TU Dresden entwickelte neues Verfahren zur Biegeumformung von Vollholzplatten

Neue Maßstäbe für eine nachhaltige Holzbearbeitung setzt das vom Bundeslandwirtschaftsministerium geförderte Verbundvorhaben „Umformung von unverdichteten ebenen Holzplatten quer zur Faser zu technischen Profilen“.

Die Rundbiegemaschine ermöglicht mit Hilfe eines Zugbandes die Umformung von gedämpften Bohlen zu Zylindersegmenten. (Bild: Technische Universität Dresden und GHEbavaria)

Hohlprofile aus Massivholz

Das Forschungsteam des Institutes für Stahl- und Holzbau der Technischen Universität Dresden und dessen Praxispartner GHEbavaria Maschinen GmbH entwickelten in dem dreijährigen Verbundvorhaben ein Verfahren, mit dem es gelingt, Vollholzplatten aus Laubholz quer zur Faser maschinell zu gekrümmten Schalen umzuformen. Durch das Zusammenfügen mehrerer dieser Halbzeuge zu Ringquerschnitten entstehen als Endprodukt Hohlprofile. Diese bieten enormes Potential zur Erschließung neuer Marktsegmente für den heimischen Rohstoff Holz.

Das Verfahren zur maschinellen Holzumformung zählt zu den spanlosen Herstellungstechnologien. Mit der Umformung von Massivholz quer zur Faser wird technologisches Neuland beschritten: Bei den von den Forschern maschinell hergestellten Zylindersegmenten verlaufen die Holzfasern parallel zu deren Längsachse. Im Vergleich zur üblichen spanenden Holzbearbeitung wie Sägen und Fräsen zeichnet sich die Holzumformung durch eine besonders hohe Materialeffizienz aus – unerwünschter Holzverschnitt kann so umgegangen werden.

Synergien durch Kombination bekannter Verfahren

Zur technischen Umsetzung der maschinellen Biegeumformung setzte das Forschungsteam um Prof. Peer Haller auf die Kombination zwei bekannter Verfahren: „Formholz durch Biegeumformung quer zur Faser mit vorverdichten Platten" und „Biegeumformung längs zur Faser mit Zugband". Dabei werden die Formungsprozesse des Verdichtens bzw. Stauchens und des Biegeumformens in einem Prozessschritt zusammengeführt. Das neue Verfahren bietet zudem den Vorteil, dass auf eine vorherige Verdichtung des Werkstücks verzichtet werden kann.

Die Schwerpunkte der Untersuchungen lagen auf der industriellen Realisierung der Umformung sowie auf der Plastifizierung des Holzes. Hierzu wurde ein neuartiger Kompakt-Holzdämpfer mit einer zusätzlichen Befeuchtungseinrichtung entwickelt. Im Ergebnis kann das Plastifizieren zum Biegen europäischer Hölzer nun mit erhöhter Prozesssicherheit und in erweitertem Umfang umgesetzt werden.

Biegeverfahren erschließt neue Optionen zur Laubholzverwendung

Die Segmente aus Buche konnten erfolgreich zu einem Rohrprofil mit 400 mm Durchmesser und 30 mm Wandstärke gefügt werden. Die Biegeteile sollen zunächst als Strukturbauteile im Ingenieurwesen Anwendung finden. Mittelfristig wird die Anwendung der plastifizierten Hölzer als formbarer Werkstoff für tragende Konstruktionselemente im Bereich des Bauwesens sowie, des Maschinen-, Leicht- und Möbelbaus angestrebt.

Mit der Technologie können für die nachwachsende Ressource Holz, insbesondere für heimische Laubhölzer, neue Marktsegmente erschlossen werden. Das Projekt leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Ausweitung der stofflichen Laubholzverwendung. Zudem konnten bedeutende Erkenntnisse zur Holzplastifizierung und Umformung gewonnen werden.

Hintergrund

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert. 

Projektdetails
Verbundvorhaben: Umformung von unverdichteten ebenen Holzplatten quer zur Faser zu technischen Profilen

Teilvorhaben 1: Verfahrensentwicklung
Teilvorhaben 2: Konzipierung und Planung der Anlage

Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR)

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