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Von aktuellen Forschungsergebnissen zu praktischen Tipps für die energetische Sanierung

Forschung & Entwicklung

Acetyliertes Buchen-Furnier­schicht­holz

Die Zielsetzung dieses Vorhabens besteht in der Bereitstellung von modifizierten Holzbauprodukten aus heimischem Buchenholz, die für Tragwerke im Freien verwendet werden können. Das angestrebte Ergebnis soll in dauerhaften, formstabilen und hochfesten Bauteilen bestehen. Spezifisch zielt das Vorhaben darauf ab, stabförmige Bauteile aus acetyliertem Buchen-Furnierschichtholz (FSH) für den konstruktiven Holzbau zu entwickeln und zu konstruieren. Die grundlagenorientierte Forschung soll die Auswirkungen der Furnierdicke auf den Acetylierungsprozess sowie die Auswirkungen acetylierter Buchenfurniere auf die Klebbarkeit zu FSH-Lamellen und zu Brettschichtholzträgern aus FSH-Lamellen – sowohl in Flächen- als auch in Keilzinkenverklebung – untersuchen. Im anwendungsorientierten Teil der Untersuchung soll das Trag- und Verformungsverhalten sowie das Delaminierungsverhalten von acetylierten Buchen-FSH-Bauteilen analysiert werden.

Die Bearbeitung der Ziele erfordert die Selektion bzw. Herstellung von acetylierten Furnieren unterschiedlicher Dicken durch einen Industriepartner. Des Weiteren sollen grundlegende Forschungen zur Interaktion zwischen Klebstofftyp und acetyliertem Buchenholz für die Verwendung als Furnierschichtholz durchgeführt werden, wobei Oberflächenenergie und Rheometrie unter Verwendung von Heiß- und Kaltklebeverfahren betrachtet werden. Die Erforschung des Delaminationsverhaltens sowie die Entwicklung von Fertigungsverfahren zur Herstellung von acetylierten Buchen-FSH-Lamellen und Brettschichtholzträgern aus FSH-Lamellen unter Variation von Klebstoffen und Prozessparametern sind weitere Aspekte. Zusätzlich werden der Homogenisierungseffekt in Bezug auf das Biegetragverhalten von acetylierten Buchen-FSH-Brettern aus unterschiedlichen Furnierschichtdicken sowie das Trag- und Verformungsverhalten dieser Bretter erforscht.

Die Einflüsse des Umgebungsklimas auf die Kurz- und Langzeitfestigkeit in den Nutzungsklassen 1-3 von acetylierten FSH- und Vollholzbrettern werden ebenfalls untersucht. Die Tragfähigkeit von Verbindungsmitteln in acetyliertem Buchen-FSH sowie die Anwendbarkeit im architektonischen und konstruktiven Kontext von Brücken und Türmen sind weitere Schwerpunkte der Forschung.

Institution

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau – Fachbereich Architektur – Fachgebiet Tragwerk und Material

Quelle

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Graf
Tel: +49 631 205-2758
Mail: juergen.graf@architektur.uni-kl.de

Projektzeitraum

01.06.2021 bis 31.05.2024

AltholzAerogel

Das Vorhaben zielt darauf ab, Verfahren zur Herstellung von Aerogelen zu entwickeln, wobei als Rohstoffe Altholzbestandteile wie Cellulose, Lignin und Hemicellulose verwendet werden.

Die hergestellten Aerogele werden zur Produktion von Dämmstoffen und/oder schadstoffabsorbierenden Filtern genutzt. Nach Ablauf ihrer Gebrauchsdauer können aus diesen Materialien erneut die genannten Rohstoffe zurückgewonnen werden. Darüber hinaus werden exemplarisch weitere Varianten aus nachwachsenden Rohstoffen vorgestellt.

Aerogele zeichnen sich durch herausragende Dämmeigenschaften, geringe Schallübertragung und effektive Absorption flüchtiger chemischer Stoffe aus. Dies verleiht diesen Materialien vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, etwa als Dämmstoffe oder Filter.

Während ursprünglich Aerogele hauptsächlich aus Siliziumdioxid hergestellt wurden, stehen heute diverse Ausgangsmaterialien zur Verfügung, darunter auch solche, die aus nachwachsenden Rohstoffen wie Cellulose, Lignin, Stärke oder Polysacchariden gewonnen werden können. Diese Stoffe können zudem aus Abfällen oder Produktionsresten verschiedener Herstellungsverfahren extrahiert werden.

Institution

Fraunhofer-Institut für Holzforschung – Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)

Quelle

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

Kontakt

Dr. Jan Gunschera
Tel: +49 531 2155-352
Mail: jan.gunschera@wki.fraunhofer.de

Projektzeitraum

15.10.2022 bis 14.10.2025

Bauen mit Laubholz

Das primäre Ziel des Projektes besteht in der Schaffung von Grundlagen zur effizienten Nutzung einheimischer Laubhölzer als konstruktive Bauprodukte.

Ein zentraler Fokus liegt dabei auf der Entwicklung eines innovativen Verarbeitungsverfahrens zur Steigerung der Ausbeute bei gleichzeitiger Erhöhung der Homogenisierung des Ausgangsmaterials. Dies soll durch die Produktion von Stablamellen erreicht werden, die anschließend als Ausgangsmaterial für die Herstellung von stabförmigen und flächigen Holzbauprodukten dienen. Diese können sowohl in holzartenhomogener als auch in holzartenhybrider Ausführung realisiert werden.

Die Verwendung von Laubholz-Stablamellen strebt einen Mehrwert im Vergleich zu Standardprodukten an, was gleichzeitig eine wirtschaftlich umsetzbare Realisierung ermöglichen soll.

Institution

Holzforschung Austria, Österreichische Gesellschaft für Holzforschung

Quelle

Holzforschung Austria, Österreichische Gesellschaft für Holzforschung

Kontakt

Dr. Andreas Neumüller
Tel: +43 1 798 26 23-53
Mail: a.neumu­eller@holz­for­schung.at

Projektzeitraum

status: laufend

Biobeton

Grundlagen und Verfahrensprinzipien für die Herstellung CO2-neutraler und ressourceneffizienter Bauteile

Beton zählt zu den bedeutendsten Baustoffen unserer Zeit. Jedoch führt die Zementherstellung, die für Beton benötigt wird, zu 8 % der weltweiten CO2-Emissionen. Eine vielversprechende, potenziell CO2-neutrale Alternative ist der Biobeton, der auf natürlichen mikrobiologischen Prozessen basiert.

Bestimmte Bakterien mit Ureaseenzym können durch Bereitstellung der benötigten Stoffe Calciumcarbonatkristalle bilden, bekannt als mikrobiologisch induzierte Calcitausfällung (MICP). Biobeton bindet und verfestigt die Gesteinskörnung mithilfe dieser Kristalle.

Biobeton findet bereits Anwendung in Bereichen wie der Rissversiegelung, der Befestigung sandiger Böden und der Herstellung von Ziegelsteinen. Bisher gibt es jedoch keine Verfahren für den Einsatz von Biobeton in großformatigen tragenden Bauteilen, obwohl Stahlbeton in Deutschland am häufigsten verwendet wird. Das ILEK entwickelt daher Verfahrensprinzipien für die Herstellung von tragenden Bauteilen aus Biobeton, um das Potenzial zur CO2-Einsparung zu nutzen.

Im Fokus stehen geeignete Mischungen, Bauteilgeometrien und die Integration von Basaltfasern für rein mineralische bewehrte Bauteile aus Biobeton. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Mikrobiologie der Universität Stuttgart wurde ein Verfahren zur additiven Fertigung poröser Bauteile entwickelt, das eine homogene Zementierung ermöglicht.

Das laufende Forschungsprojekt „Biobeton – Grundlagen und Verfahrensprinzipien für die Herstellung CO2-neutraler und ressourceneffizienter Bauteile“ des ILEK untersucht gemeinsam mit dem IMB und dem Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universität Stuttgart weitere Ansätze zur Bauteilherstellung.

Institution

Universität Stuttgart

Quelle

Universität Stuttgart – Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren

Kontakt

M. Arch. Christoph Nething
Tel.: +49 711 685 63765
Mail: christoph.nething@ilek.uni-stuttgart.de

Projektzeitraum

status: laufend

Buchenholzfaserdämmstoffe

Flexible Holzfasermatten sind eine ausgezeichnete Wahl für die Wärmedämmung von Gebäuden, sei es als Zwischensparrendämmung oder als Füllstoff für Wärmedämmziegel. Gegenwärtig werden Holzfaserdämmstoffe vornehmlich aus Nadelholz hergestellt. Allerdings wird dieses aufgrund des Klimawandels zukünftig in deutlich geringeren Mengen verfügbar sein.

Zur Sicherung der Rohstoffbasis für Holzfaserdämmstoffe und zur Erweiterung ihres Anwendungsbereichs wird gemeinsam mit Industriepartnern an der Entwicklung von Dämmmatten und neuartigen Holzschaumgranulaten aus Buchenholzfasern gearbeitet. Das übergeordnete Ziel des Projekts besteht in der Errichtung einer Pilotanlage zur Herstellung dieser Materialien. Auf diese Weise wird eine nachhaltige Perspektive für die Bauwirtschaft geschaffen und bietet eine hochwertige Verwertungsmöglichkeit für Buchenholz, welches durch den klimabedingten Waldumbau zukünftig vermehrt anfallen wird.

Um die Ressource Buchenholz noch effizienter zu nutzen, kann das neue Holzschaumgranulat auch als Füllstoff für Transportverpackungen in Betracht gezogen werden.

Institution

Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut WKI

Quelle

Fraunhofer-Institut für Holzforschung – Wilhelm-Klauditz-Institut WKI

Kontakt

Dr. Nina Ritter
Tel.:+49 531 2155-353
Mail: nina.ritter@wki.fraunhofer.de

Projektzeitraum

01.10.2022 bis 30.09.2025

Cellulose-Acrylate

Multifunktionelle, biobasierte Klebstoffe und Reaktionsdübelmassen auf Basis von Celluloseacrylat/-methacrylat (Cellulose-Acrylate)

Das Vorhaben zielt darauf ab, neuartige, biobasierte und multifunktionale, radikalisch aushärtende Harzsysteme für Hightech-Anwendungen in der Industrie und im Bausektor bereitzustellen. Diese Harzsysteme sollen in LED-lichthärtenden Hochleistungs-Industrieklebstoffen Anwendung finden, die sich für anspruchsvolle Klebeaufgaben, beispielsweise in der Elektronik, sowie im Bausektor für chemische Dübel (Injektionsdübelmassen) eignen. Es ist erforderlich, dass die Harzsysteme die notwendigen Verarbeitungseigenschaften für den Einsatz im Freien und auf Baustellen aufweisen und nach dem Härtungsprozess eine hohe Tragfähigkeit gewährleisten.

Institution

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Quelle

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

Kontakt

Dr. rer. nat. Michael Ciesielski
Tel: +49 6151 705-8619
Mail: michael.ciesielski@lbf.fraunhofer.de

Projektzeitraum

01.01.2022 bis 31.12.2024

CombiMod

Entwicklung einer Technologie zur Herstellung thermisch-chemisch modifizierter Hölzer zwecks Serienfertigung von innovativen Holzprodukten für den Außenbereich

Teilprojekt der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde: Entwicklung von COMBIMOD-Verfahren und Behandlungsrezepten auf Basis von Biopolymeren

Im Rahmen dieses Projektes werden die beteiligten Kooperationspartner die Kombination von thermischen und chemischen Modifikationsverfahren entwickeln, um innovative und langlebige Holzprodukte umweltfreundlich und ohne den Einsatz von Holzschutzmitteln herzustellen.

Die Innovation liegt in einem thermisch-chemischen Prozess, bei dem durch den Einsatz von Biopolymeren die prozessbedingten Emissionen reduziert und die Verluste der mechanischen Festigkeiten kompensiert werden. Das Ziel besteht darin, eine Technologie für Pre- und Post-Treatments sowie neue spezifische Rezepturen für verschiedene Holzarten und Bauteile zu entwickeln. Dadurch soll eine nachhaltige Herstellung von Holzprodukten für den Außenbereich ermöglicht werden.

Institution

Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE)

Quelle

Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE)

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Alexander Pfriem
Tel.: + 49 3334 657 377
Mail: Alexander.Pfriem@hnee.de

Projektzeitraum

01.10.2021 bis 30.09.2024

Coole Hülle

Das Alleinstellungsmerkmal des Projektes besteht in der Entwicklung einer zukunftsorientierten hinterlüfteten Holzfassade, die darauf abzielt, erhöhten Raumtemperaturen aufgrund des Klimawandels entgegenzuwirken und diese zumindest teilweise zu kompensieren. Sämtliche Konstruktionsvarianten im Hinblick auf Schalldämmung und Feuchteresistenz der Holzfassaden werden optimiert. Fragen bezüglich Leaching und Korrosion werden ebenfalls behandelt, und es werden zusätzlich neue Prognosemethoden zu hygrothermischen und akustischen Fragestellungen entwickelt. Abschließend werden allgemeingültige sowie konkrete Handlungsempfehlungen für Colle Hüllen erarbeitet.

Institution

Holz­for­schung Austria – Öster­rei­chi­sche Gesell­schaft für Holz­for­schung

Quelle

Holz­for­schung Austria – Öster­rei­chi­sche Gesell­schaft für Holz­for­schung

Kontakt

Dr. Bernd Nusser
T:+43 1 798 26 23-71
Mail: b.nusser@holz­for­schung.at

Projektzeitraum

status: laufend

CoViFe

Der Fokus dieses Projektes liegt auf der Entwicklung einer Labor-Prototypanlage für die massentaugliche Herstellung bzw. Produktion von delignifizierten und verdichteten Furnierholzbändern. Diese sollen als Halberzeugnis für die Herstellung von hochfesten Schichtwerkstoffen verwendet werden können. Für die Umsetzung sollen die Prozesse der Delignifizierung und Bänderung untersucht und weiterentwickelt werden.

Delignifiziertes und verdichtetes Furnier stellt ein neuartiges Material dar, das aufgrund seiner herausragenden Festigkeits- und Formgebungseigenschaften vielfältige Möglichkeiten zur Substitution synthetischer Materialien, wie glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe, bietet. Das breite Anwendungsspektrum, das sich daraus ergibt, deutet auf ein besonders hohes Potenzial als biogenes Halbzerzeugnis in der Bau- sowie Konsumgüterindustrie und Fahrzeugtechnik hin. Gegenwärtig sind jedoch keine Möglichkeiten zur wirtschaftlich rentablen Herstellung großer Mengen vorhanden.

Institution

Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE)

Quelle

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Schwarz
Tel: +49 3334 657-374
Mail: ulrich.schwarz@hnee.de

Projektzeitraum

01.06.2023 bis 31.05.2025

Elektrokalorische Wärmepumpen

Leitprojekt ElKaWe

Im Rahmen des Projektes kooperieren sechs Fraunhofer-Institute an der Entwicklung elektrokalorischer Wärmepumpen, die sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingesetzt werden können.

Gegenwärtig basieren die meisten Wärmepumpen auf der Kompressor-Technologie. Die elektrokalorischen Wärmepumpen versprechen einen erheblich höheren Wirkungsgrad und kommen ohne schädliche Kältemittel aus.

Im Rahmen dieses Projektes konzentrieren sich die Forschenden auf die Entwicklung keramischer und polymerbasierter elektrokalorischer Materialien. Darüber hinaus wird an einem innovativen Systemansatz gearbeitet, der eine besonders effiziente Wärmeabfuhr ermöglicht.

Das Hauptziel besteht darin, durch die Forschungsarbeiten im Projekt nachzuweisen, dass elektrokalorische Wärmepumpen das Potenzial haben, herkömmliche Kompressoren langfristig zu ersetzen. Wärmepumpen spielen eine entscheidende Rolle in der Wärmewende, insbesondere wenn sie mit regenerativ erzeugtem Strom betrieben werden. Sie fungieren als Bindeglied zwischen Strom- und Wärmeerzeugung.

Institution

Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM

Quelle

Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM

Kontakt

Prof. Dr. Karsten Buse
Tel.: +49 761 8857-111
Mail: karsten.buse@ipm.fraunhofer.de

Projektzeitraum

01.10.2019 bis 31.12.2024

EnOB: FLEX-G 4.0

Nachrüstbare elektrochrome Folien für Fenster und Glasfassaden steuern Lichteinfall

Dieses Forschungsprojekt hat zum Ziel  eine Folie zu entwickeln, die auf Fenstern nachzurüsten ist, um die Energieeffizienz der Fenster / Gebäude zu steigern. Um das zu erreichen sollen elektrochrome Folien entwickelt werden, die je nach Bedarf umgeschaltet werden, so dass sie im Sommer keine Wärme herrein lassen und im Winter keine Wärme herraus lassen. Es wird an Lösungen gearbeitet, wie die Folien netzunabhängig mit Energie versorgt werden können, um die Steuerung der Folie durch Sensoren zu automatisieren .

Institution

Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

Quelle

Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

Kontakt

Dr. Cindy Steiner
Tel.: +49 351 2586-143
Mail: k. A.

Projektzeitraum

01.08.2022 bis 31.07.2026

Entwicklung und Standardi­sierung innovativer Holz-Holz-Verbindungen

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung und Standardisierung von neuen bzw. die Weiterentwicklung geometrischer Konzepte für Holz-Holz-Verbindungen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf tragfähigen Queranschlüssen für Balken. Zu den zu untersuchenden Anschlüssen gehören Holzlaschen mit Holzstiften, die ineinander geschoben werden und an der Stoßkante verzahnt sind, diagonal eingesetzte Holzdübel sowie hölzerne Einhängebeschläge, wie man sie aus dem Möbelbau kennt. Um die Standardisierung solcher Holz-Holz-Verbindungen voran zu treiben, werden Berechnungs- und Bemessungsgrundlagen entwickelt. Um ein realitätsnahes Anschlussverhalten untersuchen zu können, sollen umfangreiche experimentelle und nummerische Untersuchungen durchgeführt werden.

Institution

Technische Hochschule Mittelhessen (THM) University of Applied Sciences

Quelle

Zukunft Bau des Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB)

Kontakt

Christian Bolzt, M.Eng.
Tel.: +49 641 309 1888
Mail: christian.bolzt@bau.thm.de

Projektzeitraum

01.2023 bis 06.2025

Forschungsprojekte und -vorhaben zu den Themen Sanierung und Neubau sind entscheidend für die Weiterentwicklung von Technologien, Methoden und Best Practices im Bauwesen. Sie bilden die Grundlage für Innovationen, die Gebäude energieeffizienter, umweltfreundlicher, kostengünstiger und komfortabler machen.

Durch Forschungsprojekte werden neue Baustoffe und Konstruktionsmethoden entwickelt, die eine längere Lebensdauer, bessere Dämmeigenschaften oder eine geringere Umweltauswirkung haben. Darüber hinaus können durch solche Projekte optimierte Planungs- und Bauverfahren identifiziert werden, die den Bauprozess beschleunigen und kosteneffizienter gestalten. 

Im Bereich Sanierung sind Forschungsprojekte besonders relevant, um herauszufinden, wie bestehende Gebäude am besten modernisiert werden können, ohne ihren Charakter zu verändern oder unnötig Material zu verschwenden. Sie bieten Lösungsansätze, um historische Bausubstanzen zu erhalten, während gleichzeitig moderne Anforderungen an Energieeffizienz und Komfort erfüllt werden.

Für den Neubau können Forschungsprojekte neue Wege aufzeigen, um Gebäude von Grund auf nachhaltig und zukunftssicher zu gestalten.

Forschungsprojekte im Bereich Sanierung und Neubau treiben die Branche voran und gewährleisten, dass die Bauindustrie den sich ständig ändernden technologischen, ökologischen und gesellschaftlichen Anforderungen gerecht wird. Sie sind somit essenziell, um die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts im Bauwesen effektiv anzugehen.

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