life-science Karriere Services, Foto: © TU WienEine Forschungskooperation der TU Wien und HS Timber Group plant neue, umweltfreundliche Werkstoffe aus Holzspänen zu entwickeln. Das Material soll sich auch für 3D-Druck eignen.

Da es sich um eine interdisziplinäre Forschung handelt, sind mehrere Teams der TU Wien an dem Kooperationsprojekt „WoodComp3D“ beteiligt und arbeiten am ersten wichtigen Schritt – dem „Proof of Concept“. Wenn das Projekt Erfolg hat, wird es durch die HS Timber Group mit insgesamt über 3 Millionen Euro langfristig unterstützt.

Mehr als Abfall: Die Nebenprodukte der Holverarbeitung

Wenn man Baumstämme im Sägewerk verarbeitet, wird ungefähr die Hälfte des Materials zu Sägespänen und Hackschnitzeln zerkleinert. Die TU Wien und die HS Timber Group, eines der größten holzverarbeitenden Unternehmen Europas, suchen nun gemeinsam nach hochwertigen Anwendungsmöglichkeiten für diese Nebenprodukte. Ihr gemeinsames Projekt „WoodComp3D“ soll ein Verfahren entwickeln, um Holzspäne in ein hochwertiges Biokomposit-Material umzuwandeln. Dieses holzbasierte Spezialmaterial soll eine große Festigkeit und Tragkraft aufweisen, sodass es auch im Hausbau zum Einsatz kommen kann. Sogar für die Herstellung passgenauer Objekte im 3D-Drucker könnte es geeignet sein.

Das Rätsel um Lignin

Eine wesentliche Rolle bei der Erzeugung des Spezialmaterials ist das im Holz enthaltene Makromolekül Lingin. Lignin verbindet die Zellen miteinander und ist für die Festigkeit des Holzes mitverantwortlich. Ein Teil des Lignins soll aus den Holzspänen herausgelöst werden. Unter Druck und passender Temperatur werden die Holzbestandteile neu miteinander verbunden. Das Material wird also nicht mit künstlichen Klebstoffen zusammengehalten, sondern mit einem speziellen Verfahren so aufbereitet, dass von selbst ein neuer, stabiler Baustoff entsteht.

„Das spannende an diesem Forschungsprojekt ist, dass damit das große Rätsel der Holzindustrie – Lignin – geknackt werden könnte. Damit könnten Holzspäne nicht nur als Brennstoffe, sondern als innovative Werkstoffe genutzt werden und maßgeschneiderte Konstruktionsmaterialien mit den genau richtigen Produkteigenschaften hergestellt werden – leistungsfähiger als Beton, nachhaltiger als Plastik, formbar wie Polymere“. – Hannes Plackner, HS Timber Group

Das interdisziplinäre Forschungsvorhaben

Mehere Forschungsgruppen der TU Wien sind an diesem interdisziplinären beteiligt. „Der Proof of Concept ist der erste Schritt“, sagt der Bauingenieur Prof. Josef Füssl von der TU Wien, der das Projekt gemeinsam mit dem Chemieingenieur Prof. Anton Friedl wissenschaftlich leitet.

„Zunächst wollen wir zusammen mit der HS Timber Group zeigen, dass diese Vision umsetzbar ist, dann sollen Forschungsfragen folgen.“ – Bauingenieur Prof. Josef Füssl

Zunächst geht es darum, das Holz zu fraktionieren und die passende mechanisch-thermische Vorbehandlung zu entwickeln, um die Komponenten des Holzes dann in die gewünschte Form bringen zu können. Hiermit beschäftigen sich die Forschungsgruppen von Prof. Anton Friedl und Prof. Michael Harasek. Dabei ist auch die computergestützte Modellierung wichtig. Denn dabei müssen komplexe Materialien wie Holz oder neuartige Biokomposit-Materialien auf unterschiedlichen Längenskalen beschrieben werden, von ihrer Mikrostruktur bis zur Skala großer Bauelemente. Diese Aufgabe übernimmt das Team von Prof. Josef Füssl und Dr. Markus Lukacevic. Schließlich spielt auch noch das Team des Materialchemikers Prof. Hinrich Grothe eine wichtige Rolle. Dort geht es darum, die Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur, chemischen und physikalischen Eigenschaften genau zu analysieren.

„Es ist uns ein großes Anliegen, Innovationen im Forst- und Holzbereich zu fördern. Daher unterstützt die HS Timber Group das Forschungsprojekt im ersten Jahr mit 1 Million Euro“, erklärt Geschäftsführer Gerald Schweighofer. Bei positivem Projektverlauf hat die HS Timber Group insgesamt über 3 Millionen Euro für die langfristige Projektunterstützung zugesagt.

 

Wissenschaftliche Kontakte:
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr. Anton Friedl
Forschungsbereich Bioressourcen und Pflanzenwissenschaften
anton.friedl@tuwien.ac.at

Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr. Josef Füssl
Forschungsbereich Werkstoff- und Struktursimulation
josef.fuessl@tuwien.ac.at

Dipl.-Ing. Michael Kaiser
Fundraising and Community Relations
michael.kaiser@tuwien.ac.at

 

(LB)
Quelle: Technisce Universität Wien
Foto: © TU Wien