2 Dezember 2010

Holzfurnierlagenverbundwerkstoff – schwingungsdämpfend und korrosionsträge im Maschinen- und Anlagenbau

Modulares Gestellsystem auch auf andere Anwendungen von Maschinengestellen übertragbar

BildEtwa seit Ende des 20. Jahrhunderts erfährt die technische Nutzung des nachwachsenden Rohstoffes Holz, ausgehend vom Bauwesen, eine Renaissance. Davon ausgenommen ist bislang jedoch der Maschinen- und Anlagenbau. Dabei besitzt Holz auch potenzielle Vorteile für den Einsatz in diesem Bereich. Zu nennen sind dabei vor allem folgende Aspekte:

  • kostengünstiger, lokal verfügbarer Rohstoff
  • energieeffiziente Herstellung, gute Recyclingfähigkeit
  • hohe Festigkeit bei geringer Materialdichte
  • hohe Resistenz gegenüber Chemikalieneinwirkung (ph-Wert 2 – 9) und Salzen
  • positive schall- und schwingungsdämpfende Eigenschaften
  • bei ausreichendem Querschnitt im Brandfall sicher
  • Verarbeitungsfreundlichkeit

Vor diesem Hintergrund prüfte die Professur Fördertechnik der TU Chemnitz mit drei Partnern aus der Industrie zwischen 2006 und 2010 mittels Material- und Bauteilanalysen die Eignung spezieller Holzfurnierlagenverbundwerkstoffe (WVC) als Konstruktionsmaterial für den Maschinen- und Anlagenbau. Mit dem Begriff WVC will die TU Chemnitz traditionell als Lagenholz bekannte Holzwerkstoffe wieder verstärkt ins Bewusstsein bringen und inhaltlich weiterentwickeln.

Im Projekt entwickelten die Forscher die Bauweise für ein modulares Gestellsystem aus WVC und bauten einen Prototyp einer Transportrollenbahn aus Sperrholz. Die grundlegende Bauweise des Gestellsystems ist modular und somit auch auf andere Anwendungen von Maschinengestellen übertragbar.

Bei der Werkstoffprüfung bestätigte sich im Wesentlichen die erwartete Eignung des WVC für den Maschinen- und Anlagenbau. Gängigen Metallwerkstoffen wie unlegiertem Baustahl oder Standard-Aluminiumlegierungen zeigten sich die untersuchten Werkstoffe als ebenbürtig, in manchen Punkten auch als überlegen, etwa bei der besseren Schall- und Schwingungsdämpfung. Es zeigten sich außerdem bereits Kosteneinsparungspotenziale gegenüber herkömmlichen Bauweisen aus Stahlwerkstoffen.
Andererseits wurde auch deutlich, wo die Grenzen der Werkstoffgruppe liegen oder wo noch Handlungsbedarf besteht:

  • Die Steifigkeit bezüglich der Materialdichte ist weniger vorteilhaft als die Festigkeit. Dieser Aspekt senkt das Materialleichtbaupotenzial.
  • Die Qualität der verfügbaren Holzlagenwerkstoffe muss verbessert bzw. die Werkstoffe selbst weiterentwickelt werden.
  • Hochwertige Glas- und Kohlefaserverbundwerkstoffe sind den untersuchten WVC in Leichtbauanwendungen mechanisch überlegen.
  • Die Vielfalt der unterschiedlichen Holztypen (40.000 bekannte Holzarten, davon 1.500 näher beschrieben) ist Herausforderung und Chance zugleich.

Die Ergebnisse des Vorhabens sind vielversprechend, wenngleich noch weitere Entwicklungsarbeit nötig ist. Diese betrifft unter anderem eine weitere Kostensenkung in der Bauteilherstellung, die Umsetzung einer Serienfertigung der Bauweise sowie deren Anpassung und Weiterentwicklung an andere technisch sinnvolle Anwendungen.

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über dessen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert.

Nähere Informationen zum Projekt “Schwingungs- und geräuschdämpfende Leichtbauelemente im Maschinenbau auf Basis von Konstruktionswerkstoffen aus Holz” stehen auf www.fnr.de im Menü Projekte & Förderung unter dem Förderkennzeichen 22021705 oder unter www.tu-chemnitz.de/mb/FoerdTech/aew/aew_start.php bereit.

Source: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Pressemitteilung, 2010-12-02.

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