Fibre-reinforced moulded wood made of beech tree
| Titel | Title VP 1.4: Faserverstärkte Formholzprodukte aus Buche | VP 1.4: Fibre-reinforced moulded wood components made of beech tree Auftraggeber | Client Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) / Spitzencluster BioEconomy |
Die Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 der Bundesregierung verfolgt das Ziel, die biobasierte Wirtschaft in Deutschland weiterzuentwickeln und auszubauen. Das vom BMBF geförderte Spitzencluster BioEconomy, dem die TU Dresden als Mitglied angehört, konzentriert sich dabei auf die integrierte stoffliche und energetische Nutzung von Non-Food-Biomasse zur Erzeugung von Werkstoffen, Chemikalien und Produkten aus neuen Materialien und Energieträgern. Ein Schwerpunkt ist die Nutzung von heimischem Laubholz, insbesondere der Rotbuche. Die stoffliche Nutzung des Holzes besitzt dabei Vorrang, bevor Rest- und Abfallprodukte zunächst chemisch weiterverarbeitet und letztlich zur Energiegewinnung genutzt werden.
Am Institut für Stahl- und Holzbau wurde dazu zusammen mit Projektpartnern aus der Wirtschaft versucht, das für Nadelholz bewährte Formholzverfahren zur Herstellung von tragenden Hohlprofilen durch Umformung ebener Platten auf die Verwendung von Rotbuche zu übertragen. Nach umfangreichen Voruntersuchungen wurde eine Kleinserie von Formholzrohren aus Buche mit einer Länge von 3 m, einem Durchmesser von 32 cm und einer Wandstärke von 2 cm in einer Pilotanlage bei einem Projektpartner hergestellt. Die experimentellen Untersuchungen zur Bestimmung des Tragverhaltens unter axialer Druckbelastung wurden im Otto-Mohr-Laboratorium der TU Dresden durchgeführt.
Die Kraft von maximal 1,5 MN wurde in einer Säulenprüfmaschine weggesteuert aufgebracht und mit einer Kraftmessdose gemessen. Die Verformung wurde photogrammetrisch bestimmt. Zusätzlich wurde erstmals das Versagen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnet.
Die Auswertung der Ergebnisse zeigte, dass die Formholzrohre eine Tragfähigkeit aufweisen, die der Druckfestigkeit des Holzes (ca. 60 N/mm²) entspricht. Somit kann davon ausgegangen werden, dass das Formholzverfahren die Holzstruktur kaum beeinträchtigt. Des Weiteren konnte mit der Hochgeschwindigkeitskamera das Versagen detailliert beobachtet werden. Nach Überschreiten der Druckfestigkeit reißt das Rohr zuerst an einer Stelle entlang der Holzfasern auf. Durch den Verlust der Ringwirkung entstehen dann weitere Risse, die den Querschnitt in mehrere Lamellen aufteilen.
(Autor: Jens Hartig)