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Hochfester Panzer aus Holz

Nachwachsender Rohstoff so stabil wie Stahl

9/2018

Der Traditionsbaustoff Holz rückt dank neuester Forschungsergebnisse, wieder in den Fokus vieler Architekten. Was früher aufgrund des Brandschutzes in einigen Städten wie Kopenhagen oder Stralsund sogar verboten war, erfährt nun eine Renaissance. Obwohl beide Städte mehrfach nahezu vollständig abgebrannt sind und Steinhäuser der Gefahr Einhalt gebieten sollte, wurde hinter den Steinfassaden weiterhin auf kostengünstiges Holz als Baumaterial gesetzt. Mittlerweile hat sich vieles verändert. Sand ist eine endliche Resource und treibt die Betonpreise in die Höhe. Die Häuser brennen weniger häufig wegen unsicheren Leuchtmitteln wie Kerzen ab, und Forscher präsentieren jährlich neue Verfahren, die die scheinbaren Schwächen des Naturmaterials aufheben. 

 

Holzstück schrumpft auf ein Fünftel des ursprünglichen Volumens zusammen

 

Der neuste Clou wurde jüngst von Wissenschaftlern an der University of Maryland veröffentlicht. Ein Forscherteam rund um Liangbing Hu präsentierte ein Verfahren zur Komprimierung von Holz, so dass es in Konkurrenz zu Stahl treten kann. Als Ausgangsmaterial werden Holzblöcke aus Linde, Eiche, Kiefer oder Zeder für mindestens 7 Stunden in einer wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid und Natriumsulfit gekocht. In der Folge lösen sich etwa die Hälfte des enthaltenen Lignins und 75 % der Hemizellulose, ein Mix aus Polysacchariden, aus dem Holz. Der Zelluloseanteil bleibt jedoch nahezu unverändert. Im Anschluss wird das gekochte Holz bei einer Temperatur um 100 Grad Celsius und einer Bearbeitungsdauer von einem Tag komprimiert. Die komplett kollabierten Zellwände liegen nun ohne Holzräume eng nebeneinander. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen benachbarten Zellulosesträngen in den Zellwänden drastisch vergrößert und es entstehen Faserschichten, die durch zahlreiche Wasserstoffbrücken stabilisiert sind.

 

Processing bulk natural wood into a high-performance structural material

Tests belegen, dass die behandelten Holzblöcke um das Zwölffache belastbarer und um das Zehnfache härter waren als vor dem Prozess. Die Dichte nahm nur um den Faktor drei zu. Somit weist das Material eine ähnliche Stabilität wie Stahl auf, ist jedoch sechsmal leichter. Komprimiertes Holz hat definitiv das Potenzial als Baustoff der Zukunft so manch einen Architektentraum von Wolkenkratzern aus Holz wahr werden zu lassen. Als weitere Vorteile nennen die Wissenschaftler die mögliche Formgebung des Bauteils bereits während der Behandlung und die Unempfindlichkeit des Materials gegenüber Feuchtigkeit.

 

Ein Forschungsbericht ist erschienen unter: www.nature.com/articles/nature25476

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