Material wirkt

Die Nutzbarmachung von Materialien mit integrierten Funktionen zählt zu den Paradedisziplinen der Werkstoffforschung. Aktuell wird dabei vor allem Wert auf die Entwicklung so genannter „Smart Materials“ unter Verwendung natürlicher Ressourcen gelegt.

Formveränderung unter Feuchteeinfluss

Dabei träumen Designer bereits von neuen Produktlösungen unter Verwendung formveränderlicher Materialien. Wissenschaftlern am ICD in Stuttgart ist es jüngst geglückt, ein selbstformendes Holzmöbel zu entwickeln, bei dem das unter Tischlern gefürchtete „Arbeiten“ von Holz auf produktive Weise genutzt wird.

Das natürliche Vorbild fand die Forschergruppe unter Leitung von Prof. Achim Menges bereits vor einigen Jahren bei den Zapfen von Nadelbäumen. Deren Schuppen kann man als eine Art anisotropes Faserverbundmaterial verstehen, das aus zwei Stoffen besteht, die unterschiedlich stark auf Feuchtigkeit reagieren.

Solange der Zapfen am Baum hängt, wird in dem natürlichen Materialverbund Wasser eingelagert, so dass er geschlossen bleibt. Fällt der Zapfen jedoch vom Baum, trocknen die Schuppen und biegen sich langsam auf. Die Samen fallen schlussendlich heraus.

Im Forschungsprojekt „HygroShape“ machen sich Dr. Dylan Wood und Laura Kiesewetter die teils erheblichen Verformungs- und Verzugskräfte von Holz unter Feuchteeinfluss und das starke Zusammenziehen der Zellwände nach Trocknung zunutze.

Um die Verformung steuern zu können, haben die beiden Wissenschaftler die physikalisch-mechanischen Eigenschaften mehrschichtiger Holzverbundbauteile digitalisiert und ein Programm abgeleitet, mit dem sich die Verformungen berechnen und planen lassen.

Das Möbel besteht schlussendlich aus einer Vielzahl mehrschichtiger Holzbauteile, die im flachen Zustand und in einer feuchten Umgebung so programmiert wurden, dass sich nach Lufttrocknung das Material schließlich aufwölbt und eine gekrümmte Möbelgeometrie entsteht.

Die Technologie könnte für die Möbelindustrie eine erhebliche Effizienzsteigerung bedeuten. So könnte es in Zukunft flach verpackt und verschickt und erst nach dem Öffnen der Verpackung in den Räumen des Nutzers selbsttätig seine finale Geometrie einnehmen.

Den vollständigen Artikel findet man in der md-Sonderausgabe „Material wirkt“ (Erscheinungsdatum 6. Juli 2022).

Bild: Hygroshape (Quelle: HyLo)