IFW: Neuer Verbundwerkstoff aus Kunststoff und Weidenholz

Transluzente Fassade - (Bild: Institut für Werkstofftechnik).

Ein neuer, leistungsfähiger Verbundwerkstoff kombiniert Kunststoff mit Weidenfäden. Er ist leicht, witterungsbeständig, bietet vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten und verbindet ökologische Verantwortung mit ästhetischer Flexibilität. Eine mögliche Anwendung sind Fassadenelemente. Entwickelt wurde der Werkstoff vom Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik und der Forschungsplattform Bau Kunst Erfinden.

Der im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojektes „Voto - Weidengewebeverstärkter Kunststoff mit variabler Gewebedichte für Fassadenelemente im textilen Holzbau“ entwickelte Werkstoff besteht aus Weidenholzfäden der Amerikanischen Weide und dem Kunststoff Polypropylen. Kunststoff und Holz wurden im Heißpressverfahren miteinander verbunden, wobei Weidengewebe und thermoplastische Kunststofffolie abwechselnd geschichtet wurden. Durch die Hitze in der Presse schmilzt der Kunststoff und umfließt das Holz bzw. verbindet sich mit dem Holz, kühlt ab und härtet wieder aus. Für die Verbindung wird ein „Haftvermittler“ als Zusatzstoff zugegeben, der Bestandteil des Kunststoffs ist. Das Verfahren ist patentiert.

„Mit diesem Projekt konnten wir zeigen, dass Nachhaltigkeit und technische Leistungsfähigkeit Hand in Hand gehen können. Es war besonders spannend, die Verarbeitungsprozesse so zu optimieren, dass die Eigenschaften des Naturmaterials erhalten bleiben“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim, Leiter des Fachgebiets Kunststofftechnik des Instituts für Werkstofftechnik. „Durch das Hinzufügen der Kunststoffmatrix ist es uns gelungen, die Witterungsbeständigkeit und Brandschutzfähigkeit entscheidend zu verbessern“, fügt er hinzu.

Auch die gestalterischen Möglichkeiten des Materials wurden von den Wissenschaftlern intensiv erforscht. Die variable Webart des Gewebes ermöglicht die Herstellung von Fassadenmodulen, die je nach Bedarf lichtundurchlässig oder lichtdurchlässig gestaltet werden können. Solche Fassaden erzeugen je nach Lichtverhältnissen spannende visuelle Effekte und eröffnen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.

„Dieser Werkstoff verbindet Technologie mit gestalterischer Freiheit“, betont Prof. Heike Klussmann, Leiterin des Fachgebiets Bildende Kunst und der Forschungsplattform Bau Kunst Erfinden. Das ermögliche Architekten und Designer nicht nur funktionale, sondern auch ästhetisch ansprechende Räume zu schaffen „Besonders stolz sind wir auf die Demonstratorfassaden, die die Vielseitigkeit des Materials eindrucksvoll zeigen.“

Im Rahmen des Projekts wurden umfangreiche Materialtests durchgeführt, darunter Zug-, Druck- und Biegefestigkeitsprüfungen sowie Schlag- und Ermüdungstests. Künstliche Bewitterungstests zeigten, dass UV-Stabilisatoren die Lebensdauer der Fassadenmodule im Außeneinsatz signifikant verlängern. Die Ergebnisse bilden eine solide Basis für die industrielle Umsetzung. Ein im Rahmen der Forschungsarbeiten erstelltes Lastenheft dient als Leitfaden für potenzielle Hersteller.

Gefördert wurde das Forschungsprojekt von 2021 bis 2023 durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) mit einer Summe von knapp 550.000 Euro. Die Forschungsvereinigungen Werkstoffe aus nachhaltigen Rohstoffen e.V. (WNR) und Forschungskuratorium Textil e.V. (FKT) unterstützten das Vorhaben maßgeblich. Die Herstellung der Demonstratorfassade erfolgte mit freundlicher Unterstützung der Frimo Sontra GmbH.

Das Projekt ist im Rahmen des Kasseler Forschungsclusters BiTWerk – Biologische Transformation technischer Werkstoffe“ durchgeführt worden.

Weitere Informationen:
www.baukunsterfinden.org/de/forschung/projekte/voto, www.ifw-kassel.de, www.uni-kassel.de, www.uni-kassel.de/go/bitwerk

Universität Kassel, BiTWerk - Biologische Transformation technischer Werkstoffe, Institut für Werkstofftechnik, Kassel

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