht in Deutschland bislang nur etwa setzung für die verschiedenen Baum- und (30.10.2020)
[7] Liesbach, M. (2001): Anbauversuche mit
der Zukunft bestehen, denn die ein oder 18 % des gesamten Bausektors aus [3]. Holzarten sehr vergleichbar ist, unter- fremdländischen Birken https://www.lwf.
andere heimische Baumart zeigt man- Bisher wurde die sogenannte „Graue scheiden sich die Hölzer in den Anteilen bayern.de/mam/cms04/waldbau-bergwald/
dateien/w28_anbauversuche_mit_fremdlaen-
cherorts Probleme bei der Anpassung an Energie“ beim Bau von Gebäuden nach- der chemischen Verbindungen, was
dischen_birken.pdf (30.10.2020)
die Klimaänderung. Um den Wald für ver- rangig betrachtet; das ist die Energie, die schließlich auch die Eigenschaften we- [8] S pringer, S.; Frischbier, N.; Binder, F. (2020):
änderte Wachstumsbedingungen breiter zur Herstellung, Transport, Instandset- sentlich beeinflusst. Der Haupt-Holz Versuchsanbauten für den Wald der Zukunft
https://www.waldwissen.net/de/waldwirt-
aufzustellen, werden sogenannte fremd- zung und Entsorgung von Produkten be- bestandteil Cellulose (40–50 Massen- schaft/waldbau/waldumbau/testen-fuer-den-
ländische Baumarten als Beimischung in nötigt wird. Hier kann der Holzbau neue prozent) ist für die Zugfestigkeit ver- zukunftswald (30.10.2020)
Abb. 1: Kohlenstoffeffekt von Wald und Holznutzung
Betracht gezogen. Teilweise können ein- ökonomische und ökologische Potenziale antwortlich, die kürzeren, verzweigten
6 Technik in Bayern 01/2021 Technik in Bayern 01/2021 7
SCHWERPUNKT GRUSSWORT
Quellen
Grafik: modifiziert in Anlehnung an Harrington 1996, Meier 2006
Der Umgang mit Holz
[9] A
lfter, D.; Knauf, M.; Lüdtke, J.; Maack, C.
(2018): Klima schützen. Werte schaffen.
Ressourcen effizient nutzen. Charta für Holz
2.0, 3. Aufl., Bundesministerium für Ernäh-
muss heute viel weiter
rung und Landwirtschaft (BMEL) Referat 53
(Hrsg.), Bonn
[10] BMEL (2017):Waldbericht der Bundesregie-
rung 2017, Bundesministerium für Ernäh-
gedacht werden
rung u. Landwirtschaft (BMEL) Referat 533
(Hrsg.), Bonn
[11] Knauf, M.; Frühwald, A. (2020): Laubholz- Abb. 2:
Produktmärkte aus technisch-wirtschaftli-
Holzaufbau auf
cher und marktstruktureller Sicht, 1. Aufl.,
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.
struktureller und
V. (Hrsg.), Gülzow-Prüzen chemischer Ebene
[12] Zeumer, M.; John, V.; Hartwig, J. (2009):
Nachhaltiger Materialeinsatz – Graue Ener-
gie im Lebenszyklus in DETAILGreen 2009/1 Holzaufschluss [18,19]. Dadurch und Wie heute noch beim Erdöl, kann in Zu-
I
[13] proHolz Austria (Hrsg.) (2017): Holz ist ge-
nial. 1 Kubikmeter Holz bindet 1 Tonne CO2. durch individuelle strukturelle Besonder- kunft eine Holz-Bioraffinerie in ähnlichem ch freue mich sehr, dass sich das ressourcenschonen Einsatz. Im gleichen
Berechnung von Frühwald, A, Universität heiten und Holzbestandteile unterschei- Maß sowohl Chemikalien, Werkstoff- Magazin „Technik in Bayern“ in seiner Maße beschäftigen wir uns an der TH
Hamburg https://www.holzistgenial.at/blog/
det sich Holz nicht nur stark von anderen grundlagen (z. B. verschiedenste Fasern) aktuellen Ausgabe dem Schwer- Rosenheim mit den Produktionsvoraus-
Foto: TH Rosenheim
1-kubikmeter-holz-bindet-1-tonne-co2/
(30.10.2020) Werkstoffen, sondern auch zwischen den als auch Kraftstoffe aus dem Rohstoff punktthema Holz widmet. Für die Techni- setzungen, die die Verarbeitung von Holz
[14] Wald und Holz NRW (2018): Bauen mit Holz Baumarten und innerhalb eines Stammes Holz herstellen. Holzbasierte Bioraffine- sche Hochschule Rosenheim stellt dieser und Holzwerkstoffen überhaupt erst
in NRW Neubau, Nachverdichtung und Sa-
nierung, Münster online verfügbar unter
[18]. All diese Faktoren müssen bei der rien bieten neue Marktchancen, indem Werkstoff gewissermaßen die Keimzelle ermöglichen.
https://www.wald-und-holz.nrw.de/filead- Holzbe- und -verarbeitung beachtet wer- Koppel- und Nebenprodukte intelligent Prof. Dr. h.c. Heinrich Köster dar. 1925 wurde das Holztechnikum in
min/Publikationen/Broschueren/2017-Bau- den, aber diese Vielfältigkeit bietet auch und möglichst stofflich genutzt werden. Präsident der Technischen Hochschule der Stadt am Inn eröffnet, aus dem mit Gerade die umfassende Betrachtungs-
en-mit-Holz-in-NRW_PDF_Einzelseiten_web-
web.pdf (30.10.2020) Als letzte Stufe der Kaskadennutzung Rosenheim ein paar Zwischenschritten schließlich weise von Holz als Roh- und Werkstoff
[15] Cheret, P.; Seidel, A. (2013): Urbaner Holzbau, Chancen. bleibt die Energieerzeugung [23]. Anfang der 70er-Jahre die heutige Hoch- macht den Standort Rosenheim einzigartig
https://informationsdienst-holz.de/urbaner-
holzbau/kapitel-1-der-neue-holzbau/?L=0
In unterschiedliche Partikel zerlegt und schule hervorging. In diesem Jahr feiern als Aus- und Weiterbildungszentrum für
(30.10.2020) neu zusammengefügt, können je nach Im Ganzen die Rosenheimer „Holzer“ also das 95-jäh- die gesamte Holzbranche. Die Fakul-
[16] Linner, A. (2019): Die 7 spektakulärsten Holz- Partikelgröße andere, homogenere physi- oder aufs kleinste Molekül herunter- rige Bestehen. tät für Holztechnik und Bau bietet acht
hochhäuser der Welt, https://wohnglueck.
de/artikel/spektakulaere-holzhochhaeuser- kalische Eigenschaften erreicht werden gebrochen bietet Holz eine Vielzahl an Bachelor- und Masterstudiengänge rund
15161 (30.10.2020) als die des Holzes selbst. Auch Schwach- Nutzungsmöglichkeiten. Das Potenzial ist Holz gewinnt im Zeitalter von Klimade- ums Holz, zudem kooperieren wir sehr
[17]
Lohmann, U.; Annies T. (2012): Holz-Hand-
hölzer – nur Althölzer oder Sägeneben groß und es gilt, Alternativen für Produkte batten und Diskussionen über zukunfts- eng mit verschiedenen Aus- und Weiter-
buch. 7. Aufl. DRW-Verl., Leinfelden-Echter-
dingen. produkte – erleben dadurch eine (neue) auf Basis der Petrochemie zu finden so- orientiertes Wirtschaften als Roh- und bildungseinrichtungen in der Region.
[18] Wagenführ, A.; Scholz, F. (Hrsg.) (2012): Wertschöpfung [18;20]. wie innovative Werkstoffe, Chemikalien Werkstoff zunehmend an Bedeutung. Zusammen mit internationalen Firmen
Taschenbuch der Holztechnik. 2. Aufl.
Fachbuchverl. Leipzig, München. Durch die mechanische Bearbeitung des und Produkte aus Holz zu entwickeln. Das zeigt sich zum Beispiel in der Bau- der holzverarbeitenden Wirtschaft ergibt
[19] Fengel, D.; Wegener, G. (2003): Wood: Che- Baumes mittels Säge-, Schäl- oder Zer- branche: Lange Zeit hat Holz gegenüber sich ein einmaliges Cluster.
mistry, ultrastructure, reactions. Kessel,
spanungstechnologie entstehen verschie- Holz ist kein standardisierter Werkstoff. anderen Materialien wie Ziegel, Beton
Remagen.
[20] Dunky, M.; Niemz, P. (2002): Holzwerkstoffe dene Strukturelemente bspw. als Basis für Er ist biologisch gewachsen und stellt die oder Stahl ein Schattendasein gefristet. Mit dem im Aufbau befindlichen Zentrum
und Leime: Technologie und Einflussfakto- Vollholz- oder Holzwerkstoffprodukte für verschiedenen Akteure des Forsts und Das hat sich deutlich verändert, weil für biobasierte Materialien in Waldkrai-
ren. 1. Aufl. Springer, Berlin.
[21] de Jong, E.; Higson, A.; Walsh, P.; Wellisch,
den Holz- und Möbelbau oder es folgt im der Holzindustrie bis hin zur Recycling- Nachhaltigkeitsaspekte immer wichtiger burg bauen wir diese Stellung weiter aus.
M. (2012): Bio-based Chemicals. Value Ad- weiteren Verlauf über Hackschnitzel und wirtschaft vor Herausforderungen. Doch werden und Holz gegenüber den minera- Hier entsteht ein Forschungsstandort,
ded Products from Biorefineries. Hg. v. IEA Fasern der chemisch-mechanische Roh- aus Holz lässt sich so gut wie fast alles lischen und erdölbasierten Baustoffen ein an dem die ganzheitliche, kaskadieren-
Bioenergy – Task 42 Biorefinery. Online ver-
fügbar unter http://www.ieabioenergy.com/ stoffaufschluss. Je nach Verfahren führt herstellen; eine intelligente Verwendung nachwachsender Rohstoff ist. de Nutzung des Rohstoffs Holz wissen-
wp-content/uploads/2013/10/Task-42-Bio- der Aufschluss zu den jeweiligen bereits und ein effizienter Rohstoffeinsatz kann schaftlich untersucht wird. Wir sehen
based-Chemicals-value-added-products-
from-biorefineries.pdf (30.10.20)
genannten Holzbestandteilen (Cellulose, die vielversprechende, ökonomisch und Auch wenn sich am Rohstoff an sich hier großes Potenzial mit Blick auf das
[22] Hämäläinen, S.; Näyhä, A.; Pesonen, H. Hemicellulose, Lignin, Extraktstoffe); ökologisch lohnende Bioökonomie voran- nichts verändert hat, so ist die wissen- Bemühen, nachhaltige Kunststoffe aus
(2011): Forest biorefineries – A business einerseits dienen diese als Basis für Papier, treiben. schaftliche Sichtweise darauf heute eine dem heimischen Rohstoff Holz und nicht
opportunity for the Finnish forest cluster.
In: Journal of Cleaner Production 19 (16), Vliesstoffe und mikrofibrillierte Cellulosen ganz andere als früher. Wenn es einst nur mehr aus Erdöl zu gewinnen. Mehr dazu
S. 1884–1891. DOI: 10.1016/j.jclepro.2011. (MFC), andererseits für die Ligninchemie Theresa Faust, M.Sc. und darum ging, wie man aus massivem Holz können Sie in diesem Heft nachlesen.
01.011.
bzw. die bio-basierte Plattformchemi- Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) M.Eng. stabile Konstruktionen baut, so muss im Ich wünsche Ihnen eine spannende
[23] Sillanpaä, M.; Ncibi, C. (2017): A Sustainable
Bioeconomy: The Green Industrial Revoluti- kalien, welche wiederum Grundlage für Veronika Auer Umgang mit Holz heute viel weiter ge- Lektüre!
on. Cham: Springer International Publishing Polyester und Polymere bzw. neuartige Zentrum für biobasierte Materialien dacht werden: Das betrifft nicht nur die
Werkstoffe sind [21;22]. Technische Hochschule Rosenheim Be- und Verarbeitung, sondern auch den Prof. Dr. h.c. Heinrich Köster
8 Technik in Bayern 01/2021 Technik in Bayern 01/2021 9
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Holz ist ein breit nutzbares und
unseres Waldes und diese Aspekte müssen Das hat klimapolitische, aber auch techni- Verpackungsindustrie steigt die Nach-
deutlich gemacht werden – insbesondere sche Gründe. Es ist gelungen, den Ingeni- frage als Leichtbau- und Faserstoff, eben-
in der Kommunikation zu den Nutzern und euren Kenngrößen an die Hand zu geben, so wie im Hygienebereich.
intelligentes Material
der Bevölkerung. Die nachhaltige Bewirt- um diesen biologischen Rohstoff bere-
schaftung und Nutzung unserer einheimi- chenbar zu machen. Vieles jedoch ist auf TiB: Inwieweit wird das Prinzip der Nach-
schen Holzvorräte ist sehr wichtig. Natür- die vorherrschende Holzartengruppe der haltigkeit in der Holznutzung realisiert?
lich kann und wird Holz auch international Nadelgehölze umgesetzt. Es bedarf eini- Richter: Würde Holz nicht im Rahmen
gehandelt, aber die Zeit des Kolonial- ger Anstrengungen, die viel heterogenen der Waldbewirtschaftung als Durchfors-
Durch die absehbare Verknap- reine Materialwissenschaft hinaus. Können denkens (daheim schützen und im Aus- Laubholzarten ähnlich effizient nutzbar tungs- oder Rohholz aus dem Wald ent-
pung verbreiteter Baustoffe Sie uns das Gesamtkonzept vorstellen? land nutzen) ist vorüber und unakzeptabel. zu machen. Hier sind auch Verbund- und nommen, würde die Baumbiomasse
Richter: Wir haben erkannt, dass die Stel- Unsere Waldsysteme erlauben eine sehr Hybridlösungen denkbar. Die holzbasierte durch Mikroorganismen zersetzt werden,
wie Stahlbeton wird die Nut-
lung des biologischen Materials nicht hohe Selbstdeckung unserer Bedürfnisse, Bioökonomie wird sich dann entwickeln, und es würde sich ein Gleichgewichts-
zung von Holz immer attrak- ohne den Bezug zur Produktionsweise denn Deutschland hat hohe Holzvorräte. wenn weitere Neben- und Sekundär zustand bzgl. Kohlenstoffaufnahme und
tiver. Wir sprachen mit Prof. im Waldsystem definiert werden kann. U.a. sind wir im Schnittholzsektor unter ströme aus Wald- und Holznutzung wert- -abgabe einstellen. Die Forstwirtschaft
Dr. Klaus Richter, Professor für Man muss nicht nur über den Werkstoff, den fünf weltgrößten Produzenten, das steigernd nutzbar gemacht werden, und entnimmt dieses nutzbare und intelligen-
sondern auch über seine Entstehung im ist schon beachtlich für so ein flächen- die Zellwandbestandteile ihrerseits in Bio- te Material Holz selektiv und kleinflächig,
Holzwissenschaft an der Tech- Waldsystem mehr verstehen, um das Ma- mäßig dann doch kleines Land. raffinerieprozessen isoliert und stofflich- und lässt einen neuen Waldbaustand
nischen Universität München terial auf die technischen Anwendungen chemisch nutzbar gemacht werden. nachwachsen. Es erfolgt keine Änderung
sowie Leiter des TUM bestmöglich auszurichten. Vielfach wird TiB: Wird Holz auch in Bezug auf den der Landnutzung, das ist die Vorausset-
dem Holz zu wenig zugetraut, die erreich- Klimaschutz immer wichtiger? TiB: Sprechen wir über die Anwendung: zung für forstliche Nachhaltigkeit. Wenn
Forschungslaboratoriums Holz.
ten Entwicklungen werden nur zögernd Richter: Holz hat umweltpolitisch eine Welche Bereiche dominieren die Holz- dieser Grundsatz gegeben ist, können auf
wahrgenommen. Die negativen Attribute, enorme Bedeutung erlangt, weil es das nutzung heute? die langfristigen Nutzungen im Bauwesen
Foto: Silvia Stettmayer
Technik in Bayern: Prof. Richter, obwohl z. B. seine Brennbarkeit und biologische einzige klimawirksame Baumaterial ist. Richter: Die stoffliche und energetische die aufgezeigten positiven Klimaeffekte
die TUM-Studiengänge der Life Sciences Abbaubarkeit, bestimmen das Meinungs- Im Wald gilt Biomasse schon immer als Holznutzung. Energetisch hat die Nutzung angerechnet werden. Nach der Nutzung
in Freising angesiedelt sind, ist Ihr Lehr- bild von Holz als (Bau)Material. Dem wol- Kohlenstoffsenke. Seit einigen Jahren hat in den letzten beiden Dekaden deutlich als Baustoff kann das Material in die ther-
stuhl und die Holzforschung mitten in len wir etwas entgegensetzen und die die Staatengemeinschaft anerkannt, dass zugenommen und macht heute 50 % der mische Verwertung gehen oder wir kön-
Schwabing. Wie kommt das? vielfältigen Entwicklungen im Zusammen- auch Holzprodukte in der Infrastruktur als Gesamtnutzung aus. Stofflich war Holz nen sogar für das stofflich unversehrte
Prof. Klaus Richter: Die Holzforschung hang mit Holz sichtbarer werden lassen. der Labor- über die Pilotphase in die An- C-Speicher wirken und dabei andere Bau- lange Zeit im Bauwesen Hilfs- und allen- Holz nochmal eine weitere Nutzung fin-
München wurde 1954 mit einer Anbin- Zu diesem Zweck haben wir vor acht Jah- wendung ist aber ein weiter. Mehr und stoffe, die mehr CO2 verbrauchen, substi- falls Ausbaumaterial. Sein Anteil beim den. Diese sogenannte Kaskadennutzung
dung an die forstwissenschaftliche Aus- ren TUM.wood ins Leben gerufen, einen mehr werden auch Verfahren der künst- tuieren. Damit lässt sich neben den Wäldern Ein- und Zweifamilienhaus in Bayern lag ist beim Holz prinzipiell sehr gut umzu-
bildung der LMU gegründet. Der erste Forschungsverbund von der Waldbewirt- lichen Intelligenz in der holzwissenschaft- eine weitere CO2-Senke in unseren Städten bei ca. 10 %. Durch die Integration in die setzen, mittlerweile nutzt die deutsche
Professor war Maschinenbauer. Er hat die schaftung über die Holzernte, die Material- lichen Forschung eingesetzt, wenn es um aufbauen. Das bewirkt kein anderes Mate- Baukonstruktion liegt der Holzanteil hier Spanplattenindustrie mehr als 35 %
Technologie des Holzes vorangebracht wissenschaft und -technologie bis hin Holzartenerkennung geht. Digitalisierung rial. Beim Waldwachstum wird Holz durch inzwischen bei 19 %, Tendenz grundsätz- Gebrauchtholz als Sekundärrohstoff.
und weltweit Maßstäbe gesetzt. Das hatte zu den Anwendungen im konstruktiven wird auch bei der Frage, wie wir die Roh- Fotosynthese mit Licht, CO2, Wasser und lich steigend. Im urbanen, mehrgeschossi-
auch damit zu tun, dass die deutsche Ma- Holzbau und der Architektur. Für die Stu- stoffeffizienz in den Nutzungssystemen Spurenelementen aus dem Waldboden gen Bau liegt dieser Anteil aber erst bei 5 % TiB: Wie wird sich die Holzforschung Ihrer
schinenindustrie eine starke Rolle in der dierenden haben wir eine Ringvorlesung verbessern können, eine Rolle spielen, um ohne technische Hilfen quasi kostenlos und hier sollte der Holzbau stärker werden, Meinung nach weiterentwickeln?
Holz-Verfahrenstechnik innehatte, wobei etabliert, um die Zusammenhänge auch die Materialflüsse abbilden zu können. zur Verfügung gestellt. Anders als bei an- denn dort liegen die größten Potenziale Richter: Die zentrale Frage ist, ob wir in
das für die Umsetzung von Konzepten zwischen den Disziplinen darzustellen. deren künstlich hergestellten Materialien auch aus Klimaschutzgründen. Holzbau der Lage sein werden in 20–30 Jahren ei-
für die Werkstoffproduktion auch heute TiB: Welche internationale Bedeutung hat haben wir keinerlei „man made“-Aufwen- wird auch in Bezug auf die Nachverdich- nen so effizienten und sinnvollen Holzbau
noch gilt. Ich wurde 2011 als Holzwissen- TiB: Welche Rolle spielt die deutsche die deutsche Holzindustrie? dungen, wir müssen nicht düngen und in tung und die Möglichkeit der Aufstockung zu betreiben, wie wir ihn jetzt die letzten
schaftler berufen und fokussiere auf die Wissenschaftslandschaft international? Richter: Die Holzindustrie basiert auf der unseren Wäldern bisher nicht wässern. Der in den Städten immer wichtiger. Der Werk- 10–15 Jahre hatten. Unsere Zahlen bauen
Verbesserung der Materialeigenschaften Richter: International gibt es unterschied- vollständigen Nutzung und Aufwertung Wald ist eine Naturfabrik, die uns neben stoff ist leicht in Bezug auf seine Festigkei- heute auf Fichtenholz auf, dem Wert-
der Holzarten und damit den Anwendun- liche Trends. Die Holzbauforschung ist des Rundholzes in Haupt- und Sekundär- dem Rohstoff auch noch Biodiversität, Er- ten, und übernimmt dank des Zellaufbaus stoff der Nachkriegszeit, der uns aber
gen in den stofflichen Werkschöpfungs- in den letzten Dekaden merklich von produkte und deren Anwendung in der holungsraum, Schutzfunktionen und noch gleichzeitig Isolationsaufgaben. Zudem ist wegbricht, denn er wird die kommenden
ketten. Im Jahr 2000 wurden die forstwis- den mitteleuropäischen und skandinavi- Bau-, Möbel-, Verpackungs-, Transport- weitere Ökosystemleistungen zur Verfü- er für eine Vorplanung und Vorfertigung Klima änderungen nicht überleben kön-
senschaftlichen Institute nach Freising schen Ländern beeinflusst worden. Die und Zellstoffindustrie. Wenn wir die ge- gung stellt. Waldschutz und Holznutzung prädestiniert. Holzbau kann damit in nen. Wir werden sehr viel mehr Holzarten
verortet, nur unsere infrastrukturell inten- Technologie um die lastaufnehmenden samte Werkstoff- und Produktionstech- nach den Grundsätzen der Nachhaltigkeit Fabrikationshallen sehr qualitätsbezogen nutzen müssen.
sive Forschungseinrichtung und die Xylo- Mehrschichtplatten aus Vollholz wurde nik betrachten, braucht man neben den schliessen sich nicht aus. vorgefertigt werden. Da laufen geplante, Unsere Aufgabe ist es, wie wir diese Holz-
thek hat man hier belassen. Damit bilden entwickelt, ebenso wie Sortierungs-, Be- Rohstoffen effiziente, aber eben auch standardisierte, kontrollierte Prozesse ab, arten charakterisieren können, was sie
wir aber eine gute Verbindung zwischen messungs-, und Fertigungskonzepte, zu robuste Maschinen- und Prozesstechno- TiB: Welche Entwicklungen sehen Sie in und die fertigen Elemente lassen sich mit leisten und was wir an den technologi-
den Live Sciences und z.B. den Bau- und den letzteren zählt auch die Holzklebung. logien, und hier sind deutsche Konzerne Bezug auf den Werkstoff Holz? einfacher Transporttechnologie auf die schen Bearbeitungsverfahren ändern
Ingenieurfakultäten der TUM. Ein derzeit wichtiger Bereich der Material- weltweit weiter in der Spitzengruppe. Richter: Wir haben erreicht, dass Holzbau Baustellen bringen und versetzen. müssen.
forschung ist die Modifikation des Materi- mittlerweile eine anerkannte Bautechno- Weitere Pfeiler der stofflichen Nutzung
TiB: Die Holzforschung an der TUM ist als auf Zellwandebene, hier wird weltweit TiB: Wird Holz zu wenig wahrgenommen? logie ist. Auch auf politischer Ebene wird sind der Innenausbau (Leichtbau) und Das Interview führten
sehr breit aufgestellt und geht weit über die geforscht und entwickelt, der Schritt von Richter: Holz ist eine Systemleistung Holzbau inzwischen ernstgenommen. weiterhin die Möbelindustrie. In der Fritz Münzel und Silvia Stettmayer
10 Technik in Bayern 01/2021 Technik in Bayern 01/2021 11
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Ein bekanntes Beispiel für solche aktori-
Der älteste Biokunststoff aus Cellulose schen Systeme sind Bimetalle, bei denen
Neues vom Lederstein
die Einzelkomponenten unterschiedliche
Temperaturausdehnungskoeffizienten
Quelle: Biogene Polymere – TUM
besitzen.
Weitere autonome Aktuatoren finden
sich in der Natur. Ein bekanntes Vorbild
ist der Kiefernzapfen, der durch intrinsi-
V
ulkanfiber, Cottonid, Lederstein – sche Materialeigenschaften das Öffnen
Quelle: verändert im Anhalt an [9]
es existieren viele Bezeichnungen und Schließen seiner Schuppen bewerk-
für einen der ältesten bekannten stelligt (s. Abb. 2). Das faszinierende an Abb. 3: Vergleichende Bewertung des feuchte-
getriebenen Quellverhaltens eines Cottonid-basierten
Kunststoffe. Im Jahr 1859 beschrieb der diesem Mechanismus, der ohne Metabo- und eines holzbasierten Doppelschicht-Aktuators für
Engländer Thomas Taylor erstmals die lismus abläuft, ist, dass hierfür faktisch eine Quellzeit ts = 300 s
Herstellung dieses Materials auf Basis keine Energie benötigt wird. Beim Kiefern-
von Hadernpapier, das er durch Tränken zapfen entscheidet einzig die Luftfeuch- Auf dieser wissenschaftlichen Grundlage werkstoffen, wie geringere Festigkeit
der Cellulosefasern in einem Zinkdichlorid Abb. 1: Schematischer Aufbau Pergamentierstraße: 1. Pergamentieren, 2. Auswaschen, 3. Trocknen te darüber, ob der Samen im inneren des werden im Rahmen des gemeinsamen sowie Anfälligkeit gegenüber korrosiven
bad und dem anschließenden Verpressen Zapfens freigegeben wird oder nicht. Ein Forschungsprojekts hygrosensitive Aktua- Medien, zu minimieren und die mechani-
mehrerer Lagen unter Wärmeeinwirkung 80 – 100 °C kann dieses in Werkzeugen und dem Fachgebiet Werkstoffprüftech- komplettes Öffnen bzw. Schließen des toren mit Cottonid als aktiver Schicht ent- schen Eigenschaften auf ein Niveau be-
herstellte. Aus den zuvor weichen Fasern umgeformt werden. Spanende Ferti- nik (WPT) der Technischen Universität Zapfens dauert im Labor ca. 60 Minuten. wickelt. Diese sind zum einen schneller kannter vollsynthetischer Kunststoffe zu
entstand ein harter, homogener Verbund- gungsverfahren, Verschraubung, Verkle- Dortmund an der anwendungsorientierten Es ist aktuell noch nicht bekannt, wie oft als ihre natürlichen Vorbilder und zum heben. Die Substitution der derzeit ver-
werkstoff. Er entwickelte damit einen bung oder Stanzen sind ebenfalls geeig- Weiterentwicklung dieses historischen ein Zapfen öffnen und schließen kann, bis anderen kann durch die gezielte Verän- wendeten Kunststoffe auf Basis fossiler
biobasierten Kunststoff auf Basis des nete Verarbeitungsschritte. Aktuell wird Werkstoffs geforscht. Über eine Optimie- sich Verschleißerscheinungen zeigen. derung der Herstellungsparameter die Rohstoffe mit einem nachhaltigen
nachwachsenden Rohstoffs Cellulose, Cottonid als Trägermaterial für Schleif- rung des Herstellungsprozesses und der Hygroskopizität des Werkstoffs und da- Alternativwerkstoff auf Basis von Cellu-
der Hauptbestandteil pflanzlicher Zell- scheiben, Dichtungen und als Isolations- Variation einzelner Parameter soll die natür- mit die Bewegung gesteuert werden. Die lose ist im Hinblick auf ökonomische und
Referenzen
wände ist [1]. material in der Elektrotechnik, aber auch liche Hygroskopizität von Cottonid so maß- Materialstärke entscheidet zudem über ökologische Problemstellungen vielver-
in der Automobilindustrie als Schalldäm- geschneidert werden, dass neben Kom- [1] Taylor, T. (1871): Improvement in the treat- die Geschwindigkeit und die maximal sprechend. Auch der Ersatz elektrisch
ment of paper and paper-pulp. 880, U.S. Pa-
Chemisch betrachtet beschrieb Taylor in mung genutzt. Neuere Anwendungen ponenten für strukturelle Anwendungen möglichen Auslenkungen (s. Abb. 3) [2;8]. arbeitender Motoren durch feuchteadap-
tent 114, 1871.
seinem Patent von 1871 die Pergamen- sind in der Medizin- sowie Filtrationstech- auch klima-adaptive Elemente, z. B. für das [2] Scholz, R.; Langhansl, M.; Zollfrank, C. Walther, tive Elemente aus Cottonid stellt einen
tierung von Cellulosefasern [2]. Bei die- nik zu finden. Die industrielle Herstellung Bauwesen, hergestellt werden können. F. (2020): Humidity-sensing material Cottonid Autonom reagierende Materialsysteme energieeffizienten und bionischen Transfer
– microstructural tuning for improved actua-
sem Prozess ist durch die Zugabe von wird oft über eine kontinuierliche Ferti- tion and fatigue performance. Front. Mater. 7
Ein solches auf Veränderungen der Luft- der erzielten Forschungsergebnisse in die
Zinkchlorid bei einer Temperatur von 30 gungsstraße realisiert, bei der die Cellulose Aktorische Systeme (156), 1-10. doi: 10.3389/fmats.2020.00156 feuchte autonom, ohne Energieverbrauch, Wirtschaft dar.
bis 65 °C auf mikroskopischer Ebene eine dem Prozess in Form von Rohpapier- Die Grundlage für solche adaptiven Ele- [3] Scholz, R.; Mittendorf, R.-M.; Engels, J. K.; reagierendes Materialsystem könnte bei-
Hartmaier, A.; Künne B.; Walther, F. (2016): Di-
Quellung der Fasern festzustellen. Die bahnen zugeführt wird und dann mehrere mente bilden Zweischichtsysteme aus rection-dependent mechanical characterizati- spielsweise als Verschattungselement an Matthias Langhansl M.Sc.
dabei ablaufende hydrolytische Spaltung Stationen durchläuft (s. Abb. 1) [4-7]. einer aktiven und einer passiven Schicht. on of cellulose- based composite vulcanized Gebäudefassaden zum Einsatz kommen. Prof. Dr. Cordt Zollfrank
fiber. Mater. Test. 58 (10), 813-817.
der glykosidischen Verknüpfung erzeugt Aktuell wird in einem Kooperations- Durch einen materialspezifischen exter- [4] Domininghaus, H.; Elsner, P.; Eyerer P.; Hirth,
Eine weitere Mögliche Verwendung könnte Biogene Polymere, Campus Straubing für
niedermolekulare Fragmente, die für die projekt zwischen der Professur für Bio- nen Stimulus, wie Feuchtigkeit, Licht oder T. (2012): Kunststoffe. Eigenschaften und in der Lüftungs- und Klimatechnik liegen. Biotechnologie und Nachhaltigkeit
spätere Repolymerisation bzw. Vernet- gene Polymere am Campus Straubing für Temperatur, dehnt sich die aktive Schicht Anwendungen. Heidelberg: Springer-Verlag, Zudem wird die Bioabbaubarkeit von Technische Universität München
2012.
zung der einzelnen Cellulosefasern ver- Biotechnologie und Nachhaltigkeit der weiter aus als die passive, was zu einer [5] Vulkanfiber-Fabrik Ernst Krüger GmbH & Co Cottonid untersucht, um ein rundum nach-
antwortlich sind. Die Behandlung mit Technischen Universität München (TUM) Bewegung des gesamten Systems führt. KG (o. J.): Automotive. Online im Internet: haltiges Material für die Kreislaufwirt- Ronja Scholz M.Sc.
www.hornex.de/html/maerkte/automotive.
Zinkchlorid darf dabei nur solange dau- schaft bereitstellen zu können. Zukünftig Prof. Dr.-Ing. habil. Frank Walther
html [Zugriff am 20.10.2020].
ern, bis die Fasern oberflächlich reagiert [6] Dynos GmbH (o. J.): Schleifmittel Markt – Die soll weiterführend eine Integration von Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT)
haben, da ansonsten der Abbau von Cellu Basis für den perfekten Schliff. Online im In- Sensormaterialien zur Strukturüberwa- Technische Universität Dortmund
ternet: https://www.dynos-gmbh.de/schleif-
losemolekülen und damit eine Material mittelmarkt [Zugriff am 20.10.2020]. chung der klima-adaptiven Cottonid-
schädigung einhergeht. Anschließend [7] Sachsenröder GmbH & Co. KG (o. J.): Vulkan- Elemente untersucht werden.
fiber Savutec N. Dichten und Isolieren. Online
werden die einzelnen Lagen verpresst und
im Internet: https://sachsenroeder.com/vul- DANKSAGUNG
der Vernetzungsprozess beginnt. Da das kanfiber_savutec/anwendungsbereiche/dich- Zusammenfassend kann gesagt werden, Die Autoren danken der Deutschen Forschungs-
Zinkchlorid lediglich als Katalysator für ten_und_isolieren [Zugriff am 20.10.2020]. dass die Nutzung von Biopolymer-basier- gemeinschaft (DFG) für die Förderung des For-
[8] Scholz, R.; Langhansl, M.; Zollfrank, C.; Walt- schungsprojekts „Biomechanische Qualifizierung
die Pergamentierung wirkt, kann dieses her, F. (2019): Experimental study on the ac-
ten und chemisch modifizierten Natur-
des strukturoptimierten Funktionswerkstoffs
zum Schluss nahezu komplett aus dem tuation and fatigue behavior of the biopoly- werkstoffen wie Cottonid in technischen Cottonid als adaptives Element“ (WA 1672/23-1;
meric material Cottonid. Mater. Today Proc.
Quelle: Biogene Polymere – TUM
Material herausgewaschen und zurück- Abb. 2: Kiefern- Prozessen im Hinblick auf umweltwirt- ZO 113/22-1) und „Mechanismenbasierte Entwick-
7, 476-483. lung und Validierung einer strukturellen Zustands-
gewonnen werden [3]. zapfen bei hoher [9] Vieweg, Richard (Hrsg.); Becker, Ernst (Hrsg.): schaftliche Engpässe energiesparend überwachung für klima-adaptive architektonische
Cottonid bzw. Vulkanfiber wird meist als Luftfeuchtigkeit, Kunststoff-Handbuch Band III: Abgewandelte und rohstoffeffizient sind. Zudem weisen Cottonid-Elemeante“ (WA 1672/23-2; ZO 113/22-2)
geschlossen, Naturwerkstoffe: Herstellung, Eigenschaften, sowie der Hahnemühle FineArt GmbH und der
Halbzeug in Form von Tafeln, Rollenware, sie eine sehr gute Ökobilanz auf. Das Per-
und bei niedriger Verarbeitung und Anwendung. München: Carl Ernst Krüger GmbH & Co. KG für die Bereitstellung
Rundstäben oder Rohren gehandelt. Luftfeuchtigkeit, Hanser, 1965. gamentierungsverfahren stellt außerdem von Rohstoffen und Probenmaterial.
Durch das Erwärmen des Materials auf geöffnet. eine Möglichkeit dar, Defizite von Natur-
12 Technik in Bayern 01/2021 Technik in Bayern 01/2021 13
SCHWERPUNKT SCHWERPUNKT
Hybridbauteile aus Holz + Kunststoff Weiterführende Links
Überlegenheit mit Funktion
hat sich im Wettbewerb zu den anderen Durch die bewährte, historische Anwen-
Werkstoffen konservativ positioniert und dung von Holz im Karosseriebau ist der www.exjection.com
www.cellulosecomposites.com
ist dieser Technologieentwicklung über Nachweis für die Tauglichkeit im Lang-
www.woodcar.eu
Jahrzehnte nur halbherzig gefolgt. „Fest- zeiteinsatz bei Fahrzeugen bereits er- www.hcp0.com
meter“ war die Maßeinheit für wirtschaft- bracht. www.twintee.at
www.ibsteiner.com
lichen Erfolg der Akteure, nicht „Wert-
H
olz, was für ein toller, wertvoller schöpfung“. Funktionalisierung von Holz
Grafik: Steiner
Werkstoff, ist eine Aussage, die Der in der fachlichen Diskussion plakativ Um den konstruktiven Nachteil der Funk- Know-how für Erfolge am Markt
aus dem Munde eines erfahre- oft dargestellte Nachteil von Holz, seine tionalisierung von Holz zu beseitigen Untersuchungen haben gezeigt, dass die
nen, anerkannten Kunststoffingenieurs Uneinheitlichkeit im Wuchs, seine Aniso- und auch in einen Vorteil umzuwandeln, Leistungsfähigkeit von Engineered Wood
erst dann glaubhaft wird, wenn man die tropie im Stamm und seine Varianten- wurden im Jahr 2001 beim IB STEINER Components mit Holz als tragende, wirt-
Gründe für diese Überzeugung kennt. Auf vielfalt in der Art, ist einer der größten Forschungsarbeiten in Zusammenarbeit schaftlich herstellbare Leichtbaukompo-
einem Bauernhof aufgewachsen, konnte Vorteile der Holzwerkstoffe. Die richtige mit der HTBL Kapfenberg und mit der TU nente durch Umspritzen mit Kunststoff
Holz ist als
ich schon als Kind intensive Erfahrungen Auswahl, Veredelung in der Verarbeitung Graz aufgenommen, die eine Funktionali- deutlich gesteigert werden kann. Die
Leichtbauwerk-
mit allen Arten von Werkstoffen sammeln, stoff den Compo- und Anwendung entsprechend den spezi- sierung durch Umspritzen von kompakten Funktionalisierung der Hybridbauteile um-
ideal für einen Ingenieur. Dies nicht nur sites wirtschaft- fizierten Produkteigenschaften ermög- Holzkomponenten mit Kunststoff zum fasst etwa Eigenschaftsverbesserungen
beim Zusehen, sondern beim Anfertigen, lich überlegen licht vorteilhafte Lösungen, die alle tech- Ziel und Inhalt hatten. Dabei sollten nicht an der Oberfläche, die Einbringung von
Reparieren und beim Einsatz von Arbeits- nischen und wirtschaftlichen Anforde- nur die Vorteile beider Werkstoffklassen krafteinleitenden Strukturen und die In-
mitteln und technischen Einrichtungen. rungen erfüllen. In der Kunststofftechnik vereint werden, sondern auch Herstell- tegration von Montageelementen. Durch
Die Tischlerwerkstätte mit den weichen, ohne Ressourcenverschwendung in sei- den synthetischen Composites in ökono- wählt der Ingenieur aus ca. 200.000 Werk- technologien und Entwicklungsmethoden Spritzgießen wird auch eine Verdichtung
warmen und leichten Hölzern hat mich nen Eigenschaften für die Belastung opti- mischer Hinsicht weit überlegen ist. Die stofftypen (Thermoplaste, Duroplaste und aus der Kunststofftechnik für Hybridbau- des Holzes erreicht, die bei Sandwich-
dabei immer mehr fasziniert, als die mal ausgelegt ist. Dies gilt für stark wech- ökologischen Vorteile mit der Aufnahme Elastomere), die am Markt verfügbar sind. teile aus Holz angewandt werden. trägern mit Holz in den Randschichten zu
Schmiede mit den harten, meist heißen selnde Umgebungstemperaturen und und Speicherung von CO2 sowie als nach- Materialvielfalt ist auch hier ein in der einer Steigerung der Festigkeit von 30 %
und schweren Metallen. Das Studium Feuchtebedingungen in den Klimazonen wachsende Ressource seien hier hervor- Produktentwicklung wirksam eingesetzter Es gibt ca. 50 Varianten der Spritzgieß- bei Buche und von 45 % bei Fichte in Ver-
der Kunststofftechnik mit den polymeren unseres Planeten. Hohe Biegefestigkeit, gehoben, werden jedoch nicht weiter Vorteil. technologien, die je nach Produktanfor- gleich zu reinen Holzträgern führt. Im
Werkstoffen, speziell auch mit den abge- beispielhafter Leichtbau und eine Schub- vertieft. Für die technische Performance Als Kunststoffingenieur kennt man die derungen eine wirtschaftliche Fertigung ERA-NET ForestValue Forschungsprojekt
wandelten Naturstoffen, war dann knapp festigkeit, die gering anmutet, aber für die kann angeführt werden, dass die aus Konstruktionsprinzipien für Faserverbund- ermöglichen, ohne Kompromisse bei den Strong Composite konnte gezeigt werden,
vor dem Berufswunsch des Tischlers Anwendung voll ausreichend ist. Bei star- Fichtenholz gebaute Hughes H-4 Hercules werkstoffe, die bei gezielter Nutzung der Eigenschaften der Bauteile eingehen zu dass mit delignifiziertem, verdichtetem
meine ganz klar getroffene Wahl. kem Sturm versagt ein Baum nicht bevor „Spruse Goose“ mit einer Spannweite Anisotropie Bauteileigenschaften mög- müssen. Um die Entwicklungsziele zu Holz die Werkstoffeigenschaften von Alu-
alle Spannungen im Stamm das Festig- von 97,5 m bis 2019 das größte jemals lich machen, die von isotropen Werkstof- erreichen, wurde aus diesen Spritzgieß- minium in Festigkeit und E-Modul erreicht
Optimal von der Natur produziert keitslimit erreicht haben. gebaute Flugzeug war, größer als der fen nicht erreicht werden können. Die spe- verfahren der Hybridspritzguss und die werden können. Dass Holzwerkstoffe für
Holz wird von der Natur produziert, was Auch wenn die Herstellung lange dau- Airbus A380, und noch heute leistungs- zifischen Festigkeiten und Steifigkeiten nachfolgend entwickelte EXJECTION Anwendungen in Fahrzeugkarosserien
eine ganze Reihe von Vorteilen mit sich ert, die direkte Nutzung der Solarenergie fähige Propeller von Motorflugzeugen der Holzwerkstoffe, speziell Esche, Fichte Technologie ausgewählt, untersucht und auch mit Methoden der virtuellen Ent-
bringt. Über Jahrtausende evolutionär ent- macht aus Holz einen kostengünstigen, aus Holz gefertigt werden. und Birke, sind den Metallen überlegen, weiterentwickelt. Basierend auf den Er- wicklung gut beherrschbar sind, wurde
wickelt, ist ein Werkstoff entstanden, der natürlichen Faserverbundwerkstoff, der was Holz zu einem idealen, nachhaltigen gebnissen der Forschungsarbeiten wur- speziell auch für Crashbelastungen im
Renaissance en vogue Leichtbauwerkstoff macht. Faserverstärkte den als erste Produkte das Golftee TWiN- Forschungsvorhaben WoodC.A.R. nach-
Holz wurde nicht durch andere Werkstoffe Verbundwerkstoffe, speziell Kohlefaser- TEE von HYBRID COMPOSITE PRODUCTS gewiesen. Das Verhalten ist im Vergleich
substituiert, weil Holz für die daraus ge- verstärkte Composites (CFK), zeigen hier Spielberg und der Holzschalungsträger zu Stahl vorteilhafter, da von Holz mehr
fertigten Produkte nicht geeignet war, zwar eine überlegene Performance, der H20 top von DOKA Amstetten in die Serie Energie absorbiert wird und damit die Fahr-
sondern weil man mit neuen Werkstoffen, um ein Mehrfaches höhere Materialpreis umgesetzt und nachfolgend in Millionen- zeuginsassen weniger belastet werden.
zuerst Stahl, dann Kunststoffe, innovati- macht jedoch den Einsatz in Massenpro- Stückzahlen produziert. Die Synergien von Kunststoffindustrie und
ve Lösungen realisieren konnte, die bei dukten, etwa in der Großserie im Holzindustrie, speziell bei der Ferti-
konstanten Eigenschaften funktionelle Automobilbau, unwirtschaftlich. gung von Hybridbauteilen aus Holz
Grafik: Steiner
Verbesserungen ermöglicht haben. Dies Holz ist daher der Werkstoff der und Kunststoff, führen zu einer Renais-
war insbesondere auch durch die neu Wahl für konstruktiven Leichtbau sance der technischen Holzanwen-
entwickelten Verarbeitungsprozesse und in zukünftigen Fahrzeugstrukturen, dungen, was nicht nur dem Zeitgeist
Quelle: HYBRID COMPOSITE PRODUCTS
Fertigungstechnologien geprägt, die im insbesondere auch für die Elek- des Green Deals der EU entspricht,
Zusammenspiel mit der Anwendung digi- tromobilität. Nach bionischen sondern auch die Stärken unserer
talisierter Entwicklungstools und numeri- Prinzipien ist es vorteilhaft, die Länder im zentraleuropäischen Raum
scher Konstruktionsmethoden, wie CAX im Baum vorherrschenden Belas Mit Kunststoff im am Markt wirksam werden lässt.
EXJECTION-Verfahren
und FEM, immer leistungsfähigere und tungskollektive bei der Auslegung
TWiNTEE mit Holzschaft und funktionalisierte
bedruckbarem Kunststoffkopf doch kostengünstig herstellbare Produkte der Komponenten zu berücksich- Holzleiste DI Gottfried Steiner VDI
ergaben. Der traditionelle Werkstoff Holz tigen. IB STEINER, Spielberg
14 Technik in Bayern 01/2021 Technik in Bayern 01/2021 15
Sie können auch lesen
