Aus der Branche

Im Rennen um den sächsischen Landespreis „Baupraxis der Zukunft – nachhaltig, innovativ, zirkulär“ gehören zu den zehn Finalisten zwei Entwicklungen, die aus sächsischen Industrieforschungsprojekten erwachsen sind. Zum einen überzeugte das Holz-Textil-Faltwerk die Jury als innovatives Raumkonzept für modulares Arbeiten und Wohnen. Zum anderen fand die Jury Gefallen an einem Hybridbauteil für Holz-Beton-Verbunddecken, bei dem ein biobasiertes Hanffaserkunststofflaminat als Balkenverstärkung größere Spannweiten ermöglicht. Beide Projekte wurden am 8. März 2024 zur Preisverleihung im Rahmen der Baumesse HAUS in Dresden mit einer undotierten Anerkennung gewürdigt.

Holz-Textil-Faltwerke
Ein interdisziplinäres Entwicklerteam hat Holz-Textil-Faltwerke (HTF) konzipiert, die temporär zum Zweck des Schallschutzes, Sichtschutzes oder der räumlichen Abgrenzung aufstellbar sind. Die HTF sind selbsttragend und zeichnen sich durch kleines Packvolumen und Leichtbauweise aus. Unter Nutzung der Origami-Mathematik wurden mehrschichtige Holz-Textil-Verbunde entwickelt. Das Textil dient als zweidimensionales Scharnier der fertigen Konstruktion. Auf der Oberseite des Textils ist je nach technischer Anforderung eine entsprechende funktionale Schicht (z. B. Holz- oder Kunststoffelemente) zu fixieren. Dabei wird die Faltkinematik durch die Geometrie der biegesteifen Holzelemente bestimmt. Durch den Verbund aus biegeschlaffen textilen Materialien mit biegesteifen Holzelementen sind Faltbewegungen möglich, die eine selbsttragende Struktur entstehen lassen. Ein wahlweiser Einbau von Funktionselementen erhöht die Schallabsorption und -dämmung. Insgesamt entsteht durch die Origamifaltung von Holz und Textil ein ästhetisches Design. An der Entwicklung waren das Ressort Physik und Bauteile des Instituts für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH (IHD), die Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) mit seinem Fachbereich Holzingenieurwesen sowie das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) (Chemnitz) beteiligt.
Das IGF-Vorhaben 20946BR der Forschungsvereinigung Trägerverein Institut für Holztechnologie Dresden e.V. (TIHD) wurde unter dem Titel „Akustisch wirksame Origami-Faltwerke mit bedarfsgerecht anpassbarer Raumgeometrie auf Basis von Holz/Textilverbunden“ über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz auf Grund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert

Gro-Coce – Zukunftsfähiges Hybridbauteil aus Holz, Beton und Hanffasern
Zukunftsweisende Materialien bieten die Entwicklungen aus dem Bereich nachwachsender Rohstoffe in Kombination mit biobasierten Harzsystemen. Ein interdisziplinäres Team modifizierte die Herstellungstechnologie von Holz-Beton-Verbunddecken. Das Forschungsprojekt Gro-Coce verfolgte das Ziel, durch die Verbindung nachhaltiger Bauprodukte und -weisen ein innovatives Deckensystem zu entwickeln, welches auf Grundlage der Holz-Beton-Verbundbauweise (HBV-Bauweise) als ökonomische und ökologisch vorteilhafte Alternative zu den momentan vorherrschenden, energie- und ressourcenintensiven Deckenkonstruktionen aus Stahlbeton funktioniert. Das Deckensystem besteht aus Holzstegen, deren Zugzone durch hochleistungsfähige hanffaserbasierte Armierungstextilien verstärkt wird. Dadurch gelingt eine deutliche Reduktion des notwendigen Holzquerschnittes und eine anforderungsgerechtere sowie verantwortungsvollere Nutzung des Querschnitts für alle üblichen Spannweiten des Hoch- und Geschossbaus. Ziel war die Nutzbarmachung bisher nicht erreichter mechanischer Kennwerte der Hanfbastfasern, durch die Entwicklung neuartiger Bastfasergewinnungs- und Aufbereitungsmethoden. Für die Entwicklung des neuartigen Deckensystems kooperierten die Partner Hanffaser Uckermark (Prenzlau), Holzbau Meyer (Stollberg/Erzgebirge), Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (Leipzig) sowie das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI), Fachbereich Web- und Maschenwaren, Verstärkungsstrukturen (Chemnitz). Das Forschungsprojekt ZIM KF4013848KI9 wurde unter dem Titel „Green organic reinforced high performance Timber Concrete Ceilings – Hanffaserkunststoffverstärkte, hochleistungsfähige und ressourceneffiziente Holz-Beton-Verbund-Decken“ über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz auf Grund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Textil-Recycling ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. Aktuell wird der Großteil der gebrauchten Kleidung (über 85 %) thermisch verwertet oder landet auf Deponien. Ein deutlich kleinerer Anteil wird als Second-Hand Kleidung in Entwicklungsländer verschifft. Lediglich weniger als ein Prozent der Kleidung wird recycelt und anschließend wieder zu Kleidung verarbeitet.

Textilien zu recyceln ist kompliziert. Für Sammlung und Sortierung der Altkleider gibt es noch keine etablierten Systeme. Mechanische Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern resultieren häufig in einer schlechteren Qualität der textilen Produkte und chemische Verfahren sind technisch kaum entwickelt, sowie wirtschaftlich noch nicht attraktiv genug. Dies gilt auch für das weltweit am häufigste produzierte synthetische Textilfasermaterial Polyester, das aus dem gleichen Material wie PET Flaschen hergestellt wird. Das derzeit in der Textil- und Bekleidungsindustrie genutzte recycelte PET (rPET) stammt fast ausschließlich aus recycelten PET-Flaschen.

Forscher:innen des Forschungsinstituts für Textil- und Bekleidung (FTB) der Hochschule Niederrhein und des Instituts für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik (ICTV) der Technischen Universität Braunschweig nehmen sich im Projekt SiWerTEX den Hürden der simultanen Rückgewinnung von Monomeren und werthaltigen Zuschlagsstoffen aus dem Recycling von Polyestertextilien an. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz finanziert im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) die Entwicklungsarbeit der Wissenschaftler:innen unter der Leitung von Professorin Dr.-Ing. Maike Rabe (FTB) und Professor. Dr.-Ing. Stephan Scholl (ICTV).

Zusammen mit deutschen Textilherstellern und Textilausrüstern wollen die Wissenschaftler:innen ein chemisches Verfahren zum PET- bzw. Polyesterrecycling, weiterentwickeln. Eine große Herausforderung stellt dabei die Vielfalt von Ausrüstungsmitteln und Additiven dar, mit denen Kleidung und technische Textilien ausgestattet sind: sie sind gefärbt, bedruckt und mit Flammschutz- oder Weichgriffmitteln ausgerüstet.

Untersucht wird im Projekt nicht nur, wie dies beim Recycling effektiv entfernt werden kann, sondern auch, ob die Additive als Wertstoffe zurückgewonnen werden können. Der Fokus wird in SiWerTEX auf die Entfernung von Farbstoffen und die Rückgewinnung des in Flammschutzmitteln enthaltenen Phosphors gerichtet. Die Erkenntnisse sollen helfen, Textilien von Beginn an so zu produzieren, dass ein späteres Recycling möglich wird.

Für die Textil-Unternehmen werden zum Ende des Projektes Handlungsempfehlungen für recyclingfreundliche Färb- und Ausrüstungsprodukte herausgegeben werden können.

Stark steigende Baustoffpreise, immer knapper werdende Rohstoffe sowie steigende Preise für CO2-Zertifkate und Strom erhöhen den Druck, klimafreundliche und doch wettbewerbsfähige Produkte zu verwenden und innovative Produkte, Verfahren und Prozesse dafür zu entwickeln.

Für diese Herausforderungen im Bauwesen bietet der Leichtbau mit Faserverbundwerkstoffen neue Lösungen und ein enormes Anwendungspotential. Bisher sind diese Werkstoffe im Bauwesen noch nicht in ausreichendem Umfang etabliert und bei vielen Entscheidern noch nicht Teil der Lösung. Deshalb treibt das Fachnetzwerk CU Bau des Composites United e.V. (CU) als nationale und internationale Plattform dieses Thema für seine Mitglieder aus Industrie und Wissenschaft voran.

Hybride Bauweisen
Roy Thyroff, im Netzwerk Composites United e.V. Geschäftsführer CU Bau: „Unser Ziel ist, dass die gesamte Bauwirtschaft – Architekten, Planer, Bauingenieure, Zulassungsstellen sowie Bauunternehmen – Bauprodukte mit faserverstärkter Beton- und Polymermatrix mit entsprechenden Zulassungen einsetzen kann.“ Dabei geht es nicht nur um Bauweisen mit faserverstärkten Kunststoffen und textilbewehrtem Beton, sondern darüber hinaus auch um hybride Bauweisen, wie z.B. Hybridbauwerke aus Holz und Carbonbeton. Denn faserbasierter, hybrider Leichtbau führt die besten Eigenschaften verschiedener Materialien klimafreundlich zusammen, bietet somit gegenüber herkömmlichen Baustoffen große Vorteile für den Klimaschutz und ermöglicht völlig neue Bauweisen.

Vorteile von Faserverbundwerkstoffen
Faserverbundwerkstoffe sind sowohl im Neubau als auch in der Sanierung dank ihrer umwelt- und ressourcenschonenden Eigenschaften im Vorteil. Neben der CO2-Reduktion liegen die wesentlichen Vorteil:

• in der Geschwindigkeit der Ausführung,
• dem geringeren Materialeinsatz,
• der Kostenreduktion,
• der Leistungsfähigkeit wie hoher Druck- und Biegezugfestigkeit,
• dem einfacheren Handling
• den geringeren Transportlasten,
• der Beständigkeit gegen Korrosion,
• der Flexibilität bei unterschiedlichen Schädigungsgraden eines Sanierungsfalls und
• der deutlich verlängerten Nutzungsdauer.

Carbonbewehrungen für Beton: ökonomisch, ökologisch und technologisch zukunftsweisend

Nachhaltiges Bauen, Klimaschutz durch geringere CO2-Emissionen, Materialeffizienz und Ressourcenschonung sowie Ressourcenerhalt gewinnen bei Neubau und Sanierung immer mehr an Bedeutung. Einen zukunftsweisenden Beitrag leistet hier Carbonbeton als ökologischer, umweltfreundlicher, recyclebarer sowie ökonomischer und langlebiger Verbundwerkstoff, der sowohl bei der bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung als auch im Neubau neue Maßstäbe setzt. Aktuell ist es der HITXBAU GmbH gelungen, Hochleistungs-Carbongelege für die Verstärkung von Beton in einem vollautomatisierten Prozess herzustellen, wodurch Carbonbewehrungen der Baubranche großvolumig und kostengünstig angeboten werden können – ein wichtiger Aspekt bei der heutigen Sanierung von Stahlbetonbauwerken und der Herstellung von Betonfertigteilen.

Mit einer neuen, bahnbrechenden Fertigungstechnologie setzt HITEXBAU einen Meilenstein in der Geschichte der Herstellung von Carbon-Bewehrungsstrukturen. So ist es dem Unternehmen gelungen, die Flächenherstellung von Carbonbewehrungen für Beton in Verbindung mit der Imprägnierung und Konfektion der Fertigware in nur einem Prozess abzubilden. Damit hat HITEXBAU weltweit erstmalig eine hochautomatisierte Fertigungsstraße für Carbonbewehrungen entwickelt, mit der sowohl große Abmessungen als auch große Volumina zu einer 100%ig reproduzierbaren Qualität möglich sind. Der innovative, völlig neuartige und fast vollständig automatisierte Prozess bietet vor allem qualitative Vorteile und ist bezüglich der Reproduzierbarkeit unschlagbar. Gleichzeitig stellen die technologischen Stärken der Hochleistungs-Carbongelege von HITEXBAU ein immenses Potential für die Baubranche dar.

Aufgrund der variablen Ausrichtung der Carbonstrukturen von weich bis hart sind vielfältige Einsatzmöglichkeiten realisierbar - von Rollenware für die Verstärkung bei der Instandsetzung und Sanierung über Plattenware für die Betonfertigteilindustrie bis hin zu Ortbeton. Selbst dünne, filigrane Gitter oder stabartige Strukturen bzw. Gitter-Gelege, wie sie aus der Stahl-Bewehrung bekannt sind, sind möglich.