fatuk | Fachbereich Architektur Technische Universität Kaiserslautern
t-lab | Holzarchitektur und Holzwerkstoffe

Forschung

Potentiale der Verwendung von Brettsperrholz-Produktionsabfällen

zur Herstellung von Bauteilen im Holzbau

Bearbeiter

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Graf, Prof. Dipl.-Ing. Stefan Krötsch,  Dipl.-Ing. Viktor Poteschkin

Brettsperrholz ist ein hoch leistungsfähiges Baumaterial für Wand-, Decken- und Dachelemente. Es ist sehr formstabil und zuverlässig berechenbar. Der massive Holzquerschnittvon BSP in Wand- und Decken hat gegenüber leichten Bauweisen wie Rahmenbauwänden oder Balkendecken große Vorteile hinsichtlich Brand- und Schallschutz und ermöglicht hochwertige sichtbare Holzoberflächen. Bei der Herstellung von Bauteilen (Wand-/Deckenelemente) ist jedoch viel Abfall zu verzeichnen, da Platten mit fertigungsbedingten Abmessungen auf die erforderlichen Maße zugeschnitten werden. Darüber hinaus macht sichas Restmaterial von Fenster- und Türausschnitten in großem Umfang bemerkbar. Da die kalkulierten Produktionsabfälle, die zwischen 10% (Merk Holzbau) bis 20% (Fa. Eugen Decker) variieren können, die Produktionskosten erhöhen, bietet die Wiederverwendung großer Mengen an Produktionsabfällen ein großes Potential, die Wirtschaftlichkeit, Konkurrenzfähigkeit und Ökobilanz des Werkstoffs zu verbessern. Die übliche thermische Verwertung mit minimaler Wertschöpfung kann dies einfach nicht kompensieren. Holz ist nicht nur ideal für die Kohlenstoffspeicherung, sondern es ist auch eine effiziente und materialsparende Verwendung von hochwertigem Holz als Ersatz für mineralische, metallische und synthetische Baumaterialien anzustreben, die zu erheblichen ökologischen Auswirkungen der Bauindustrie beitragen. Sowohl tragende als auch nichttragende (nur räumliche) Wand- oder Deckenelemente können aus Reststücken von BSP hergestellt werden, wie beispielsweise Verbunddeckenelementen mit einer Druckzone aus BSP und einer Brettlage als Zugzone, aussteifende Wandscheiben oder einfache Raumteiler, wobei die zusätzlichen Herstellungskosten in Schach gehalten werden. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, zu untersuchen, wie aus den Produktionsabfällen qualitativ hochwertige Bauteile gewonnen werden können, indem dieses »freie« Material zu effizienten Bauteilen verarbeitet wird. Fenster- und Türausschnitte sind die wichtigste Materialquelle für die Forschung, da sie der einzige Teil von Produktionsabfällen ist, der nicht reduziert oder anderweitig optimiert werden kann. Um diese Reststücke einfach und fertigungsgerecht in Wand- und Deckenelementen zu verarbeiten, ist eine formschlüssige Verbindung für beide Strukturen von größter Bedeutung. Das resultierende Produkt wird nicht universell verwendet – das ist in erster Linie die Domäne des ursprünglichen BSP. Ziel dieses Projekts ist es, ein strukturelles System von Elementen zu entwickeln, die speziell auf ihren Verwendungszweck zugeschnitten sind. Gegenwärtig wird an zwei möglichen standardisierten Deckenkonstruktionen (Abb. 1 bis Abb. 3) und einer standardisierten Wandkonstruktion (Abb. 4) gearbeitet. Grundmodul der standarisierten Bauteile stellen die Verzahnungen der BSP-Restholzplatten mit Fremdfedern aus Buchenfurnierschichtholz dar. Es gibt zwei Hauptideen für Deckenelemente: eine puzzleartige Struktur aus kleinen BSP-Teilen, die auf eine Brettlage aufgeleimt sind und eine Balkendecke, die vor Ort montiert werden soll. Beide Konzepte nutzen die Druckfestigkeit von BSP kombiniert mit Zugfestigkeit von Natur- oder Brettschichtholz. Die ineinandergreifende Anordnung der Fremdfedern erzeugt einen Keileffekt, der die Stöße formschlüssig verschließt. Die Bauteileigenschaften sollen für wirtschaftliche Produktionsprozesse so optimiert werden, dass Bauprodukte analog zu bekannten Verfahren aus der Herstellung von Bauteilen aus Holzwerkstoffen in bestehenden Produktionsanlagen hergestellt werden können. Durch den Verzicht auf Verbindungsmittel aus Stahl können Halbfertigteile vorproduziert und in der Schreinerei wie Massivholz verarbeitet werden. Die Innovation liegt zum einen in der Materialsubstitution durch den Ersatz energieintensiver konventioneller Produkte. Auf der anderen Seite sind der Primärenergiebedarf und damit die Produktionskosten der Restholzprodukte aus BSP gering, da Vorbehandlung, Demontage, mechanische und chemische Behandlung in der Recyclingkette nicht erforderlich sind.

Finanzierung und Kooperationspartner

Die finanzielle Förderung erfolgt von Juni 2017 bis Juni 2019 durch die Forschungsinitiative Zukunft Bau im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR). Kooperationspartner ist die Firma Eugen Decker Holzindustrie KG.