JAHRGANG 56, AUSGABE 3/2015

Industrie 4.0 steht für eine Vision der Produktion der Zukunft, in der in intelligenten Fabriken das „Internet der Dienste“ und das „Internet der Dinge“ so miteinander kommunizieren, dass die einzelnen Werkstücke im Fertigungsprozess selbstkonfiguriert und selbstoptimiert ihren Weg durch die Produktion finden. Dies ermöglicht eine hoch flexible Produktion mit individualisierten Produkten bis zur Losgröße 1 unter den Rahmenbedingungen einer Massenproduktion. Der Beitrag analysiert den Stand der Technik zum Thema Industrie 4.0 und diskutiert dessen Einsatzpotenzial für bestimmte Prozessketten und Fertigungsbereiche der Holzwirtschaft. Es wird gezeigt, dass das primär für die Automobilindustrie entwickelte Produktionssystem auch für bestimmte Fertigungsprozesse in der Holzwirtschaft sehr interessant ist. Im Teil 2 werden dann ganz bestimmte Einsatzgebiete in der Holzverarbeitung analysiert.

Biogene Holz-Polymer-Verbundwerkstoffe stellen alternative Konstruktionswerkstoffe mit verbesserter Nachhaltigkeit dar. Gegenstand der Untersuchung war die Bewertung von Buchenholzrefinerfasern und Buchenholzspänen als Verstärkungskomponente für Verbundwerkstoffe auf Basis von biobasiertem Polyamid 11. Im ersten Schritt erfolgten die Compoundierung mittels Mischkneter sowie die Spritzgußverarbeitung zu Normprüfstäben im Labormaßstab. Anhand von morphologischen, mechanischen und thermo-mechanischen Analysemethoden konnte anschließend das Eigenschaftspotenzial der unterschiedlichen Buchenholzfasern sowie der neuartigen Verbundwerkstoffe quantifiziert werden. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass der höhere Schlankheitsgrad der Refinerfasern zu einer Erhöhung der Zugfestigkeit führt. Dies wird auf eine höhere Anzahl an Wasserstoffbrückenbindungen zwischen der Polyamidmatrix und der Holzfaser

aufgrund der größeren Faseroberfläche zurückgeführt.

Fichtensplintholz wurde unter gleichzeitiger Einwirkung von Wärme und Druck mit einem chromfreien Holzschutzmittel behandelt. Durch optimale Kombination der Größen Wärme und Druck gelang die vollständige Durchdringung des Holzes. Dies legt die Deutung nahe, dass der Tüpfelverschluss, der die Imprägnierung erschwert, durch Wärme und Druck geöffnet wurde. Weiterführende Untersuchungen befassten sich mit der Fixierung des Holzschutzmittels. Es ergab sich eine beträchtliche Verbesserung der Schutzmittelfixierung, die vermutlich auf einem erneuten Tüpfelverschluss beruht. Der Kern der Forschungsergebnisse liegt darin, dass die optimale Schutzmittelaufnahme und zugleich deren Fixierung im Temperaturbereich von 60 °C bis 70 °C erreicht wurden.

Zur Evaluierung der Schutzwirkung und Vorhersage der Funktionsdauer von Beschichtungen für den Außenbereich können unterschiedliche physikalische und chemische Prüf- und Analyseverfahren eingesetzt werden. Ein für die Charakterisierung von Holzbeschichtungen neuartiges Verfahren ist die Chemilumineszenzanalyse. Es werden die Grundlagen dieser Messmethode dargestellt und Anwendungsmöglichkeiten am Beispiel Acrylat- und Styrolacrylat-basierter Holzbeschichtungssysteme für den Außenbereich aufgezeigt. Bei der Chemilumineszenzanalyse wird das vom oxidierten/oxidierenden Probenmaterial emittierte Licht detektiert, dessen Intensität direkt proportional zur Konzentration von Hydroperoxiden bzw. Peroxylradikalen ist. Letztere werden bei Anwesenheit von Sauerstoff im Rahmen autoxidativer oder photochemischer Prozesse gebildet und initiieren den oxidativen Abbau der den Beschichtungsstoffen zugrunde liegenden polymeren Bindemittel und Additive.

Der Artikel ist ein perspektivischer Beitrag zur methodischen Qualitätssicherung in der Oberflächenbeschichtung. Hintergrund der Betrachtung ist die große Diskrepanz zwischen der gewünschten Qualität, speziell des optischen Erscheinungsbildes, und dem derzeitigen dazu notwendigen Prüfaufwand. Aufgrund der Lage am Ende der Wertschöpfungskette verursachen Beschichtungsfehler hohe Kosten für Nacharbeit, Material und Personal. Jedoch erreichen sowohl die mehrstufigen Beschichtungsprozesse als auch die eher unvollständigen Prüfprozesse nicht das Niveau einer konstant steuerbaren Qualität. Verfügbare Messmittel kommen unter Umständen erst am Ende der Oberflächenbeschichtung zur Anwendung. Zudem sind sie nicht in der Lage, alle auf einer Oberfläche befindlichen Merkmale zu erfassen bzw. zu differenzieren. Eine Kombination methodisch sensorischer Prüfungen mit Messmitteln würden derzeit nicht messbare Merkmale im Rahmen einer statistischen Prozessregelung überprüfbar machen. Weiterhin lassen sich bei einer entsprechend gewählten Toleranz auch steuerbare Qualitäten erreichen.

Für die dekorative Gestaltung von Holzwerkstoffen (Plattenware) mit Digitaldruck gibt es verschiedene

Umsetzungsmöglichkeiten, die partiell bereits realisiert wurden. Druckqualität und Druckgeschwindigkeit sind heute hoch genug, um kleine Losgrößen kostengünstig zu realisieren. Das Interlaminieren von digital bedrucktem Dekorpapier ermöglicht die gezielte Umsetzung von Kundenwünschen für Losgröße 1. Das Nicht-imprägnieren des Papiers ermöglicht eine flexible und schnelle Umsetzung von geringen Produktionsmengen und eine individuelle Lösung je nach verwendeter Digitaldrucktechnologie (Tintensystem, Papierqualität etc.). Die realisierte Umsetzung durch Interlaminieren für großformatige (2800 mm x 2050 mm) Plattenware mit Losgröße 1 wird beschrieben. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist die, durch den Einsatz von Melaminharzen erzielbare und etablierte, hohe Oberflächenqualität der Plattenware. Das direkte digitale Bedrucken von melaminvergüteten Holzwerkstoffen mit typischen UV-Tinten und Vergütung der Oberfläche mit einem Melaminharz-Overlay ist z. Zt. keine Alternative für den Prozess des Interlaminierens. Die Variante kann sich aber durchsetzen, wenn kommerziell modifizierte UV-Tinten zur Verfügung stehen.

Basierend auf Teil 1 des Reviews zur partiellen ökologischen Beurteilung von Konstruktionswerkstoffen im Maschinenbau (Feig et al., 2015) sollen die Ergebnisse auf ein Anwendungsbeispiel übertragen werden. Das Beispiel stellt zwei Skidfördersysteme dar, einerseits aus Baustahl, andererseits aus Holzfurnierlagenverbundwerkstoffe (Wood Veneer Composite – WVC). Beide Skidförderer finden in der Automobilindustrie ihre Anwendung (Eckardt et al., 2014). Um ihre ökologische Vorteilhaftigkeit bewerten zu können, werden die beiden Systeme gegenübergestellt. Um die ökologische Wirkung der Werkstoffe transparent in der Anwendung zu untersuchen, werden die Kategorien des Treibhauspotenzials und des Primärenergieaufwandes genutzt. Beide Faktoren beschreiben am zutreffendsten die Nachhaltigkeit bzw. Umweltfreundlichkeit. Der Vergleich erfolgt für die Lebensphase Produktion und ist deshalb nur partiell.